Les hydrolysats enzymatiques de protéines de lactosérum sont riches en peptides fonctionnels et bioactifs, ce qui justifient l’intérêt de les fractionner afin de concentrer ou purifier ces molécules. Les techniques membranaires présentent un fort potentiel pour la séparation de ces hydrolysats à l’échelle industrielle, mais des interactions peptide-peptide semblent affecter leur efficacité. Cette étude visait donc à caractériser les interactions peptide-peptide dans un mélange de peptides issus d’un hydrolysat trypsique de β-LG, à identifier les conditions physico-chimiques et les peptides responsables de ces interactions, puis à évaluation l’influence de ces interactions sur le fractionnement de cet hydrolysat par nanofiltration. La focalisation isoélectrique a d’abord été utilisée pour fractionner l’hydrolysat et a permis de démontrer la formation d’agrégats peptidiques à pH acide. Une étude de turbidimétrie a par la suite mis en évidence la solubilité de l’hydrolysat en fonction du pH et de certaines conditions physico-chimiques. Les agrégats obtenus à pH 4 ont été centrifugés et séparés, puis les peptides responsables de cette agrégation ont été identifiés. Parmi ces peptides, la présence de fragments chymotrypsiques a justifié une étude subséquente sur l’activité résiduelle chymotrypsique dans la préparation trypsique, et son impact sur le phenomène d’agrégation des peptides à pH acide. La dernière partie de cette étude a permis d’évaluer l’impact des agrégats peptidiques sur le fractionnement par nanofiltration de l’hydrolysat trypsique de β-LG. Il a été démontré que les interactions peptide-peptide ne nuisent pas au fractionnement, mais semblent plutôt être bénéfiques, et ce en modifiant la couche de polarisation créée en cours de filtration. / Whey protein enzymatic hydrolysates contain several functional and bioactive peptides which justify their fractionatation to isolate such interesting molecules. Membrane separation technologies have an excellent potential for peptide separation but peptide-peptide interactions seem to reduce their efficiency. The objectives of this study were to demonstrate the occurrence of peptide-peptide interactions in a tryptic hydrolysate of β-LG, to identify the optimal physico-chemical conditions and peptides responsible of such interactions, as well as to evaluate the influence of such interactions on the fractionation of this hydrolysate by nanofiltration. Isoelectric focusing was used to fractionate the hydrolysate and to demonstrate a peptidic aggregation phenomena at acidic pH. Turbidimetry was then used to highlight the solubility of the hydrolysate according to the pH and some physico-chemical conditions. Peptide aggregates formed at pH 4 were centrifuged and separated, and peptides responsible for this aggregation were identified. From these peptides, the presence of chymotryptic peptides has justified a study of the impact of residual chymotryptic activity in the tryptic preparation on the aggregation phenomena. The second part of this work allowed the evaluation of the effect of these aggregates on the fractionation of the tryptic hydrolysate of β-LG by nanofiltration. It was shown that peptide-peptide interactions do not impair the fractionation. On the contrary, these interactions taking place in the polarized layer may have a positive impact on the fractionation.

La protéine PTP-BL possède, entre autres, 5 domaines PDZ dont deux ont été étudiés en détail. Il s'agit des domaines PDZ2 et PDZ3. Les signaux RMN de ces domaines, formant une chaîne de 252 acides aminés et possédant un poids moléculaire de 26,4 kDa, ont été attribués. L'attribution du squelette des deux domaines a été effectuée à 88%. De plus, les caractéristiques de liaison du domaine tandem PDZ2/3 ont été étudiées plus en profondeur. PDZ2 se lie, entre autres, à la protéine APC tandis que PDZ3 se lie à la protéine PRK2. Deux peptides dérivés de ces protéines ont été utilisés afin de titrer le domaine tandem PDZ2/3. Les deux domaines liaient les peptides choisis. Des perturbations ont été observées dans PDZ3 et dans le lieur lors de la titration du domaine tandem PDZ2/3 avec APC et d'autres perturbations ont été observées pour ce qui est de PDZ2 et du lieur lors de la titration avec le peptide dérivé de PRK2. Cela indiquerait une certaine coopérativité entre les deux domaines et le lieur lors de la liaison avec les peptides.

