L'organisme synthétise les lipides de novo au niveau hépatique, les transforme en triglycérides, et les stocke dans le tissu adipeux. Les lipides servent à de nombreuses fonctions biologiques essentielles, telles la synthèse de membrane ou d'hormone, mais aboutissent à un excès de masse corporelle lorsqu'il y a déséquilibre. L'acide gras synthase (FAS) est une enzyme clé de la lipogenèse. Elle synthétise le palmitate à partir d'acétyl-CoA et de malonyl-CoA en présence de nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH). Comprendre ses mécanismes de régulation est important dans l'optique de moduler son activité. La FAS est régulée positivement par la triiodothyronine (T₃) et l'insuline, l'effet est inhibé par les MCFA. La régulation est essentiellement transcriptionnelle. Muter le gène FAS, afin de l'éteindre, est létal. L'inhibition partielle à l'aide d'agents tel le C75 serait donc préférable. Malheureusement, en plus d'avoir des effets anorexiques réversibles pour C75, ces agents ont des effets neurotoxiques dévastateurs. L'inhibition partielle de la FAS par des nutriments, tels les acides gras à chaîne moyenne (MCFA), serait une solution. Le présent projet propose d'élucider les mécanismes moléculaires par lesquels les hormones modulées par la diète, telles l'insuline et la triiodothyronine T₃, influencent l'activité de la FAS et comment les MCFA inhibent cette stimulation hormonale. Comme l'effet hormonal ne semble pas être totalement transcriptionnel et qu'une implication du glucose au niveau post-transcriptionnel a aussi été suggérée, nous avons analysé l'effet de l'insuline et de la T₃ sur la stabilisation des ARN messagers et sur l'activité enzymatique de la FAS en utilisant des milieux à haute ou basse concentration en glucose. Cependant, nous n'avons pas observé de différence significative, peu importe la concentration de glucose dans le milieu de culture. Des études préalables ont aussi démontré un rôle de la phosphorylation sur la régulation transcriptionnelle de la FAS par l'insuline et le T₃. Nous avons investigué ce rôle sur l'activité de la FAS à l'aide d'inhibiteurs spécifiques. En utilisant PD98058, un inhibiteur spécifique de MEK, nous avons observé une implication de Erk1/2 dans l'induction de FAS. Avec LY 294002, un inhibiteur spécifique de PI3Kinase (PI3K), nous observons une inhibition de la FAS en présence de T₃, ce qui impliquerait la voie PI3K dans l'activation de la FAS induite par la T₃. Des études préliminaires ont montré que l'inhibition de la FAS par les MCFA se faisait très rapidement. Une courbe d'inhibition en fonction du temps a été effectuée et a révélé une inhibition dans les premières 30 minutes d'exposition. Des études de captation ont montré que les MCFA étaient absorbés par les hépatocytes. Un profil lipidique a montré que les MCFA sont métabolisés pour se retrouver dans la fraction lipidique correspondant aux triglycérides, qui nous a donné une idée des voies métaboliques empruntées. L'acide bétulinique, un inhibiteur de la CPTl, ainsi que l'Etomoxir, un inhibiteur de la DGAT, ne semble pas avoir d'effet sur l'inhibition de la FAS induite par les MCFA en présence d'insuline et de T₃, contrairement à la Triacsin C, un inhibiteur des acyl-CoA synthases, qui abolit l'effet inhibiteur. En dernier point, nous avons vérifié l'impact de la famille des « scavenger receptors » de classe B tels que SR-BI dans le transport sélectif et la captation de MCFA par la cellule. Ces derniers ne semblent aucunement impliqués dans le transport des MCFA contrairement à nos attentes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : FAS, MCFA, Acyl-CoA, Insuline, T₃

L’Anémie de Fanconi est une pathologie génétique rare qui se caractérise par une anémie aplasique, des malformations congénitales de sévérité variable et un risque accrue au développement de cancers. En particulier, les patients atteints d’Anémie de Fanconi développent des carcinomes squameux de la tête et du coup. La protéine FANCC est l’une des 21 protéines Fanconi connues à ce jour. Il a déjà été montré que FANCC possède de nombreux rôles en dehors de celui de la réparation de l’ADN. Ici, nous nous sommes intéressés au rôle de FANCC dans la régulation de la voie Wnt/β-caténine. Cette voie de signalisation est souvent dérégulée dans les cancers. Nous avons pu montrer que des formes mutantes de FANCC régulent la quantité de β-caténine libre via