Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Les canaux Na dépendants du voltage sont responsables de la phase ascendante des potentiels d’action. Ils sont formés d’une sous-unité principale  et d’une ou plusieurs sous-unités secondaire . La sous-unité  seule est suffisante pour former un canal fonctionnel cependant, les sous-unités  modulent la location, l’expression ainsi que les propriétés fonctionnelles de la sous-unité . Ma thèse ce concentre sur 3 canaux Na neuronaux (Nav1.6, Nav1.7 et Nav1.8) ainsi qu’un canal sodique du muscle squelettique (Nav1.4). Les canaux Na neuronaux sont importants pour la propagation de l’influx électrique tout au long de l’axone. Nav1.7 et Nav1.8 sont les principales sous-unités exprimées dans les ganglions dorsaux. L’altération de l’expression et de la modulation de ces canaux suite à une lésion ou à l’inflammation, joue un rôle important dans la nociception et dans les douleurs chroniques. Nav1.6 est fortement concentré aux nœuds da Ranvier, il y tient un rôle important dans la conduction saltatoire et dans la répétition des potentiels d’action à hautes fréquences. Des mutations sur le canal Nav1.4 provoquent des canalopathies du muscle squelettique. Voici les questions qui ont guidé notre étude : 1) De quel façon les sous-unités  régulent les canaux Na neuronaux Nav1.7 et Nav1.8? 2) Quel anomalie biophysique est provoquée par la mutation M1476I, une mutation liée à l’effet fondateur sur le gène SCN4A qui provoque une myotonie douloureuse induite par le froid chez des Canadiens français? 3) Quels sont les propriétés biophysiques du courant persistant de Nav1.6? 4) Quel est le patron d’expression des sous-unités  et comment celles-ci régulent Nav1.7 dans les neurones de ganglions dorsaux? Afin de répondre à ces questions, plusieurs techniques ont été utilisées, notamment la technique du patch-clamp en configuration cellule entière et l’enregistrement des canaux unitaire sur des systèmes d’expression hétérologue, de la RT-PCR sur les cellules uniques, immunohistochimie et l’immunoprécipitations dans les neurones de ganglions dorsaux. Premièrement, nous avons utilisé la RT-PCR sur les cellules uniques sur des neurones dissociés de ganglions dorsaux pour identifier l’expression des sous unités 1-4 dans les neurones sensitifs de petits diamètres. Nos résultats indiques que les neurones expriment largement Nav1.6 et Nav1.8 et les sous unités 1-3. Pour étudier la régulation par les sous-unités , nous avons co-exprimés les canaux Na avec les sous-unités . La sous-unités 1 provoque une augmentation de la densité de courant de Nav1.8 lorsque co-exprimée dans des cellules HEK293 mais elle n’affecte pas la densité de courant de Nav1.6. Le domaine C-terminale de la sous-unité 1 est fortement impliqué dans la modulation de Nav1.8. Ces résultats proviennent de l’étude de l’effet de chimère 1/2 conservant différentes régions de la sous-unité 1 et de la sous-unité 2. Deuxièmement, nous avons étudié les anomalies biophysiques provoquées par la mutation M1471I de Nav1.4 en utilisant la technique du patch-clamp en mode configuration cellule entière sur des cellules tsA-201. La mutation provoque des effets similaires à d’autres mutations qui provoquent une myotonie aggravé par le potassium, incluant une augmentation du courant persistant, un ralentissement de la décroissance du courant, une dépolarisation de l’inactivation et une accélération de la récupération de l’état inactivé. Un abaissement de la température ralentit les cinétiques pour les canaux mutants et les canaux sauvages, mais il empire le défaut de l’inactivation de la mutation M1476I en augmentant l’amplitude du courant persistant. La mexiletine aide à soulager la myotonie causée par cette mutation en supprimant l’augmentation du courant persistant. Cependant, la mexiletine à une efficacité réduite sur le bloque utilisation-dpendant des canaux mutés M1476I et elle est associée à une récupération plus rapide du bloque provoqué par la mexiletine sur les canaux mutants. Troisièmement, nous avons caractérisé les propriétés du courant persistant de Nav1.6 en mode cellule entière et en courant unitaire dans des cellules HEK293 exprimant ce canal. Nous avons noté que le courant persistant de Nav1.6 est sensible à la composition du milieu intracellulaire et que l’utilisation de CsF au lieu de CsCl rendait ce courant rarement détectable. En substituant le CsF par du CsCl, nous avons montré que l’amplitude du courant persistant de Nav1.6 en mode cellule entière est de 3 à 5% du courant transitoire. Cette amplitude est similaire au ratio observé entre le maximum de probabilité d’ouverture et la probabilité d’ouverture du courant persistant observé en enregistrement de courant unitaire. L’occurrence de la réouverture des canaux explique le courant sodique persistant typique de Nav1.6. Finalement, nous avons utilisé une combinaison des techniques de RT-PCR sur les cellules uniques, immunohistochimie et d’immunoprécipitation pour étudier l’expression des sous-unités  dans différentes sous-population de neurones sensitifs. Les sous-unités  sont différentiellement exprimés dans la population de neurones de petits diamètres des ganglions dorsaux (2, 3) et dans la population de neurones de grands diamètres des ganglions dorsaux (1, 2). L’ARNm de Nav1.7 était significativement co-exprimé avec les sous-unités 2 et 3 dans la même population de neurones de petits diamètres des ganglions dorsaux. Ils forment un complexe protéine-protéine stable et sont colocalisés