Au moment de l'éjaculation, les spermatozoïdes sont exposés à des protéines sécrétées par le testicule, l'épididyme, les vésicules séminales et les glandes sexuelles accessoires. Tous ces tissus contribuent, de par leurs sécrétions, à la formation du plasma séminal. Malgré le fait que 70% des protéines totales qui constituent le plasma séminal proviennent de la famille des «heparin-binding proteins», nous avons mesuré de l'activité 3'-5'AMPc-PDE grâce à des essais enzymatiques. Après avoir déterminé les conditions optimales de l'essai (2uL de plasma séminal frais), nous avons mesuré une activité enzymatique de 11.35±0.85 fMol d'AMPc hydrolizé/minutes/u.g de protéines (n=18). De plus, nous avons réalisé la même expérience sur des aliquots du plasma séminal préalablement analysé et conservé à -80°C, après l'avoir décongelé une fois. Les données suggèrent que l'activité enzymatique totale n'est pas altérée dans ces conditions (10.05±3.96 fMol/min/ug protéines (n^lO). Aussi, en déterminant l'activité 3'-5' AMPc-PDE sensible à différents inhibiteurs nous avons constaté que l'activité totale est inhibée de 70% lorsque l'échantillon est en présence d'IBMX (7.16±0.87 fMol/min/ug de protéines), de 20% lorsqu'en présence de Cilostamide (1.68±0.27 fMol/min/ug de protéines) et de 50% lorsqu'en présence de Papaverine (4.8±0.53 fMol/min/ug de protéines). Ceci nous a permis de dresser le profil des PDE contribuant à l'activité totale dans le plasma séminal bovin. Grâce à une technique de chromatographie échangeuse d'ions, nous avons purifié la protéine responsable de l'activité 3'-5' AMPc-PDE prépondérante (PDE 10) dans le plasma séminal bovin. Afin de vérifier sa présence dans les fractions recueillies d'intérêt, nous avons réalisé des analyses d'immunobuvardages en utilisant un anti-PDE10 monoclonal. Les deux bandes immunoréactives détectées ont un poids moléculaire d'approximativement 75kDa et 65kDa. Finalement, nous avons extrait l'ARN des tissus suivants : testicule, tête et queue de l'épididyme et vésicules séminaux afin de vérifier si le transcrit de PDE 10 se retrouvaient dans ceux-ci. Nous avons détecté une bande à la hauteur attendue (502 paire de bases) pour tous les tissus et l'homologie des produits PCR avec la séquence prédite de Bos taurus (XM582454, pubmed) est de plus de 90%.

Le bulbe olfactif (BO) est un réseau neuronal complexe qui traite et transfert les informations olfactives aux structures corticales supérieures. Le réseau bulbaire est composé d’une large population de cellules granulaires (CGs) GABAergiques qui sont continuellement renouvelées tout au long de la vie de l’animal. Cette population peut exprimer différents marqueurs neuronaux comme la calretinine (CR+) et la CaMKIIα (CaMKIIα+), mais jusqu’à présent les études ayant eues pour but de comprendre le rôle des CGs dans le BO n’ont pas pris en considération cette hétérogénéité. Cependant, il est possible que différentes sous-populations de CGs présentent des propriétés morpho-fonctionnelles différentes et jouent un rôle spécifique dans le comportement olfactif. Ici nous comparons les caractéristiques morphologiques et eléctrophysiologiques des cellules CR+ générées chez l’adulte versus les cellules qui ne n’expriment pas la calretinine (CR−), ainsi que des cellules CaMKIIα+ générées chez l’adulte versus les cellules qui ne l’expriment pas (CaMKIIα−). Nous démontrons que les CGs CR+ et les CGs CaMKIIα+ présentent des morphologies similaires mais reçoivent moins de courants inhibiteurs que les cellules négatives. Nous révélons également qu’au sein d’une même souspopulation, des cellules générées pendant le développement ou bien générées chez l’adulte ont les mêmes propriétés morpho-fonctionnelles. De plus, nous démontrons par quantification de l’expression de gènes à expression précoce immédiate ainsi que par l’inhibition de sous-populations de CGs à l’aide d’outils pharmacogénétiques combiné à des tests de comportement l’implication spécifique des cellules CR+ et des cellules CaMKIIα+ dans la discrimination olfactive spontanée et suite à un apprentissage associatif. Dans le dernier chapitre de la section Résultat, nous révélons l’existence d’une nouvelle forme de plasticité structurelle présente uniquement sur les CGs générées chez l’adulte, permettant la formation de nouvelles synapses dans un lapse de temps très court. Nous montrons que les épines disposent de fins filopodes sur leurs têtes qui scrutent l’environnement et induisent une relocalisation des épines dépendamment de l’activité. Nous montrons également que ce phénomène dépend de l’activation des récepteurs AMPA et TrkB se trouvant sur les CGs par le glutamate et le BDNF libéré par les cellules mitrales. / The olfactory bulb (OB) is a complex neuronal network which processes and transfers olfactory information to higher cortical structures. The bulbar network is composed of a large population of GABAergic granule cells (GCs) which is continuously renewed throughout animal lifetime. This population can express diverse neurochemical markers such as calretinin (CR) and CaMKIIα, but so far most of the studies that aimed to unveil the role of GCs in the OB and odor behaviors didn’t take into consideration this heterogeneity. However, it is possible that different subpopulations of GCs display different morpho-functional properties and play specific roles in olfactory behaviors. Here we compared morphological and electrophysiological characteristics of adult-born CR-expressing cells versus CR-non expressing cells, as well as CaMKIIα-expressing cells versus CaMKIIαnon expressing cells. We showed that CR-expressing and CaMKIIα-expressing GCs display similar morphological properties but receive less inhibitory inputs than their respective negative counterparts. I also revealed that among the same subpopulation, cells generated during brain development or adulthood, display the same morpho-functional properties. In addition, we demonstrated by immunostaining for early-immediate gene markers as a proxy of neuronal activity and pharmacogenetic inhibition of GC subpopulations combined with behavioral tasks, the specific implication of CR- and CaMKIIα-expressing cells in spontaneous and odor-associative learning discrimination. In the last chapter in Result section, we revealed the existence of a new form of structural plasticity occurring in adult-born, but not early-born GCs, in a very short time. We showed that spines display thin filopodia on their heads which scrutinize the microenvironment and induce spine relocation in an activity-dependent manner. We also revealed that this phenomenon depends on activation of AMPA and TrkB receptors located on GCs by glutamate and BDNF released by active mitral cells.