son interaction avec le complexe de dégradation/neutralisation de la β-caténine. En effet, en interagissant avec l’une des protéines du complexe, la protéine APC, les formes mutantes de FANCC permettent d’augmenter la quantité de cette protéine, ainsi que de la protéine d’assemblage du complexe de dégradation/neutralisation de la β-caténine, Axin-1. On observe ainsi une diminution importante de la quantité de β-caténine libre, ainsi que de β-caténine au noyau, entrainant une perte d’activation des cibles transcriptionnelles de la β-caténine. Parmi ces cibles, l’oncogène c-Myc, codant pour un facteur de transcription connu pour réprimer la transcription de DKK1. Or, il a été montré que le niveau d’expression de DKK1 est plus élevé dans les cellules mutantes pur FANCC. Nous avons, effectivement, pu confirmer que l’expression de DKK1 est inverse de celle de la protéine c-Myc dans les fibroblastes de peau dérivés de patients Fanconi. De manière intéressante, si l’expression de la protéine c-Myc est diminué dans les fibroblastes mutants pour FANCC, en comparaison aux fibroblastes exprimant un FANCC sauvage, nous n’avons pas observé de variation dans l’expression de c-Myc dans des cellules de carcinomes squameux dérivées de patient mutant pour FANCC et complémentées en FANCC. Ainsi, la surexpression des protéines Axin-1 et APC dans les cellules mutantes pour FANCC induit un défaut d’accumulation de la β-caténine dans ces cellules, conduisant à une perte d’activation des cibles transcriptionnelles de cette protéine. De plus, la réexpression de la protéine c-Myc dans les cellules de carcinomes squameux dérivées de patient, mutées pour FANCC, permet d’envisager de nouvelles cibles thérapeutiques, comme la protéine CT120. Cette dernière est une protéine membranaire, régulée par c-Myc qui est impliquée dans 2 voies de signalisation fréquemment dérégulées dans des cancers, et en particulier dans les carcinomes squameux de la tête et du coup. Ce type de cancers est particulièrement problématique à la fois chez les patients Fanconi, mais également dans la population générale. En effet, les carcinomes squameux de la tête et du coup représentent la 5ième cause de mortalité causée par le cancer dans le monde. / Fanconi Anemia (FA) is a rare genetic disorder characterized by bone marrow failure, physicals abnormalities and a high risk of cancers. Specifically, the FA patients develop head and neck squamous cell carcinoma. The FANCC protein is one of the 21 FA proteins. It was already shown that FANCC have numerous functions in addition of the DNA repair. We investigate about the role of FANCC in the Wnt/β-catenin regulation. The signaling pathway is known for its involvement in carcinogenesis. We show that mutants of FANCC regulate the free β-catenin level, interacting with APC, a protein of the β-catenin degradation/neutralization complex. Indeed, this interaction leads to an increasing of the levels of APC and Axin-1, the scaffold protein of the β-catenin degradation/neutralization complex. The decreasing of free β-catenin leads to the loss of the transcriptional activation of the β-catenin targets, including c-Myc. The protein coded by c-Myc is a transcriptional factor known for repressing DKK1 expression. It was previously shown that there is an increase expression of DKK1 in FA mutant cells. And we show that the expression of DKK1 is opposite of the expression of c-Myc in FA patient derived fibroblasts. Interestingly, the expression of c-Myc is decreased in FANCC mutant patient derived fibroblasts, compare to the complemented cells, but there is no difference in the c-Myc level between patient derived squamous cell carcinoma cells mutant for FANCC and complemented cells. We hypothesize that the increased levels of APC and Axin-1, leading the decreased level of activated β-catenin and the loss of the transcriptional activation of the β-catenin targets in FANCC mutant cells is a protecting mechanism against the cells transformation. Furthermore, this expression of c-Myc in patient derived squamous cell carcinoma cells, open to new therapeutic targets, as CT120. This protein is a membranous protein, regulate by c-Myc, involved in 2 signalization pathways deregulated in cancers, including head and neck squamous cell carcinoma. This kind of cancer is a health care issue; indeed, this cancer is the 5th death cause related to cancer in the general population.