dans la membrane plasmatique des neurones. Lorsque les sous-unités 3 et 1 sont coexprimés avec Nav1.7, on observe un déplacement de la courbe d’activation et de la courbe d’inactivation ainsi qu’une augmentation marqués du courant de fenêtre. Nos données indiques une expression préférentielle des sous-unités  dans les neurones de petit et de grands diamètres ainsi qu’une régulation spécifique de Nav1.7 dans ces sous populations de neurones sensitifs. / Voltage-gated Na channels are responsible for the rising phase of action potentials, and consist of a pore-forming α subunit and one or more auxiliary β subunits. The α subunit alone is sufficient for the functional expression of Na channels, however, β subunits modulate the location, expression and functional properties of α subunits. My thesis will focus on three neuronal Na channels (Nav1.6, Nav1.7 and Nav1.8) and one skeletal muscle Na channel (Nav1.4). Neuronal Na channel are key players in the impulse propagation along axon. Nav1.7 and Nav1.8 are the main Na channels expressed in DRG neurons, and their altered expression and modulation following injury and inflammation play a major role in nociception and chronic pain. Nav1.6 is highly concentrated at nodes of Ranvier, and has a critical role not only in saltatory conduction but also in high-frequency repetitive firing. Skeletal muscle Na channel Nav1.4 is the initiator of muscle contraction. Mutations in Nav1.4 cause skeletal muscle channelopathies. Guiding questions for our investigations were: 1) How do auxiliary β subunits regulate peripheral nerve Na channel Nav1.6 and Nav1.8? 2) What is the underlying biophysical defect of M1476I, a novel founder SCN4A mutation associated with painful cold-induced myotonia in French Canadians? 3) What is the biophysical characterization of the Nav1.6 persistent current? 4) What is the expression pattern of auxiliary  subunits, and how do β subunits regulate Nav1.7 in DRG neurons? We addressed these questions by multiple approaches including patch clamp techniques for whole-cell and single-channel recordings in heterologous expression systems; immunohistochemistry, single-cell RT-PCR and immunoprecipitation in DRG neurons. Firstly, we employed single-cell RT-PCR of acutely dissociated DRG neurons to identify the expression of β1-4 subunits in small-diameter sensory neurons. Our results indicated that small-diameter DRG neurons widely expressed Nav1.6 and Nav1.8 channels and β1-β3 subunits. Co-expression studies were used to assess the regulation of Nav1.6 and Nav1.8 by β subunits. The β1 subunit induced a significant increase in the current density of Nav1.8 when co-expressed in HEK293 cells, but had no effect on that of Nav1.6. In addition, the C-terminal domain of β1 was involved in the modulation of Nav1.8 channel based on the results of experiments with β1/β2 chimeras harboring various regions of the strongly regulating β1 together with the weakly regulating β2 subunit. Secondly, we investigated the biophysical defects of M1476I mutation in Nav1.4 channels using whole-cell patch-clamp technique in tsA201 cells. M1476I mutant channel exhibited similar biophysical defects compared with other PAM-causing mutations, including an increased persistent current of Nav1.4, a slower current decay, a positive shift of fast inactivation, and an accelerated recovery from fast inactivation. Lowering the temperature slowed the kinetics for both wide-type and mutant channels, and worsened the defective fast inactivation of M1476I channels by further increasing the amplitude of the persistent current. Mexiletine helps relieve myotonia in M1476I carriers by effectively suppressing the increased persistent current, except for the use-dependent block. However, mexiletine had a reduced effectiveness on the use-dependent block of M1476I channels, and that was associated with a faster recovery from mexiletine block of mutant channels. Thirdly, we characterized the whole-cell and single-channel properties of Nav1.6 persistent currents expressed in HEK293 cells. We noted that Nav1.6 persistent current was highly sensitive to the composition of the internal solution, and persistent current was rarely detectable when CsF instead of CsCl was used. By substituting CsF for CsCl in the intracellular solution, we showed that Nav1.6 persistent current in the whole-cell configuration was 3–5% of the peak transient current. This amplitude of persistent current was similar to the ratio between peak and persistent open probability observed in the single-channel recording, indicating that the occurrence of late channel reopenings accounts for the persistent macroscopic Na current typical of Nav1.6. Finally, we employed a combination of single-cell RT-PCR, immunocytochemistry and immunoprecipitation to investigate  subunit expression in subpopulations of sensory neurons.  subunits were differentially expressed in small (2, 3) and large (1, 2) DRG neurons. Nav1.7 mRNA was significantly co-expressed with the 2 and 3 subunits in the same population of small-diameter DRG neurons. They formed stable protein-protein interactions and co-localized within the plasma membranes of neurons.When co-expressed in HEK293 cells, 3 and 1 subunits shifted activation and inactivation curves respectively and induced a marked increase in Nav1.7 window current. Our data indicated a preferential expression of  subunits in small and large DRG neurons and a subunit-specific Nav1.7 regulation in these subpopulations of sensory neurons.