La maladie d’Alzheimer (MA) est la démence la plus répandue dans le monde. Les deux marqueurs histopathologiques de la MA sont les plaques amyloïdes, formées d'agrégats du peptide bêta-amyloïde, et les enchevêtrements neurofibrillaires, composés de la protéine Tau anormalement hyperphosphorylée. La pathologie Tau a un rôle important dans la maladie puisque son étendue corrèle avec le degré du déficit cognitif des patients. La majorité des cas de MA est d’origine sporadique dont les causes demeurent encore méconnues; elles semblent être multifactorielles, avec des facteurs externes, biologiques et/ou génétiques qui accélèrent la manifestation de la maladie. Des études épidémiologiques ont démontré que le statut métabolique des individus au cours de leur vie influence le risque de MA. En effet, des altérations métaboliques comme un diabète de type 2 (DT2) ou une obésité sont reconnus comme facteurs de risque de la MA. Or, le nombre de cas de DT2 et d’obésité est en pleine croissance à cause de la sédentarisation des populations, ce qui suggère que l’incidence de la MA pourrait suivre cette inquiétante augmentation. Il est donc indispensable de mieux comprendre l’impact de ces altérations métaboliques sur la MA afin d’espérer ralentir son évolution. De nombreuses études ont évalué l’impact du DT2 et de l’obésité sur la pathologie amyloïde in vivo, mais les études sur la pathogenèse de Tau sont plus rares et présentent une importante divergence des résultats. Dans ce contexte, notre hypothèse est que le diabète et de l’obésité peuvent promouvoir la pathologie Tau in vivo. Notre 1e objectif était donc d’examiner la phosphorylation de la protéine Tau dans deux modèles murins qui développent spontanément une obésité et un DT2 : les souris ob/ob et db/db. Une hyperphosphorylation de Tau est observée dans le cerveau des deux modèles, principalement due à une hypothermie. En effet, ces souris sont hypothermiques et la normothermie restaure une phosphorylation de Tau semblable aux souris contrôles. Comme la caféine s'est révélée bénéfique pour le diabète, l'obésité et la phosphorylation de Tau, nous l'avons utilisé comme traitement thérapeutique chez les souris ob/ob. Cependant, la consommation de caféine chronique a exacerbé l'hyperphosphorylation de Tau en favorisant une hypothermie plus profonde. Notre 2e objectif était d’évaluer l’impact du DT2 et de l’obésité sur pathogenèse de Tau dans des conditions plus proches de la pathologie humaine. Pour cela, nous avons nourri des souris hTau, exprimant la protéine Tau humaine, avec des régimes riches en graisses, cholestérol et/ou sucre, reconnus pour induire l’obésité et le DT2 chez l’humain. D'autre part, la restriction calorique et l'exercice physique ont été caractérisés pour réduire l'incidence et l’évolution des troubles métaboliques ainsi que la MA. Nous avons évalué leur impact sur la pathologie Tau chez ces souris obèses comme stratégies thérapeutiques. Nous n'avons trouvé aucun effet du gras, du sucre et du cholestérol, même combinés, sur la phosphorylation, l'O-GlcNAcylation, l'épissage, le clivage et l'agrégation de Tau, suggérant que leur surconsommation n’aggrave pas la pathologie Tau chez ces souris. De plus, nous avons observé un effet bénéfique de l'exercice sur la phosphorylation Tau et un effet délétère de la restriction calorique sur l'agrégation de Tau chez les souris hTau obèses. Enfin, notre 3e objectif était d’explorer les effets d’une déficience en insuline sur la pathologie Tau chez les souris hTau par injection de streptozotocine, une toxine qui détruit les cellules productrices d'insuline. Les souris hypoinsulinémiques présentent une hyperphosphorylation de Tau dans le cerveau sans agrégation, par inhibition de PP2A, la phosphatase majeur de Tau. L’ensemble de ces résultats suggère que i) les perturbations métaboliques peuvent induire l'hyperphosphorylation de Tau de manière indirecte, en perturbant la thermorégulation; ii) les régimes hypercaloriques ne semblent pas modifier l'homéostasie de Tau en conditions strictement contrôlées; iii) la déficience en insuline peut induire l'hyperphosphorylation de Tau sans pour autant conduire à son agrégation. Nous révélons également que les stratégies utilisées pour réduire la MA doivent être adapté avec le statut métabolique des patients pour éviter l'exacerbation des diverses neuropathologies de la MA. Ces données se confrontent à certains travaux publiés et montrent que les relations entre le métabolisme et la MA peuvent être moins directes que pensées. Ce travail pose des bases de rigueur et de méthodologie qui pourrait contribuer à éviter certains biais pour les études futures. / Alzheimer's disease (AD) is the leading form of dementia worldwide. The two histopathological markers of AD are senile plaques composed of amyloid- peptide, and neurofibrillary tangles of abnormally hyperphosphorylated Tau protein. Tau pathology is important since it correlates with the degree