L'acide gras synthétase (FAS) est une enzyme clé dans la synthèse de novo des lipides. Son inhibition représente donc une approche intéressante dans la réduction de la lipogenèse. En présence de NADPH (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate), cette enzyme synthétise la palmitate à partir de l'acétyl-CoA et du malonyl-CoA. Des facteurs hormonaux tels que l'insuline et la triiodothyronine (T3) et nutritionnels tels que les acides gras à chaîne moyenne (MCFAs) régulent l'activité de la FAS au niveau de la transcription. Toutefois, l'interaction entre ces facteurs est peu connue et mérite d'être explorée afin de comprendre la régulation de la FAS. Dans un premier temps, nous avons testé l'effet des MCFAs, hexanoate ou octanoate (1mM), sur l'activité enzymatique de la FAS sur des hépatocytes de poulet de 19 jours stimulés à la T3 (1 ,6 µM), à l'insuline (100 µM), et aux deux hormones sur une période de 24 heures. Deux inhibiteurs de protéine kinase, la H7 et la génistéine, ont également été utilisés pour déterminer l'impact de la phosphorylation sur la régulation de la FAS. L'activité enzymatique de la FAS a été déterminée dans ces différentes conditions de culture par mesure de la dégradation de NADPH à 340 nm par spectrophotométrie. La capacité des hépatocytes à capter les MCFAs ainsi que leur métabolisme intracellulaire ont également été évalués par des études de captation au C¹⁴ et de profil lipidique. Individuellement, l'insuline et la T3 stimulent faiblement l'activité de la FAS. Un effet synergique important est observé lorsque les cellules sont stimulées simultanément aux deux hormones. L'incubation avec la H7 réduit fortement l'activité de la FAS indépendamment des conditions de stimulation tandis que la génistéine a un faible potentiel inhibiteur. Ensemble, ces résultats suggèrent une coopération entre l'insuline et la T3 ainsi que l'existence d'une voie de signalisation impliquant une serine/ thréonine kinase dans la régulation de la FAS. L'insuline est impliquée dans le métabolisme des MCFAs, toutefois, l'inhibition n'est observée qu'en présence de la T3. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : FAS, Acides gras à chaîne moyenne, Insuline et triiodothyronine, Phosphorylation, Estérification.

La membrane est aujourd'hui perçue comme une mosaïque de micro-domaines membranaires, ou « lipid rafts ». Ces domaines sont moins fluides que le reste de la membrane, car ils sont enrichis en cholestérol et en sphingolipides à longues chaînes saturées. Ils comportent peu de protéines, mais plusieurs de celles-ci sont impliquées dans la signalisation cellulaire. C'est pour cette raison que les « rafts » sont considérés comme des plates-formes de signalisation cellulaire. Les investigations réalisées sur les « rafts » au niveau des gamètes femelles ont essentiellement été pratiquées sur les œufs de Xenopus, mais chez les mammifères presque rien n'a encore été démontré quant à la présence et surtout à la fonctionnalité des « rafts » dans les ovocytes et autres cellules du follicule ovarien. Ce mémoire présente une étude des « lipid rafts » des ovocytes, des cellules de la granulosa et des complexes ovocyte-cumulus porcins. / Nowadays, plasma membrane is perceived as a mosaic of micro-domains called lipid rafts. Because of their enrichment in cholesterol and sphingolipids, these domains are less fluid than the bulk membrane. Only a few proteins partition into lipid rafts, but most of these are implicated in cell signalling. For this reason, lipid rafts are considered as platforms for cell signalling. Most of the investigations performed on female gametes were realised on Xenopus eggs, but not much as been done yet to assess the presence and especially the functionality of lipid rafts of the oocytes and other cell types of the mammalian ovarian follicle. The present study investigates the presence and the functionality of lipid rafts in porcine oocytes, granulosa cells and cumulus-oocyte complex.