Des mutations dans plusieurs gènes ont été liés à la sclérose latérale amyotrophique (SLA),en particulier dans celui codant pour la protéine Fused in Sarcoma (FUS). Les mutations sont retrouvées dans la partie codant pour le signal de localisation nucléaire, rendant la protéine anormalement abondante dans le cytoplasme. Combiné à d’autres observations, ça suggère qu’un gain de fonction toxique de FUS dans le cytoplasme serait à l’origine de la neurodégénérescence. La SLA est une maladie neurodégénérative qui affecte les neurones moteurs et cause une paralysie progressive. Les mécanismes moléculaires causant la maladies ont toujours inconnus. Une des pistes serait la perturbation de la traduction locale desARNm, qui permet aux synapses de répondre rapidement et indépendamment du corps cellulaire. Une traduction locale insuffisante pour soutenir l’activité synaptique à long terme mènerait à la perte des synapses et à la neurodégénérescence. Mon objectif est donc de déterminer le rôle de FUS dans régulation de la traduction des ARNm en caractérisant son interaction avec les composantes traductionnelles et d’évaluer sa fonction dans une condition reproduisant les caractéristiques de la SLA. J’ai montré que FUS s’associe aux polyribosomes inactifs, ce qui suggère que FUS jouerait un rôle dans la régulation de la traduction des ARNm en interagissant avec le cœur de la traduction. Il est également possible d’observer une augmentation de la présence de FUS dans le cytoplasme et de son interaction avec les polyribosomes suite à une inhibition de la traduction par mTOR, suggérant son rôle de régulateur négatif. De plus, les mutations liées à la SLA amplifient la fonction inhibitrice de FUS en rendant FUS cytoplasmique et en réduisant la synthèse des protéines. Mes résultats montrent que la protéine FUS aurait un rôle d’inhibiteur de la traduction quand celle-ci est cytoplasmique. Par conséquent, l’augmentation de la présence de FUS dans le cytoplasme dans la SLA entrainerait une inhibition de la traduction importante, à un niveau insuffisant pour soutenir l’activité synaptique. / Mutations in several genes have been linked to amyotrophic lateral sclerosis (ALS),particularly in the gene coding for the Fused in Sarcoma protein (FUS). Those mutations are found in the part encoding for the nuclear localization signal, making the protein abnormallyabundant in the cytoplasm. Combined with other observations, it suggests that a toxic gainof function of FUS in the cytoplasm would be the cause of the neurodegeneration. ALS is a neurodegenerative disease that affects motor neurons and causes progressive paralysis. The molecular mechanisms causing the disease are still unknown. One of the hypotheses is the disruption of local translation of mRNAs, which allows synapses to respond quickly and independently from the cell body. Insufficient local translation to support long-term synapticactivity would lead to synaptic loss and neurodegeneration. Thereby, the objective of mystudy is to determine the role of FUS in the regulation of mRNA translation by characterizing its interaction with translational components and evaluate its function in an ALS-linked condition. I have shown that FUS is associated with stalled polyribosomes, which suggests that it plays a role in regulating mRNA translation by interacting with the core of translation.There is also an increase in the presence of FUS in the cytoplasm and in its interaction with polyribosomes following inhibition of translation through mTOR, suggesting its role as anegative regulator. In addition, ALS-related mutations amplify FUS inhibitory function bymaking FUS cytoplasmic and reducing protein synthesis. My results show that the FUSprotein would have a role as a translation inhibitor when it is cytoplasmic. There fore, increasing the presence of FUS in the cytoplasm in ALS would result in significant translation inhibition, at a level insufficient to support synaptic activity.

Le virus humain Herpès-8 (HHV-8) est un virus oncogene étroitement associé au développement du sarcome de Kaposi, au lymphome primitif des séreuses (PEL) et à la maladie de Castleman multicentrique. OBJECTIFS II est bien décrit que HHV-8 dérègle l'homéostasie cellulaire en affectant l'apoptose, le cycle cellulaire et les mécanismes d'activation du système immunitaire. De plus, ce virus est latent dans la majorité des cellules infectées. Les travaux présentés visent à étudier le rôle des protéines de latence de HHV-8 dans la mise en place de l'immunité innée via la synthèse d'interféron (IFN) de type I. METHODES Le rôle individuel de chacune des protéines de latence (vFLIP, vCyclin et LANA-1) sur la synthèse d'IFN de type I a été étudié par des expressions transitoires dans des cellules HEK-293T. L'étude synergique des trois protéines de latence sur la synthèse d'IFN de type I a été réalisée dans des cellules issues de lymphomes PELs exprimant des ARNs interférants contre ces gènes. RESULTATS Tout d'abord, les résultats obtenus démontrent, qu'en présence d'un activateur de la voie IFN, la protéine vFLIP active synergiquement le promoteur IFNB. Cette activation est strictement dépendante de l'activation de NF-KB par vFLIP et est médiée par la région de régulation PRD-II du promoteur IFNB (région de liaison de NF-KB). Ensuite, les résultats suggèrent que, lors d'une reconnaissance d'ADN étranger dans une cellule, LANA-1 inhibe la synthèse d'IFNB. Cette inhibition