of cognitive impairment in AD patients. The majority of AD cases are of sporadic form whose causes are still unknown; it seems to be multifactorial, with external, biological and/or genetic, which accelerate the manifestation of the disease. Epidemiological studies have shown that metabolic status of individuals during their life strongly increases the risk of developing AD. Indeed, metabolic disorders such as type 2 diabetes (T2D) or obesity are described as risk factors for AD. New cases of T2D and obesity is increasing because of people sedentarization, suggesting that the incidence of AD cases could follow this worrying growth. Therefore, it is essential to better understand the impact of these metabolic disorders on AD. Many studies have evaluated the impact of T2D and obesity in vivo on amyloid pathology, but there are fewer studies on the pathogenesis of Tau and they exhibit some discrepencies between results. In this context, our hypothesis is that diabetes and obesity could promote Tau pathology in vivo. Our first aim was thus to evaluate the phosphorylation of Tau protein in two mouse models that spontaneously develop obesity and DT2: the ob/ob and db/db mice. Significant hyperphosphorylation of Tau was observed in the brain of these two models, mainly due to hypothermia. Indeed, ob/ob and db/db mice were hypothermic and normothermia restored Tau phosphorylation similar to control levels. As caffeine has been shown to be beneficial for diabetes, obesity and Tau phosphorylation, we used it as a therapeutic treatment in ob/ob mice. Unexpectedly, chronic caffeine consumption exacerbated Tau hyperphosphorylation in ob/ob mice by promoting deeper hypothermia. Then, our second aim was to assess the impact of T2D and obesity on Tau pathogenesis in conditions closer to human pathology. For this purpose, we fed hTau mice, expressing the human Tau protein, with high-fat, high-cholesterol and/or high-sugar diets, described to induce obesity and DT2 in humans. On the other hand, caloric restriction and physical activity have been characterized to reduce the incidence and outcome of metabolic disorders as well as AD. We evaluated their impact on Tau pathology in obese hTau mice as therapeutic strategies. Surprisingly, we found no effect of fat, sugar and cholesterol, even combined, on Tau phosphorylation, O-GlcNAcylation, splicing, cleavage and aggregation, suggesting that their overconsumption does not worsen Tau pathology in these mice. Moreover, we observed a beneficial effect of exercise on Tau phosphorylation and a deleterious effect of caloric restriction on Tau aggregation in obese hTau mice. Finally, our last aim was to examin the effects of insulin deficiency on Tau pathology in hTau mice using streptozotocin injection, a toxin that destroys insulin producing cells. Hypoinsulinemic mice exhibited Tau hyperphosphorylation in the brain without aggregation through inhibition of PP2A, the main Tau phosphatase. All these results suggest that i) metabolic alterations can induce Tau hyperphosphorylation indirectly, by disrupting thermoregulation; ii) hypercaloric diets do not appear to modify Tau homeostasis under strictly controlled conditions; iii) insulin deficiency may induce Tau hyperphosphorylation without, however, leading to its aggregation. We also revealed that the strategies used to reduce AD have to be adapted to the meatbolic status of patients to avoid the exacerbation of some neuropathologies of AD. These data object to some published research and show that the relationship between metabolism and AD may be less direct than thought. This work establishes a basis of rigor and methodology, which could help to avoid some biases for future studies.

Les microARN sont de courts ARN non codants d'environ 22 nucléotides qui régulent l'expression des gènes au niveau post-transcriptionnel. Afin d'être actifs, les miARN doivent s'associer à une protéine Argonaute pour former le complexe de régulation par les microARN nommé *microRNA Induced Silencing Complex* (miRISC). Grâce à une complémentarité de bases partielle entre les microARN et leurs cibles, le miRISC peut s'associer à divers ARN messagers (ARNm) afin de réguler leur expression, notamment en inhibant leur traduction ainsi qu'en causant leur dégradation. Ces courtes molécules régulent plusieurs processus cellulaires importants comme la prolifération, la différenciation ainsi que la réponse à plusieurs signaux environnementaux. Même si les interactions entre plusieurs miRISC et leurs cibles sont similaires, le mode de régulation choisi par le miRISC est déterminé par plusieurs facteurs, notamment le contexte cellulaire ainsi que la liaison à divers partenaires d'interaction. Afin d'identifier de nouveaux modulateurs de la fonction du miRISC, nous avons effectué un criblage moléculaire de type double-hybride avec une région unique de la protéine ALG-1, une protéine Argonaute spécifique aux microARN chez le nématode *C. elegans*. Cette approche a permis d'identifier plusieurs partenaires d'interactions soupçonnés d'exercer une fonction régulatrice sur ALG-1. Parmi les nouveaux interacteurs identifiés, nous avons choisi de caractériser le rôle d'un co-chaperon moléculaire de la famille des HSP40 nommé DNJ-12. Nous avons émis l'hypothèse que la protéine DNJ-12 constitue un partenaire d'interaction spécifique de ALG-1 et qu'elle peut réguler la fonction du miRISC chez le nématode *C. elegans*. Afin d'élucider la fonction de DNJ-12 dans la voie des microARN, nous avons divisé ce projet de recherche en trois objectifs principaux : 1) Déterminer si DNJ-12 interagit avec d'autres protéines Argonautes, 2) Évaluer l'effet de la perte de DNJ-12 sur la fonction des microARN au niveau phénotypique et 3) Élucider les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de ALG-1 par DNJ-12. Tout d'abord, après avoir confirmé l'interaction entre ALG-1, nous avons déterminé que DNJ-12 n'interagissait pas avec d'autres protéines Argonautes chez *C. elegans*, incluant l'autre Argonaute spécifique aux microARN ALG-2 ainsi que PRG-1 et RDE-1, deux Argonautes liant d'autres types de courts ARN. Par la suite, la déplétion de DNJ-12 à l'aide du système de degron inductible à l'auxine a causée plusieurs phénotypes développementaux associés à un mauvais fonctionnement des microARN, ce qui confirme son implication comme modulateur de la fonction des microARN. Nous avons également identifié que la déplétion de DNJ-12 entraîne une diminution de l'interaction entre HSP70 et ALG-1, ce qui nous poussa à investiguer le rôle de DNJ-12 dans le chargement des microARN. La perte de DNJ-12 empêche le chargement de plusieurs microARN dans la protéine Argonaute ALG-1 en plus d'entraîner une diminution de leurs niveaux. Collectivement, mes travaux de doctorat ont permis d'identifier un nouvel interacteur de la protéine Argonaute ALG-1 ayant la capacité de réguler le chargement des microARN *in vivo*. Cette avancée nous permet de mieux comprendre le fonctionnement des microARN *in vivo* en plus de fournir un modèle pouvant potentiellement expliquer les différences entre ALG-1 et ALG-2. / MicroRNAs are small non-coding RNAs measuring approximately 22 nucleotides that regulate gene expression post-transcriptionally. To be active, they must associate with an Argonaute protein to form the microRNA Induced Silencing Complex (miRISC). By binding partially complementary sequences in mRNAs, microRNAs guide the miRISC to these targets, leading to their regulation mainly through translation inhibition and mRNA decay. These short molecules regulate several important cellular processes, including proliferation, differentiation and response to various environmental stresses. Despite similarities in the interactions between different miRISCs and their targets, the mode of regulation used by the miRISC is determined by several factors, including the cellular context and the binding to various interaction partners. To identify novel modulators of the miRISC function, we performed a two-hybrid screen using a unique region of ALG-1, one of the microARN-specific Argonaute in *C. elegans*. This approach identified multiple new interactors suspected of exerting a regulatory function on ALG-1. Among the new interactors identified, we chose to characterize the role of a molecular co-chaperone from the HSP40 family named DNJ-12. We hypothesized that DNJ-12 is a specific interactor of ALG-1 that may regulate miRISC function in the nematode *C. elegans*. To elucidate the role of DNJ-12 in the microRNA pathway, we divided this research project into three main objectives: 1) Determine whether DNJ-12 interacts with other Argonaute proteins, 2) Assess the effect of DNJ-12 loss on microRNA function phenotypically and 3) Elucidate the molecular mechanisms involved in ALG-1 regulation by DNJ-12. After confirming the interaction between ALG-1 and DNJ-12 by immunoprecipitation, we determined that DNJ-12 did not interact with other Argonaute proteins, including the other microRNA-specific Argonaute ALG-2 as well as PRG-1 and RDE-1, two Argonautes binding other types of small RNAs. Subsequently, depletion of DNJ-12 using the auxin-inducible degron system caused several developmental phenotypes associated with microRNA malfunction, confirming its involvement as a modulator of microRNA function. We also identified that DNJ-12 depletion leads to a decrease in the interaction between HSP70 and ALG-1, prompting us to investigate the role of DNJ-12 in microRNA loading. The loss of DNJ-12 prevented the loading of several microRNAs onto ALG-1, in addition to causing a decrease in their levels. In summary, my doctoral work identified a novel ALG-1 interactor with the ability to regulate microRNA loading *in vivo*. This discovery allows us to better understand how microRNAs work *in vivo* while providing a model that could potentially explain the differences between ALG-1 and ALG-2.