Lors d'une exposition au VIH-1, bien qu'une seule petite proportion des macrophages soit infectée, il est proposé que ces cellules jouent un rôle important dans l'infection et la propagation du VIH-1. Pour approfondir nos connaissances dans ce domaine, des analyses transcriptomiques et protéomiques ont été effectuées afin de comparer les MDMs (Macrophages Dérivés de Monocytes) infectés aux non infectés. Ces analyses ont mené à la sélection de 50 gènes dont l'expression est modulée chez les cellules infectées pour effectuer un criblage par siRNA pour leurs rôles fonctionnels dans le cycle viral. Huit cibles ont été identifiées comme des régulateurs de l'infection chez les MDMs, mais seulement le gène MDM2 agissait comme un facteur de susceptibilité. Ce gène a donc été l'objet d'études plus approfondies. L'inhibition de l'expression de MDM2 induit une diminution de moitié de l'expression virale. Nos résultats indiquent que la résistance accrue au VIH-1 associée à l’interférence de MDM2 est maintenue même si le niveau d'ARNm est rétabli, suggérant que cette protéine serait impliquée indirectement dans l'infection par le VIH-1. L'identification des cofacteurs viraux régulés par MDM2 mènera à une compréhension des évènements signalétiques contrôlant la réplication du VIH-1 dans les macrophages. / Upon exposure to HIV-1, only a small proportion of macrophages are infected whereas most remain uninfected. It is proposed that these cells play an important role in the establishment and propagation of HIV-1 infection. To further our knowledge in this field, transcriptomic and proteomic comparative analyses of uninfected and HIV-1-infected MDMs (Monocyte-derived macrophages) were performed. These analyses led to the selection of 50 genes that were tested for their functional roles in HIV-1 replication by siRNA screen. Eight genes were identified as regulators of HIV-1 infection in MDMs, but only MDM2 acted as a susceptibility factor. The knockdown of MDM2 decreased HIV-1 expression by two folds. Our results indicate that the resistance to HIV-1 upon MDM2 silencing is maintained in MDMs even if MDM2 mRNA level is restored, thus suggesting that this protein might be indirectly involved in HIV-1 infection. Identification of viral cofactors regulated by MDM2 will bring a new understanding of signaling events controlling HIV-1 replication in macrophages.

HIP1R (Huntingtin interacting protein 1-related) a des rôles dans l’endocytose médiée par la clathrine, l’apoptose et la mitose. Elle induit l’assemblage de la clathrine, régule la polymérisation de l’actine, contribue au clivage de la caspase-9 et aide l’ancrage des chromosomes sur les microtubules lors de la métaphase. Les domaines protéiques responsables de ces contributions et les facteurs permettant à HIP1R de changer de rôle ne sont pas encore bien connus. Nous avons utilisé la technique du knock-down et nous avons réintroduit des versions mutées ou tronquées d’HIP1R pour caractériser ses rôles en modifiant ses liaisons avec ses partenaires. Les résultats indiqueraient qu’HIP1R participe principalement à l’internalisation des plaques de clathrine et qu’HIP1R n’induit pas l’activation de la caspase-3. Finalement, nous avons montré que la liaison d’HIP1R avec la clathrine lui confère son rôle lors de la mitose lui permettant ainsi de se localiser sur les microtubules pendant la métaphase.

L'arthrite est une des principales causes d'invalidité et d'utilisation des soins de santé au Canada. Environ 16 % des Canadiens âgés de 15 ans et plus souffrent d'arthrite et l'incidence devrait atteindre 20 % de la population d'ici 2031. Les médicaments utilisés pour traiter l'arthrite ciblent les médiateurs pro-inflammatoires. Malheureusement, tous les patients ne répondent pas bien à ces médicaments et beaucoup souffrent d'effets secondaires indésirables. L'inflammation étant régulée par un équilibre délicat entre les voies d'inhibition et d'activation des cellules immunitaires, une stratégie thérapeutique alternative consiste à cibler les molécules et les voies de signalisation anti-inflammatoires. Les récepteurs inhibiteurs sont ainsi devenus un