est générée par la liaison de LANA-1 au promoteur IFNB sur la région PRD-I-III (région de fixation des IRFs) empêchant ainsi la fixation du facteur de transcription IRF3 sur cette région. Puisque LANA-1 inhibe la transcription et l'expression de la protéine CBP, cette dernière ne peut également plus se fixer au promoteur IFNB. Ainsi, la formation du complexe enhanceosome sur le promoteur d'IFNB est altérée par la protéine LANA-1 et l'expression d'IFNB est fortement réduite. La région centrale répétée de la protéine LANA-1 a été démontrée comme majeure dans l'inhibition de la synthèse d'IFN-p. Ensuite, les résultats démontrent que la protéine vCyclin inhibe l'activation des promoteurs IFNB et NF-KB en présence d'un activateur de la voie IFN et ainsi, réduit l'expression d'IFNB. La protéine vCyclin réduit l'expression des facteurs de transcription IRF3 et p50, importants dans la formation du complexe enhanceosome sur le Ul promoteur IFNB, réduisant ainsi son activation. Enfin, puisque ces trois gènes sont transcrits par un même promoteur sous un transcrit tricistronique (vFLIP, vCyclin et LANA-1) épissé en transcrit bicistronique (vFLIP et vCyclin), le rôle synergique de ces protéines dans la synthèse d'IFN de type I a été étudié. Des lymphocytes B issues de PELs inductibles pour la production d'ARNs interférant avec le transcrit bicistronique, le transcrit polycistronique et la combinaison des deux transcrits ont été générés. Ces cellules expriment davantage d'IFNB suite à la réactivation du cycle de replication lytique ou lors d'une infection opportuniste. CONCLUSIONS Cette étude suggère que, par des expressions individuelles, seules les protéines vCyclin et LANA-1 agissent dans le but commun de réduire la synthèse d'IFN. Par contre, dans le cadre de cellules infectées, les trois protéines de latence agissent de concert pour inhiber la synthèse d'IFN. Un modèle murin a été généré pour étudier la pathogénèse induite par HHV-8 en injectant des cellules portant le génome de HHV-8 introduit dans un chromosome artificiel bactérien (BAC) dans des souris immunodéficientes. Le BAC pourrait être utile pour générer des cellules portant des virus mutants pour chacun des gènes latents. Ces cellules pourraient être injectées dans des souris afin d'étudier leur rôle dans la synthèse d'IFN-P dans un contexte d'infection in vivo.

OBJECTIFS : Le Bortezomib (Velcade©) est un inhibiteur de protéasome présentement utilisée en chimiothérapie pour soigner les cas de myélomes multiples et de lymphomes. Les tumeurs solides sont souvent résistantes à ce type de traitement. Mon laboratoire d’accueil à récemment déterminé que le traitement de cellules cancéreuses issues de tumeurs solides avec le Bortezomib induit une réponse de stress caractérisée par la phosphorylation du facteur d’initiation à la traduction eIF2α. Cette phosphorylation est médiée par une protéine kinase, nommée Heme Regulated Inhibitor (HRI). La phosphorylation du facteur eIF2α par HRI occasionne la formation de granules de stress (GS); corps cytoplasmiques renfermant les protéines ribosomales, les ARNms, et des molécules de signalisation. La formation des GS est associée à une résistance à la mort cellulaire induite par différents types de stress, tels qu’un choc oxydatif, l’hypoxie ou les radiations. Nous avons ainsi impliqué la formation des GS dans la résistance des cellules cancéreuses au Bortezomib. En effet, nous avons démontré que la suppression des GS en interférant avec l’expression d’HRI sensibilisait les cellules cancéreuses au traitement de Bortezomib. Ce résultat dénote aussi un nouveau rôle potentiel de HRI dans la chimiorésistance. Mon projet consistait donc à tester cette hypothése in vivo en utilisant des cellules cancéreuses déplétées de manière stable en HRI. MÉTHODES : D’abord, en surexprimant de manière transitoire la protéine HRI grâce à un plasmide GFP-HRI, nous avons pu évaluer l’effet de sa surexpression sur la viabilité cellulaire. D’autre part, en créant des lignées stables exprimant des Small hairpin RNA (shRNA) dirigés contre l’ARNm HRI, nous avons pu étudier l’effet de l’absence de cette kinase sur la physiologie cellulaire et ce, en condition normale et en condition de traitement au Bortezomib. RÉSULTATS : La surexpression de la protéine HRI cause l’induction de granules de stress dépendant de la phosphorylation du facteur eIF2α. Ce résultat valide nos résultats de déplétion démontrant un rôle majeur de HRI dans la formation des GS en condition de Bortezomib via la phosphorylation de son substrat eIF2α. De façon surprenante, nous avons également constaté une morphologie cellulaire ainsi qu’un taux de croissance différents en condition non traitée, comparativement aux contrôles shRNA non effecteurs. Ceci suggère un rôle nouveau de HRI dans la croissance cellulaire, indépendamment de la phosphorylation d’eIF2a. L’injection sur la membrane chorioallantoique d’un fœtus de poulet (in ovo) de cellules cancéreuses déplétées en HRI occasionne une diminution de développement tumoral. Inversement, on observe la formation d’une masse apparente pour les contrôles non effecteurs et ce, toujours en condition non traitée. Ceci suggère donc un rôle de HRI dans la croissance tumorale. CONCLUSION : La kinase HRI est impliquée dans la résistance des cellules cancéreuses à la mort cellulaire engendrée par le Bortezomib, mais semble également jouer un rôle physiologique dans la croissance tumorale.