Ce mémoire de maîtrise se focalise sur l'influence du cholestérol sur l'interaction de la protéine S100A10 avec les membranes cellulaires, dans le contexte de la macropinocytose. Ce processus, essentiel à la survie cellulaire, permet l'ingestion de liquides extracellulaires et joue un rôle clé dans la régulation de fonctions cellulaires critiques telles que l'immunité, la migration cellulaire et la signalisation. Il est caractérisé par sa capacité à permettre aux cellules de s'adapter rapidement aux changements environnementaux en ingérant des nutriments et en répondant à des stimuli variés. Ce mémoire s'est concentré à décortiquer le rôle spécifique du cholestérol sur la liaison membranaire de la protéine S100A10. L'accent a, dans un premier temps, été mis sur l'optimisation de la surexpression et la purification de cette protéine, par le biais d'approches méthodologiques rigoureuses. Ces efforts ont permis de sonder en profondeur les interactions entre cette protéine et différents constituants des membranes cellulaires. La technique de la tensiométrie de surface a été particulièrement révélatrice, dévoilant l'influence significative de la présence et de la concentration du cholestérol sur la liaison de la S100A10 avec divers phospholipides membranaires. En complément, les isothermes de compression ont permis de dévoiler comment le cholestérol modifie la compressibilité et la stabilité des monocouches lipidiques. Ces données ont mis en évidence l'importance de l'architecture membranaire dans les mécanismes cellulaires impliquant la protéine S100A10. En somme, ce mémoire révèle que la modulation des interactions entre la S100A10 et les phospholipides par le cholestérol est un processus complexe, pouvant avoir des répercussions directes sur la macropinocytose. Les résultats de cette étude apportent une contribution significative à la compréhension des mécanismes régissant le comportement des membranes biologiques. / This master's thesis is centered on the influence of cholesterol on the interaction of the S100A10 protein with cellular membranes, in the context of macropinocytosis. This process, essential for cellular survival, allows the ingestion of extracellular fluids and plays a key role in regulating critical cellular functions such as immunity, cell migration, and signaling. It is characterized by its ability to allow cells to quickly adapt to environmental changes by ingesting nutrients and responding to various stimuli. This master's thesis focused on dissecting the specific role of the cholesterol in the membrane binding of the S100A10 protein. Initially, the priority was placed on optimizing the overexpression and purification of this protein, using rigorous methodological approaches. These efforts enabled an in-depth probing of the interactions between this protein and different constituents of cellular membranes. The technique of surface tensiometry was particularly revealing, uncovering the significant influence of the presence and concentration of cholesterol on the binding of S100A10 to various membrane phospholipids. Additionally, compression isotherms revealed how cholesterol modifies the compressibility and stability of lipid monolayers. These findings highlighted the importance of membrane architecture in cellular mechanisms involving the S100A10 protein. In summary, this thesis reveals that the modulation of interactions between S100A10 and phospholipids by cholesterol is a complex process, which can have direct repercussions on macropinocytosis. The results of this study make a significant contribution to understanding the mechanisms governing the behavior of biological membranes.

Les démences sont un problème grandissant dans le monde, principalement à cause du vieillissement de la population. En 2019, ces maladies représentaient la septième cause de décès dans le monde selon l'OMS. D'ici 2050, il est projeté que plus de 130 millions de personnes recevront un diagnostic de démence, dont 70% des cas seront de la maladie d'Alzheimer. Cette maladie, touchant particulièrement les femmes, est caractérisée par l'accumulation d'anormalités protéiques dans le cerveau, soit les plaques d'amyloïde bêta et les enchevêtrements neurofibrillaires de protéine Tau phosphorylée, ainsi que d'une perte synaptique menant à l'apparition de déficits cognitifs chez les patients. Bien que les mutations sur les gènes APP, PSEN1 et PSEN2 soient reconnus comme étant la cause de la forme familiale de la maladie, plus de 95% des cas sont sporadiques et les causes demeurent toujours inconnues à ce jour. Cependant, les études d'association pangénomiques commencent à identifier de nombreux facteurs de prédispositions, dont des mutations sur plusieurs gènes directement liés à la réponse immunitaire cérébrale. Parmi ces facteurs de risque, la mutation R47H sur le gène Trem2, un récepteur exclusivement exprimé par les microglies dans le SNC, a retenu l'attention. Les patients porteurs de cette mutation souffrent d'une forme particulièrement agressive de la pathologie. Également, les recherches récentes montrent que l'intensité des déficits cognitifs corrèle avec l'accumulation de formes pathologiques de Tau. Notre laboratoire s'est donc intéressé à cet aspect de la maladie. Sachant que les microglies, étant le macrophage résident du SNC, jouent un rôle central dans l'établissement de la réponse immunitaire et que Trem2 est un facteur central au niveau du changement phénotypique de la microglie vers un état d'activation, nous avons posé l'hypothèse que Trem2 est un facteur essentiel au niveau de la réponse microgliale efficace contre les formes pathologiques de la protéine Tau. Pour valider cette hypothèse, nous avons procédé à une série de tests comportementaux dans le modèle murin de démence hTau et avec des animaux hTau Trem2$^\textup{-/-}$. En effet, l'absence de Trem2 affecte les déficits cognitifs, principalement au niveau de l'anxiété. Cependant, l'âge avancé demeure le facteur de risque le plus important de la maladie. Sachant que l'accumulation de débris de myéline est un phénomène observé dans le cerveau vieillissant, nous nous sommes questionnés sur l'impact des défauts de myélinisation sur la pathologie de Tau. De plus, sachant que Tau est une protéine axonale assurant normalement la stabilité des microtubules et que l'intégrité des axones est essentielle afin d'assurer une myélinisation efficace, nous avons émis l'hypothèse que la protéine Tau est essentielle au maintien de l'homéostasie cérébrale via entre autres la myélinisation. En effet, nos résultats montrent que la déficience en Tau mène à une quantité de myéline moindre dans le cortex dans un contexte de vieillissement à l'état basal, mais également dans le cortex et le corps calleux après un épisode de démyélinisation. De plus, l'absence de Tau est liée à une exacerbation des dommages subis sur les neurones du corps calleux caudal et rostral par un épisode de démyélinisation de cinq semaines. Ce mémoire montre donc l'implication de Trem2 au niveau de l'exacerbation des déficits cognitifs et de l'anxiété chez le modèle murin hTau, ainsi que l'implication de la protéine Tau dans les processus de myélinisation ainsi que dans la limitation de dommages subis sur les axones à la suite d'un épisode de démyélinisation toxique. / Dementia is a growing problem worldwide, primarily due to the aging population. In 