sujet d'étude important étant donné leur potentiel thérapeutique. Toutefois, leur fonctionnement et leur rôle dans les maladies inflammatoires demeurent peu connus, nécessitant ainsi leur étude. C'est dans ce but scientifique que cette thèse s'est déroulée. Mes travaux se sont basés sur l'identification du récepteur inhibiteur CLEC12A appartenant à la famille des lectines, dont notre laboratoire a montré qu'il était impliqué dans la pathogenèse de la goutte. Le récepteur CLEC12A est un récepteur inhibiteur exprimé chez les cellules d'origine myéloïde, dont les ligands naturels et la voie de signalisation restent à identifier. Toutefois, CLEC12A possède un motif ITIM ("Immunoreceptor Tyrosine-based Inhibitory Motif") caractéristique des récepteurs inhibiteurs. Les motifs ITIM recrutent des phosphatases qui, à leur tour, inhibent les voies de signalisation activatrices des cellules immunitaires et permettent ainsi de moduler leurs fonctions. Cette capacité de modulation négative de l'activation des cellules myéloïdes du récepteur CLEC12A a été observée dans plusieurs études faisant de lui un candidat pertinent à étudier. CLEC12A apparaît notamment comme un facteur commun dans le syndrome de Behçet's, l'arthrite rhumatoïde et la goutte qui sont caractérisés par des épisodes inflammatoires aigus impliquant le neutrophile. Les études montrent que la diminution ou l'altération du récepteur CLEC12A est associée avec une inflammation exacerbée dans ces pathologies. De plus, en absence de CLEC12A, le neutrophile arbore une réponse accrue à des stimuli pro-inflammatoires. De ce fait, le laboratoire a étudié le rôle du récepteur CLEC12A dans la pathologie de la goutte dont l'agent étiologique connu, les cristaux d'urate monosodique (UMS) provoquent une inflammation exacerbée caractérisée par la suractivation des neutrophiles. Les cristaux d'UMS diminuent l'expression de CLEC12A à la surface des neutrophiles ce qui aboutit à une réponse inflammatoire accrue. De plus, nous savons que l'une des molécules (la colchicine) utilisées pour traiter les patients souffrant de la goutte prévient la diminution de l'expression de CLEC12A à la surface des neutrophiles par les cristaux d'UMS. Or, chez le neutrophile, notre laboratoire a démontré qu'en réponse aux cristaux d'UMS CLEC12A régule négativement l'influx de calcium intracellulaire, la phosphorylation des protéines intracellulaires ainsi que la production d'IL-8. Ceci a mené à notre hypothèse que CLEC12A modulerait la réponse des neutrophiles en ciblant les différentes voies de signalisation intracellulaires activées par les cristaux d'UMS. Ainsi, notre premier objectif était de mieux identifier les voies de signalisation modulées par CLEC12A chez le neutrophile en réponse aux cristaux d'UMS. Cependant, le manque de connaissance sur la signalisation du récepteur CLEC12A limitait notre approche afin de comprendre son rôle et les mécanismes altérant son expression dans la pathogenèse de la goutte. Ainsi, notre deuxième objectif était de caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans la signalisation de CLEC12A. Dans la pathologie de la goutte, nos travaux ont identifié l'axe de signalisation p38-MAPK-PI3K Akt dans la production de l'IL-8 par les neutrophiles en réponse aux cristaux d'UMS. Nous avons démontré la rapide phosphorylation du récepteur CLEC12A par une kinase Src dans les domaines membranaires résistants aux détergents (DRM) enrichies en flotilline-1 en réponse aux cristaux d'UMS, ce qui révèle qu'avant d'être dégradé par les cristaux, le récepteur module l'activation des neutrophiles par l'axe de signalisation p38-MAPK-PI3K-Akt. Afin de pouvoir comprendre les mécanismes dérégulant l'expression de CLEC12A dans la goutte, nos travaux ont identifié des mécanismes de signalisation du récepteur qui étaient encore méconnus. Nos résultats rapportent les premières évidences des mécanismes de signalisation du récepteur CLEC12A. Nous démontrons le rôle des cystéines 118 et 130 de la tige extracellulaire de CLEC12A dans son oligomérisation, expression, et signalisation selon un mécanisme de modification post-traductionnel des cystéines.