Les cils primaires (CP) sont des antennes de signalisation présentes en un seul exemplaire à la surface de la plupart des cellules. Ils jouent un rôle de mécano/chimio-senseur pour le développement et le maintien de l’homéostasie des tissus, en réponse aux stimuli et à la voie de signalisation Hedgehog (Hh). En 2013, l’ultrastructure des CP a été mise en évidence au niveau de l’épithélium épididymaire d’équidés. L’épididyme, organe du système reproducteur masculin, est composé d’un épithélium pseudo-stratifié qui se différencie au cours du développement postnatal jusqu’à la maturité sexuelle. Les principaux types cellulaires qui composent cet organe au stade adulte, assurent des rôles distincts et bien orchestrés afin de contrôler la composition du micro environnement spermatique. Bien que la mutation de gènes codants pour les constituants majeurs des CP entraine une infertilité masculine, peu de choses sont connues concernant leur rôle au niveau du système reproducteur. Nous émettons donc l’hypothèse que les CP de l’épididyme joueraient un rôle dans le contrôle des fonctions épididymaires. Nos objectifs se définissent en deux points 1) la caractérisation spatiotemporelle de cette organelle le long de l’épididyme, 2) l’étude fonctionnelle des CP de l’épididyme dans la voie de signalisation Hh. Grâce à une souris double transgénique Ar13b/mCherry- EGFP/CETN2, nous avons révélé une évolution spatio-temporelle des CP au cours du développement postnatal. En effet, à la naissance, les CP sont localisés au pôle apical des cellules épithéliales alors que chez l’adulte, les CP sont exclusivement associés aux cellules basales cytokératine-V positives. De plus, par une approche pharmacologique nous avons évalué l’implication des CP de l’épididyme murin dans la voie de signalisation Hh. Bien que les fonctions des CP, au niveau de l’épididyme, restent à déterminer, notre étude préliminaire ouvre la porte à une meilleure compréhension du contrôle et maintien des fonctions épididymaires et de la fertilité masculine. / Primary cilia (PC) are signaling antennas present in a single copy on the surface of most cells. They play a mechano / chemo-sensory role for the development and maintenance of tissue homeostasis, in response to extracellular stimuli. In 2013, the ultrastructure of PC was demonstrated in equine epididymal epithelium. The epididymis, an organ of the male reproductive system, is composed of a pseudo-stratified epithelium that differentiates during postnatal development until puberty. The different cell types populating this epithelium control discrete and well-orchestrated role in order to monitor the composition of the spermatic microenvironment. Although the mutation of genes coding for the major constituents of PC leads to male infertility, little is known regarding their role in the male reproductive system. Our hypothesis is that PC play a role in the control of the functions important to epididymis development and homeostasis. Our objectives are defined in two points: 1) to define the spatio-temporal localization of this organelle along the epididymis, and 2) to determine the function of PC in the transduction of the Hh signaling pathway, which is known to be important for proper sperm maturation. Using an Arl13b / mCherry- Cetn2 / GFP transgenic mouse model, we revealed for the first time a spatio-temporal change of PC cell-specificity during epididymis postnatal development, from birth to adulthood. After birth, PC are localized at the apical pole of undifferentiated cells whereas in the adult, elongated PC are exclusively associated with cytokeratin-V positive basal cells. In addition, we evaluated the involvement of epididymal PC in the transduction of the Hh signaling pathway through a pharmacological approach. Although the functions of PC in the epididymis remains to be determined, our preliminary in vitro studies open the door to a better understanding of the control and maintenance of epididymal functions and male fertility.