2019, dementia was the 7th leading cause of death globally, according to the World Heath Organisation. By 2050, it is projected that over 130 million people will suffer from dementia, with 70% of cases being Alzheimer's disease diagnoses. This progressive neurodegenerative disease, which disproportionately affects women, is characterized by the accumulation of abnormal proteins structures, such as beta-amyloid plaques and neurofibrillary tangles of phosphorylated Tau protein, accompanied by synaptic loss. These three hallmarks lead to cognitive deficits in patients, that eventually completely loss their autonomy. While mutations in the APP, PSEN1, and PSEN2 genes are known to cause the familial form of the disease, over 95% of cases are sporadic and their causes remain unknown. However, large-scale genomic studies are beginning to identify numerous predisposing factors, including mutations in several genes directly related to the brain immune response. Among these risk factors, the R47H mutation in the Trem2 gene, a receptor exclusively expressed by microglia in the central nervous system (CNS), has garnered attention because patients carrying this mutation suffer from a particularly aggressive form of the pathology. Given that microglia, as the resident macrophages of the CNS, play a central role in immune response and that Trem2 is crucial in phenotypic changes of microglia towards an "activated" state, our hypothesis was that Trem2 is essential in the effective microglial response against pathological forms of Tau protein. To validate this hypothesis, we conducted a series of behavioral tests in hTau and hTau Trem2$^\textup{-/-}$ animals. Indeed, the absence of Trem2 affects cognitive deficits, particularly anxiety-related behaviors. We also explored the involvement of Tau protein in brain myelination processes. Advanced age remains the most significant risk factor for the disease. Knowing that myelin debris accumulation is a phenomenon observed in the aging brain, we questioned the impact of myelination defects on Tau pathology. Furthermore, knowing that Tau is an axonal protein normally responsible for the stability of microtubules and that the integrity of axons is essential for effective myelination, we hypothesized that Tau protein is essential for maintaining cerebral homeostasis, among other things, through myelination. Indeed, our results show that Tau deficiency leads to a reduced amount of myelin in the cortex in the context of basal aging, but also in the cortex and corpus callosum after an episode of demyelination. Additionally, the absence of Tau is linked to an exacerbation of the damage sustained by the neurons of the caudal and rostral corpus callosum from a five-week demyelination episode. This thesis thus demonstrates the involvement of Trem2 in the exacerbation of both cognitive deficits and anxiety in hTau mouse model, as well as the involvement of the Tau protein in myelination processes and in limiting damage to axons following a toxic demyelination episode

On compte aujourd’hui plus de 2000 patients dans le monde affectés par l’anémie de Fanconi (AF). Cette maladie rare est causée au niveau cellulaire par un défaut de réparation d’un type très particulier de lésions de l’ADN : les pontages inter-brins (ou ICLs, pour Interstrand CrossLink). Ceux-ci peuvent compromettre la transcription et la réplication, et donc à long terme la survie cellulaire. Pour y faire face, plus d’une vingtaine de protéines sont impliquées dans la voie FA-BRCA, chargée de détecter et d’activer la réparation de ces lésions dangereuses pour la cellule. Au niveau macroscopique, les manifestations de l’AF sont vastes et pas systématiquement présentes, ce qui en complique le diagnostic : pancytonémie, malformations développementales congénitales et prédisposition à certains cancers. Comme la plupart des symptômes ne sont pas spécifiques à l’AF, les enjeux et l’intérêt de son étude deviennent multiples. L’anémie de Fanconi offre un modèle d’étude particulièrement intéressant, qui permet d’explorer des mécanismes aussi variés que la cancérogenèse, l’hématopoïèse, la gamétogenèse et la réparation de l’ADN. Les connaissances sur le mécanisme moléculaire à proprement parler sont grandissantes, même si de nombreuses interrogations persistent. Parmi elles, le rôle précis du complexe ID2, formé des protéines FANCI et FANCD2, reste nébuleux. De plus en plus d’études décrivent des fonctions exclusives à FANCD2, laissant formuler l’hypothèse que la protéine FANCI pourrait elle aussi posséder ses propres rôles. Cependant, les études biochimiques ont certaines limites, comme par exemple l’impossibilité d’étudier in vitro des processus biologiques trop complexes. La création de modèles animaux peut être une solution. Pour répondre aux interrogations portées sur les fonctions de la protéine FANCI, nous avons décidé de caractériser un nouveau modèle murin Fanci-/- et de le comparer à la souris Fancd2-/-, déjà décrite dans la littérature. Nos résultats indiquent d’une part plusieurs rôles épistatiques avec FANCD2 et d’autre part un rôle propre dans le cadre de la gamétogenèse. En conclusion, cette thèse apporte un tout nouveau modèle animal pour étudier l’AF et plus spécifiquement FANCI. Elle apporte aussi les preuves physiologiques d’un rôle de FANCI indépendant au complexe ID2, ce qui viendrait nuancer le mécanisme biochimique actuellement établi. / Nowadays, about 2000 patients have been diagnosed with Fanconi Anemia (FA). At a cellular level, this rare disease is caused by a defect in reparing a specific type of DNA damage: Interstrand CrossLinks (ICLs). Both transcription and replication can be compromised by ICLs, and therefore long term cell survival. The FA-BRCA pathway is in charge of detecting DNA lesions caused by ICLs and activating their repair, and counts now more than twenty proteins. At a macroscopic level, FA diagnosis is complex due to various and not systematic symptoms: pancytonemia, congenital and developmental defects, and cancer predisposition. As most of FA symptoms are not exclusive to the disease, concerns and interests are multiple. As a consequence, Fanconi Anemia represents an interesting model of study, when it comes to work on oncogenesis, hematopoiesis, gametogenesis, and DNA repair. The description of the molecular mechanism is improving, although many questions remain. Among them, the exact role of the ID2 complex, formed by FANCI and FANCD2 proteins, remains nebulous. More and more studies have been describing unique functions for FANCD2, leading to the hypothesis of independent functions for FANCI. As complex physiological processes can not be studied in vitro, creating and studying animal models represents an interesting alternative. In order to answer the questions raised on FANCI functions, we have decided to create and characterize the new Fanci-/- mouse model, with a possible comparison with the already described Fancd2-/- mouse. Our results show epistatic roles with FANCD2 on one hand, and independent functions of FANCI during gametogenesis on the other hand. To conclude, this thesis brings a strong and new mouse model to study Fanconi Anemia and more specifically the roles of FANCI. It also gives some physiological proofs that FANCI can act independently of the ID2 complex, which could slightly nuance the actual molecular pathway.