La protéine L-isoaspartate méthyltransférase (PIMT) répare les protéines endommagées par la formation de résidus L-isoaspartates anormaux. Elle est majoritairement exprimée et active dans le cerveau. Or, la déficience en PIMT est largement associée à différentes maladies neurologiques tandis qu'une élévation de son niveau d'expression semble jouer un rôle protecteur. La PIMT est communément caractérisée comme une protéine monomérique du cytosol. Nous nous intéressons particulièrement aux mécanismes qui régulent son expression et son activité. Les dérivés réactifs de l'oxygène (DRO) peuvent agir comme des messagers secondaires des voies de signalisation physiologiques, par contre, l'accumulation de ceux-ci peut causer des dommages oxydatifs et contribuer fortement à l'altération des processus cellulaires. En raison de divers facteurs, les cellules cérébrales peuvent être plus vulnérables face à une augmentation des DRO (stress oxydatif). Pourtant, il existe peu d'information concernant la régulation de la PIMT par les DRO dans le cerveau. Par ailleurs, les mitochondries sont les principales sources de DRO intracellulaires et leur association avec les désordres neurologiques est de plus en plus rapportée. Malgré le fait que la PIMT est aussi présente et active dans les mitochondries, aucune étude n'a encore examiné la régulation de son express ion dans ces organites. L'objectif de cette thèse était de démontrer que les DRO régulent l'expression de la PIMT. Dans un premier volet, nous avons investigué les effets des DRO sur l'express ion de la PIMT. Le phénylarsine oxyde (PAO) est une molécule dérivée de l'arsenic qui altère les protéines en oxydant les résidus cystéines vicinales (voisines sur la chaîne polypeptidique). En premier lieu, nous rapportons que la synthèse de la PIMT est rapidement stimulée par le traitement des cellules d'astrocytomes humains U87 avec le PAO. Nous avons aussi confirmé que l'augmentation de l'express ion de la PIMT par le PAO était dépendante de protéines possédant des cystéines vicinales. De manière importante, nous avons observé que l'augmentation de l'expression de la PIMT corrélait avec la formation de DRO induite par le PAO. De façon convaincante, nous avons pu démontrer que la formation des DRO et la stimulation de l'express ion de la PIMT par la PAO étaient bloquées par l'agent antioxydant N-acétylcystéine ainsi que par l'inhibition de la NADH/NADPH oxydase avec le chlorure de diphenyleneiodonium. De plus, nous avons montré que l'inhibition de l'express ion de la PIMT par siRNA accroissait significativement la formation des DRO induits par le PAO, indiquant que la PIMT agissait indirectement comme une protéine antioxydante. Dans un deuxième volet, nous avons caractérisé la PIMT associée aux mitochondries. Nous avons trouvé que la PIMT est exprimée sous une forme monomérique, dimérique et multimérique dans les fractions mitochondriales des cellules de neuroblastomes humains, les SH-SY5Y. L'analyse par électrophorèse bidimensionnelle a révélé deux isoformes spécifiques de la PIMT dans les fractions mitochondriales. Lorsque nous avons traité les cellules avec le carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone (CCCP), un agent découplant qui perturbe l'activité mitochondriale, l'expression et l'activité des monomères de PIMT ont diminué alors que l'expression et l'activité des multimères de PIMT ont été stimulées. De manière significative, l'assemblage des multimères de PIMT est le résultat de monomères de PIMT liés par des ponts disulfures car le traitement des multimères avec un agent réducteur comme le dithiothréitol les transforme en monomères de PIMT. L'acide ascorbique, un antioxydant, bloque significativement la formation des multimères de PIMT induite par le CCCP, validant que les DRO contribuent à la multimérisation de la PIMT. De plus, on a trouvé que le CCCP conduit à l'accumulation des résidus aspartates endommagés sélectivement au niveau des protéines avec un haut poids moléculaire. Il est particulièrement intéressant de noter que l'élévation de l'activité catalytique des multimères de la PIMT par le CCCP a été drastiquement inhibée par l'agent réducteur dithiothréitol. Ces résultats indiquent que les monomères de PIMT sont généralement inactifs après les traitements au CCCP et que l'activation des multimères de PIMT est essentiellement dépendante de la formation des liens disulfures entre monomères de PIMT. Cette thèse rapporte la régulation de la PIMT par les DRO et démontre que cette enzyme de réparation est une nouvelle protéine antioxydante. En plus, elle met en évidence que les DRO contribuent à la multimérisation et l'activation de la PIMT dans les mitochondries. Ces travaux de recherche mettent en lumière un nouveau champ d'étude sur la PIMT. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : protéine L-isoaspartate méthyltransférase, dérivés réactifs de l’oxygène, mitochondries, liens disulfures, multimères