Le système visuel permet d’analyser et d’interpréter le monde qui nous entoure. L’intégration des stimuli visuels résulte de processus physiologiques et adaptatifs complexes. Ces processus adaptatifs font référence aux mécanismes de plasticité et à leur capacité à remodeler structurellement et fonctionnellement les circuits neuronaux. Fondamentale, la plasticité neuronale permet de s’adapter à son environnement. Les processus neurodéveloppementaux et adaptatifs consécutifs à une lésion dépendent en grande partie de mécanismes de plasticité, retrouvés dans l’ensemble du système nerveux central. De nombreux acteurs de la physiologie et de la plasticité neuro-visuelle ont été étudiés, souvent avec un objectif thérapeutique. Associée aux processus neurodégénératifs sous-jacents à de nombreuses neuropathologies, Tau, une protéine associée aux microtubules jouant un rôle dans le remodelage synaptique mais aussi dans la dynamique du cytosquelette, n’a jamais été étudiée dans la physiologie rétinienne et la plasticité visuelle. Notre hypothèse est que chez la souris adulte, Tau influence la physiologie rétinienne et les mécanismes de neuroplasticité visuelle. Notre premier objectif était d’étudier l’influence de la protéine Tau dans la physiologie rétinienne au cours du vieillissement. Nous avons comparé des souris exprimant la protéine Tau humaine dans un modèle de tauopathie modérée (hTau) à des souris déficientes pour la protéine Tau (Tau KO). L’influence de la protéine Tau dans la rétine est principalement étudiée d’un point de vue pathologique dans des modèles de tauopathies sévères associés à une surexpression de Tau mutée ou une augmentation pathologique de sa phosphorylation. Notre choix d’étudier les souris hTau reposait sur le fait que ces souris expriment la protéine Tau humaine non mutée et donc représentent un modèle plus proche de ce que l’on retrouve chez l’Homme. Cette étude a démontré que l’expression de la protéine Tau n’influençait pas la physiologie rétinienne au cours du vieillissement. Cette étude a suggéré également une toxicité neuronale différentielle de Tau entre la rétine et le cerveau dans un modèle modéré de tauopathie. Notre deuxième objectif était d’étudier l’influence de Tau dans la plasticité dépendante de l’expérience visuelle chez la souris adulte grâce au modèle de privation monoculaire. Tau est connue pour être impliquée dans les mécanismes de potentialisation à long terme. Cette seconde étude a permis de démontrer chez des souris sauvages (WT) que l’expression de Tau était modulée au cours du développement mais aussi au cours de l’induction de la plasticité visuelle en réponse à la privation monoculaire dans le cortex visuel. Grâce à l’étude du réflexe optocinétique permettant d’étudier l’acuité visuelle, en utilisant des souris Tau KO et des contrôles WT, nos résultats ont montré que Tau limite la plasticité visuelle chez l’adulte. L’analyse des cortex visuels a révélé un niveau d’expression de protéines associées à la plasticité plus élevé chez les souris Tau KO. Ces données ont permis de déterminer que la protéine Tau limite la plasticité visuelle chez la souris adulte. Notre troisième objectif était d’étudier le rôle de Tau dans la survie neuronale et la régénération axonale dans un modèle de lésion du nerf optique chez la souris adulte. La survie neuronale a été quantifiée sur rétines entières étalées et la régénération a été analysée par comptage des axones marqués grâce à un traceur antérograde injecté dans l’humeur vitrée. En utilisant des souris Tau KO et WT, nos analyses ont démontré que la protéine Tau n’influence ni la survie, ni la régénération axonale et ce, même lorsque la repousse axonale était favorisée par la libération soutenue de CNTF (ciliary neurotrophic factor), un facteur neurotrophique. Ces données ont mis en évidence que Tau n’influençait pas la survie neuronale et la régénération neuronale chez l’adulte. L’ensemble de nos résultats suggère donc que : 1/ Tau n’influence pas la physiologie rétinienne au cours du vieillissement et dans un modèle de tauopathie modérée, 2/ Tau limite la plasticité dépendante de l’expérience visuelle et 3/ Tau n’influence pas les mécanismes de survie neuronale et de régénération axonale du nerf optique. Pris ensemble, ces travaux mettent en évidence l’implication de Tau dans physiologie et les mécanismes de plasticité dans le système visuel. Ce nouveau rôle de Tau pourrait, à terme, mener au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le système visuel mais aussi plus généralement dans le système nerveux central lors d’altérations de la plasticité neuronale. / The visual system allows us to analyze and interpret the world around us. The integration of visual stimuli results from complex physiological and adaptive processes. These adaptive processes refer to the mechanisms of plasticity and their ability to structurally and functionally reshape neural circuits. Basically, neuronal plasticity allows to adapt to the environment. The neurodevelopmental and adaptive processes consecutive to a lesion are largely dependent on mechanisms of plasticity found throughout the central nervous system. Many factors in physiology and neuro-visual plasticity have been studied, often with a therapeutic objective. Associated with the neurodegenerative processes underlying many neuropathologies, Tau, a microtubule-associated protein playing a role in synaptic remodeling but also in the dynamics of the cytoskeleton, has never been studied in retinal physiology and visual plasticity. Our hypothesis is that in adult mice, Tau influences retinal physiology and the mechanisms of visual neuroplasticity. Our first objective was to study the influence of the Tau protein in retinal physiology during aging. We compared mice expressing human Tau protein in a model of moderate tauopathy (hTau) to mice deficient in Tau protein (Tau KO). The influence of the Tau protein in the retina is most often studied from a pathological point of view in severe tauopathy models associated with an overexpression of mutated Tau or a pathological increase in its phosphorylation. Our choice to study hTau mice was based on the fact that these mice express the unmutated human Tau protein and therefore represent a model closer to what is found in humans. This study demonstrated that the Tau protein expression does not influence retinal physiology during aging. Also, this study suggested differential neuronal toxicity of Tau between the retina and the brain. Our second objective was to study the influence of Tau in visual experience-dependent plasticity in adult mice using the monocular deprivation model. Tau protein has been reported to be involved in long-term potentiation mechanisms. This study demonstrated in wild mice (WT) that the expression of Tau was modulated during development but also during the induction of visual plasticity in response to monocular deprivation in the visual cortex. Thanks to the study of the optokinetic reflex, using Tau KO mice and WT controls, our results showed that Tau limits visual plasticity in adults. Analysis of visual cortices revealed a higher level of expression of proteins associated with plasticity in Tau KO mice. These findings highlighted that Tau protein is an important factor in visual plasticity of the adult mice. Our third objective was to study the role of Tau in neuronal survival and axonal regeneration in a model of optic nerve damage in adult mice. Neuronal survival was quantified on whole flat-mount retinae and regeneration by counting stained regenerated axons using an anterograde tracer injected into the vitreous humor. Using Tau KO and WT mice, our analyzes demonstrated that the Tau protein does not influence survival or axonal regeneration significantly, even when axonal regrowth was improved by the sustained release of CNTF (ciliary neurotrophic factor), a neurotrophic factor. These data demonstrated that Tau does not influence retinal survival and neuronal regeneration in adults. All of our results therefore suggest that: 1 / Tau does not influence retinal physiology during aging and in a mild model of tauopathy, 2 / Tau limitates plasticity dependent on visual experience and 3 / Tau does not influence retinal survival and axonal regeneration mechanisms of the optic nerve. Overall, this work highlights Tau's involvement in physiological and neuronal plasticity mechanisms in the visual system. This new role of Tau could ultimately lead to the development of new therapeutic strategies in the visual system but also more generally in the central nervous system during alterations in neuronal plasticity.