Les rouilles des feuilles du peuplier appartenant au genre Melampsora sont considérées comme la maladie la plus importante du peuplier au niveau mondial. Lors de l’infection, les espèces appartenant au genre Melampsora sécrètent une panoplie de protéines effectrices afin de reprogrammer leur hôte dans un état de susceptibilité. Par contre, la reconnaissance par le système immunitaire végétal de certaines protéines effectrices, dites protéines d’avirulence, induit la réponse d’hypersensibilité, une forme de mort cellulaire programmée. Selon les modèles courants de coévolution entre un agent pathogène et son hôte, certains de ces effecteurs, en particulier ceux arborant une fonction d’avirulence, devraient présenter des signatures moléculaires témoignant d’une évolution accélérée. Dans cette thèse, les caractéristiques décrites ci-dessus ont été utilisées afin d’identifier des protéines impliquées au niveau de la pathogénicité des rouilles des feuilles du peuplier, visant comme objectif spécifique l’identification d’effecteurs potentiels. La première partie de cette thèse rapporte le développement d’une approche à multiple facettes afin de tirer profit des banques d’EST déjà disponibles, qui inclut la prédiction de protéines sécrétées à l’aide d’outils informatiques, la génomique comparative à des niveaux tant intra- qu’inter-spécifiques, ainsi que des tests de sélection positive. Il s’est avéré que les protéines sécrétées semblent soumises de façon plus importante à une évolution accélérée, et que la plupart de ces protéines sous pression de sélection positive possède un contenu riche en résidus Cys et sans similarité de séquence dans les banques de données internationales. La seconde partie de cette thèse présente les résultats d’un effort concerté visant la caractérisation du sécrétome entier de M. larici-populina en utilisant une annotation experte, la recherche de gènes sous pression de sélection positive, et différentes approches d’analyse des transcrits. Une portion élevée du sécrétome s’est avérée sous pression de sélection positive, et les caractéristiques énumérées ci-haut ont été observées de nouveau (protéines riches en Cys sans similarité de séquence). Parmi ces protéines, la majorité de celles possédant des évidences d’expression se sont avérées être exprimées spécifiquement in planta, avec une concentration dans la portion C-terminale des sites sous pression de sélection positive. L’immunolocalisation de certains candidats a permis de détecter la présence de ces protéines au niveau de l’haustorium, une première étape vers la caractérisation fonctionnelle de ces candidats. / Poplar leaf rusts belonging to the genus Melampsora are considered as the world’s most important disease of poplars. During infection, Melampsora species secrete a diverse set of effector proteins that aim to reprogram the host into a susceptible state. However, recognition of particular effector proteins by the plant immune system, so-called avirulence proteins, leads to induction of the hypersensitve response, a form of programmed cell death. Based on prevalent models of plant–pathogen coevolution, some of these effectors, notably those with avirulence functions, are predicted to exhibit molecular signatures of accelerated evolution. In this thesis, features described above were used to identify the pathogenicity determinants of poplar leaf rusts with the specific aim of identifying candidate effector proteins. The first part of this thesis includes the development of a multifaceted approach to take advantage of available EST libraries, and included computational prediction of secreted proteins, intra- and interspecific comparative genomics, and testing for the presence of positive selection. Accelerated evolution was found to act more importantly on secreted proteins, and most of those proteins under positive selection were shown to harbour a high number of Cys residues and to share no homology in international databases. The second part of this thesis presents the results of a collaborative effort to characterize the entire secretome of M. larici-populina using expert annotation, screening for positive selection, and transcript profiling approaches. A significant part of the secretome was found to be under positive selection, and commonalities described before were observed again (Cys-rich proteins with no homology in international databases). Most of those with transcript evidence were found to be specifically expressed in planta, and positively selected sites were concentrated in the C-terminal region, consistent with an effector function. As a first step toward a functional characterization, immunolocalization of selected candidates has revealed specific labeling of some proteins in the haustoria periphery.