Doctorat en sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les études GWAS associent les variantes du gène Fxr1 à la schizophrénie, les maladies bipolaires, l’insomnie et la durée du sommeil. Gsk3β peut directement phosphoryler et ainsi réguler négativement Fxr1. De plus, les interactions fonctionnelles entre Gsk3β et Fxr1 sont associées avec la stabilité émotionnelle chez les humains. Comment Gsk3β-Fxr1 régule l’activité neuronale, la plasticité et le comportement reste inconnu. Gsk3β peut être activé en aval des récepteurs D2 de dopamine. L’activité de Gsk3β peut être modulée par les stabilisateurs d’humeur, les antipsychotiques et les antidépresseurs en régulant des comportements. Néanmoins, les corrélations neuroanatomiques de Gsk3β en aval des récepteurs D2 restent inexplorées. Nous avons étudié, en premier lieu, les relations de Gsk3β-Fxr1 avec l’activité neuronale et les comportements. Nous avons découvert que Fxr1 et son régulateur négatif Gsk3β affectent les comportements liés à l’anxiété ainsi que la neurotransmission glutamatergique via la régulation des récepteurs AMPA synaptiques. Deuxièmement, nous avons exploré l’Implication de Gsk3β-Fxr1 dans la plasticité synaptique et le sommeil. Nous avons constaté que Fxr1 est le régulateur central («maître») de la mise à l’échelle synaptique homéostatique. D’ailleurs, il est aussi engage dans l’homéostasie du sommeil et module la force synaptique en régulant les transcripts impliqués dans la synthèse locale des protéines et la structure synaptique. Troisièmement, dans le but de comprendre les corrélations neuroanatomiques nous avons généré une carte des neurones exprimant des récepteurs D2 de tout le cortex et leurs projections. En quatrième lieu, nous avons visé d’investiguer les fonctions de Gsk3β en aval des récepteurs D2 dépendamment de leur emplacement anatomique. L’invalidation (knockout) intersectoriel de Gsk3β dans les neurones D2 du cortex préfrontal murin par CRISPR/Cas9 nous a permis de révéler sa contribution dans la régulation des comportements cognitifs, sociaux et de ceux associés à l’humeur. En résumé, cette thèse de doctorat élucide les fonctions de Fxr1 dans le cerveau tout en démontrant l’utilité du CRISPR/Cas9 dans le ciblage génétique ayant pour but d’explorer les fonctions des gènes spécifiquement dans un circuit donné. / Variants in Fxr1 gene are GWAS-associated to schizophrenia, bipolar disorders, insomnia, and sleep duration. Gsk3β can directly phosphorylate and negatively regulate Fxr1. Moreover, functional interaction between Gsk3β and Fxr1 is associated with emotional stability in humans. How Gsk3β-Fxr1 regulates neuronal activity, plasticity and behaviors remains unclear. Gsk3β can be activated downstream of dopamine D2 receptors. Gsk3β activity can be modulated by mood stabilizers, antipsychotics and antidepressants to regulate behaviors. Nevertheless, neuroanatomical correlates of Gsk3β functions downstream of D2 receptors remain elusive. First, we investigated the relationship of Gsk3β-Fxr1 to neuronal activity and behaviors. We discovered that Fxr1 and its negative regulator Gsk3β affect anxiety-related behaviors and glutamatergic neurotransmission via regulation of synaptic AMPA receptors. Second, we addressed the involvement of Gsk3β-Fxr1 in synaptic plasticity and sleep. We discovered that Fxr1 is a master regulator of homeostatic synaptic scaling. Moreover, it is engaged during sleep homeostasis to modulate synaptic strength via regulation of transcripts involved in local protein synthesis and synaptic structure. Third, to understand neuroanatomical correlates of D2 receptor signaling we generated a cortex-wide map of D2 expressing neurons and their projection targets. Fourth, we aimed to understand anatomically defined functions of Gsk3β downstream of D2 receptors. CRISPR/Cas9 mediated intersectional knockout of Gsk3β in D2 neurons of mPFC elucidated its contribution to the regulation of cognitive, social and mood-related behaviors. Overall, this thesis sheds light on brain functions of a GWAS-identified risk gene Fxr1 and shows the utility of intersectional CRISPR/Cas9 mediated genetic targeting for the interrogation of circuitspecific functions of genes.