Le glaucome primaire à angle ouvert (GPAO), caractérisé par une dégénérescence du nerf optique, est une maladie complexe et génétiquement hétérogène. La grande famille canadienne française CA, où la mutation myociline K423E cause le GPAO selon un mode autosomique dominant, présente une très grande variabilité de l'âge au diagnostic (AAD) pour la maladie. Pour déterminer si WDR36, le troisième gène identifié pour le GPAO, est aussi un gène modificateur altérant la sévérité du glaucome, nous avons fait une étude de corrélations génotype-phénotype chez 142 porteurs hétérozygotes de myociline K423E. Nous avons comparé l'AAD des doubles-porteurs de myociline K423E et de variations non-synonymes dans WDR36 avec la médiane de l'AAD de leurs proches parents porteurs seulement de myociline K423E. La majorité des dix-huit porteurs WDR36 satisfaisant les critères d'analyse avait un AAD plus jeune que la médiane de leurs proches parents. Quatre des cinq porteurs WDR36 D658G furent diagnostiqués de 9 à 15 ans plus jeune que leur médiane. En conclusion, notre étude suggère que WDR36 pourrait être un gène modificateur du glaucome puisque certains variants diminuent l' AAD lorsque le GPAO est causé par une mutation myociline.

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Les isolats protéiques de pois (PPI) figurent parmi les principaux ingrédients protéiques étudiés en raison de la forte demande des consommateurs pour des produits alternatifs à base de plantes. Cependant, les PPI présentent des limitations lorsqu'utilisés pour la formulation de produits alimentaires du fait de leurs propriétés gélifiantes non optimales. L'utilisation des protéines sous leur forme native et le contrôle du ratio globulines 7S/11S ont été identifiés comme des paramètres clés pour améliorer ces propriétés. En parallèle, l'étude des systèmes protéiques mixtes composés de PPI et de β-lactoglobuline (βlg) représente une stratégie intéressante pour renforcer les propriétés gélifiantes, par rapport à l'utilisation exclusive des PPI. Toutefois, la combinaison de ces paramètres (ratio 7S/11S et incorporation de βlg sous leur forme native) n'a jamais été explorée afin d'améliorer les propriétés gélifiantes des PPI. Ainsi, cette thèse avait pour objectifs de déterminer les ratios 7S/11S optimaux et d'identifier les interactions impliquées dans la gélification des systèmes mixtes composés de βlg et de protéines de pois. Le premier objectif de cette thèse était d'évaluer l'effet de la délipidation à l'hexane sur le profil et la structure des protéines de pois, ainsi que sur les propriétés techno-fonctionnelles des PPI générés. Plus précisément, il s'agissait de déterminer si cette étape influençait la dénaturation des protéines et quels étaient ses effets sur les propriétés gélifiantes des PPI. Ainsi, des PPI ont été produits par diafiltration/ultrafiltration (DF/UF) avec ou sans délipidation préalable de la farine de pois par l'hexane. Les résultats ont montré que la délipidation n'avait pas d'impact significatif sur les propriétés gélifiantes des PPI, bien qu'elle ait entraîné des modifications structurales mineures. Par conséquent, il a été décidé que la délipidation n'était pas nécessaire pour la production de PPI dans le cadre de cette étude. Le deuxième objectif consistait à étudier la combinaison de la DF/UF, utilisant des membranes d'UF avec différentes tailles de pores, et la précipitation au sulfate d'ammonium, dans le but de produire efficacement les fractions 7S et 11S du pois tout en préservant l'intégrité des protéines. Globalement, l'utilisation de la DF/UF, indépendamment de la taille des pores de la membrane, n'a pas impacté la pureté et les rendements de récupération de la fraction 11S après précipitation au sulfate d'ammonium. Cependant, elle a permis d'augmenter de 90% le rendement de récupération de la viciline 7S. Les caractéristiques telles que les thiols libres, l'hydrophobicité de surface et la température de dénaturation des fractions obtenues étaient comparables à celles de fractions présentant une dénaturation très limitée. Le troisième objectif visait à déterminer les ratios 7S/11S optimaux et à identifier les interactions impliquées dans la gélification des systèmes mixtes modèles composés de βlg et des fractions protéiques de pois générés à l'objectif précédent. Les résultats ont montré que le ratio 7S/11S permettant d'optimiser la fermeté des gels était inversement proportionnel à la quantité de βlg dans le système. En l'absence de βlg, la gélification était principalement dirigée par la formation d'interactions hydrophobes avec la fraction 7S, alors qu'en présence de βlg, les gels étaient principalement formés par des liaisons covalentes impliquant la βlg et la fraction 11S. Grâce aux résultats générés, deux mécanismes d'interaction possibles pour la gélification des systèmes mixtes modèles ont été proposés. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont permis de répondre à l'ensemble des objectifs définis et ont contribué significativement à l'avancement des connaissances concernant les interactions impliquées lors de la formation et de la stabilisation de gels protéiques mixtes entre les protéines du pois et la βlg. Finalement, ces connaissances pourraient permettre le développement de nouvelles perspectives afin d'améliorer les propriétés gélifiantes des protéines de pois dans les formulations alimentaires, offrant ainsi des opportunités innovantes pour la création de nouveaux produits. / Pea protein isolates (PPI) are the main studied pulse protein ingredients due to the high consumer demand for alternative and sustainable plant-based products. However, PPIs have limited applications in the formulation of food products due to their low gelling properties. Using proteins in their native form and controlling the ratio between their two main globulins, the 7S/11S ratio, have been identified as key parameters for enhancing the gelling properties. Moreover, the use of mixed protein systems composed of PPI and β-lactoglobulin (βlg) also represents an interesting strategy to enhance gelling properties when compared to the exclusive use of PPI. However, the combination of these parameters (7S/11S ratio and βlg incorporation in their native form) has never been explored to improve the gelling properties of PPI. Thus, this thesis aimed to determine the optimal 7S/11S ratios and identify the interactions involved in the gelation of mixed systems composed of βlg and pea proteins. The first objective was to evaluate the effect of hexane defatting on the profile and structure of pea proteins, as well as on the techno-functional properties of the generated PPI. This step aimed to determine if it influenced protein denaturation and how it affects gelling properties of PPI. Thus, PPI were produced by diafiltration/ ultrafiltration (DF/UF) with and without an initial hexane defatting step of pea flour. The results showed that defatting had no significant impact on the gelling properties of PPI, although it caused minor structural modifications. It was therefore determined that the defatting step was not necessary for PPI production in this thesis. The second objective of this thesis was to explore the combination of DF/UF, with membranes of different pore sizes, as well as ammonium sulfate precipitation, to produce the pea 7S and 11S fractions on a large scale and in their native form. Overall, the use of DF/UF, regardless of the membrane pore size, did not affect the purity or yield of the 11S fraction recovered by ammonium sulfate precipitation. However, it increased the recovery yield of vicilin 7S by 90%. Characteristics such as free thiols, surface hydrophobicity, and denaturation temperature of the generated fractions were similar to fractions that sustained limited denaturation during processing. The third objective was to evaluate the optimal 7S/11S ratios and identify the interactions involved in the gelation of model mixed systems composed of βlg and pea protein fractions generated in the previous objective. The results showed that the 7S/11S ratio optimizing gel firmness was inversely proportional to the amount of βlg in the system. In the absence of βlg, gelation was mainly driven by hydrophobic interactions with the 7S fraction, while in the presence of βlg, gels were primarily formed by covalent bonds involving βlg and the 11S fraction. Based on the generated results, two possible interaction mechanisms for the gelation of mixed model systems were proposed. The present work has met all the objectives set in this thesis and contributed significantly to the advancement of knowledge concerning the interactions involved in the formation and stabilization of mixed protein gels between pea proteins and βlg. Ultimately, this understanding could pave the way for enhancing the gelling characteristics of pea proteins in food formulations, presenting innovative opportunities for product development.

L'organisation du cytosquelette d'actine chez Saccharomyces cerevisiae nécessite plusieurs protéines dont la profiline, impliquée dans la polymérisation des filaments d'actine. Les cellules pfy1 [delta] présentent un phénotype anormal; les granules corticaux sont dépolarisés et il y a absence de câbles d'actine visibles. Le gène SYP1 a été identifié en tant que suppresseur de la souche pfy1 [delta]. Nous avons étudié SYP1 dans le but de lui attribuer une fonction cellulaire. La surexpression de SYP1 dans les souches bni1 [delta], cdc10 [delta], chs5 [delta], end3 [delta] et sla2 [delta] provoque un retard important de la croissance tandis qu'elle corrige le défaut de bourgeonnement de la souche arf3 [delta] ainsi que le défaut d'endocytose des souches ede1 [delta], sla1 [delta] et sac6 [delta]. La localisation cellulaire dans des souches mutantes révèle que Syp1p est délocalisée dans les souches bni1 [delta], cdc10 [delta], cdc12-6, chs1 [delta] et cla4 [delta]. Ces résultats nous permettent de conclure que Syp1p joue un rôle dans l'organisation du cytosquelette d'actine ainsi que dans l'endocytose.