Reading disabilities (RD) have a significant genetic basis and chromosomes 3p12-q13 and 15q15-21 have shown replicated linkage to RD or reading measures. This study evaluated two RD candidate genes within these regions: DYX1C1 on chromosome 15q21 and ROBO1 on chromosome 3p12. DYX1C1 was tested for association using a family-based analysis of two independent samples. No statistically significant association was observed between the 10 tested DYX1C1 single nucleotide polymorphisms (SNPs) and RD or any of the quantitative traits. A review and meta-analysis of the potentially functional SNPs at the -3G/A and 1249G/T positions did not find strong support for these alleles as risk alleles for RD. ROBO1 was also evaluated in this study using SNPs that previously showed association with memory and reading measures in a population-based sample. None of the SNPs showed significant association with RD or any of the quantitative traits after correction for multiple testing.

Reading disabilities (RD) have a significant genetic basis and chromosomes 3p12-q13 and 15q15-21 have shown replicated linkage to RD or reading measures. This study evaluated two RD candidate genes within these regions: DYX1C1 on chromosome 15q21 and ROBO1 on chromosome 3p12. DYX1C1 was tested for association using a family-based analysis of two independent samples. No statistically significant association was observed between the 10 tested DYX1C1 single nucleotide polymorphisms (SNPs) and RD or any of the quantitative traits. A review and meta-analysis of the potentially functional SNPs at the -3G/A and 1249G/T positions did not find strong support for these alleles as risk alleles for RD. ROBO1 was also evaluated in this study using SNPs that previously showed association with memory and reading measures in a population-based sample. None of the SNPs showed significant association with RD or any of the quantitative traits after correction for multiple testing.

Les métastases osseuses sont des complications fréquentes de nombreuses tumeurs solides et sontresponsables, sur le plan clinique, de fractures osseuses, d’hypercalcémie et de douleurs. A l’heure actuelle,il n’existe aucun traitement curatif ; la compréhension des mécanismes impliqués dans la formation et ledéveloppement des métastases osseuses est donc nécessaire afin d’envisager de nouvelles approchesthérapeutiques.Une analyse transcriptomique comparative entre une lignée humaine de cancer du sein, les MDA-MB-231, et leur sous-population ostéotropique, les B02, a montré une surexpression de composants de la voie designalisation Slit/Robo.Les récepteurs Robo et leurs ligands Slits, initialement identifiés comme facteurs clés du guidage axonal lorsdu développement, sont également impliqués dans la migration des cellules cancéreuses.Afin d’étudier le rôle de ces récepteurs Robo1 et 4 dans la dissémination métastatique à l’os, nousavons inhibé l’expression de ces gènes dans les cellules B02. Des expériences in vitro et in vivo montrentalors un rôle antagoniste de Robo1/4. En effet, l’inhibition de Robo1 augmente la croissance des tumeursprimaires, tandis que celle de Robo4 la diminue. Ces récepteurs régulent également différemment laformation de lésions ostéolytiques ainsi que la croissance tumorale de ces métastases. In vitro, l’absence deRobo1 augmente l’invasion, tandis que celle de Robo4 la diminue. Nous avons également montré quel’inhibition de Robo4 ralentit la colonisation de la moelle osseuse par les cellules B02 à des temps précoces.Enfin, l’étude d’une cohorte de patientes atteintes d’un cancer du sein montre une corrélation entrel’expression de Robo4 et la rechute métastatique osseuse.Cette étude montre l’implication de la voie Slit/Robo dans la dissémination métastatique à l’os, etsemble par conséquent constituer une approche thérapeutique judicieuse pour traiter ces métastases. / Bone metastases are a common complication of many solid tumors and are clinically responsible ofbone fractures, hypercalcemia, and pain. Currently, there is no curative treatment; understanding themechanisms involved in the formation and development of bone metastases is therefore necessary toconsider new therapeutic approaches.A comparative transcriptomic analysis between the human breast cancer cell line MDA-MB-231, andits osteotropic subpopulation, B02, has shown an up-regulation of Slit/Robo signaling pathway.Robo receptors and their ligands Slits were initially identified as key factors in axon guidance duringdevelopment. However, these proteins are also involved in the migration of cancer cells.To investigate the role of these receptors Robo1 and 4 in breast cancer bone metastasis, theexpression of these genes was inhibited in B02 cells. In vitro and in vivo experiments point out antagonisticrole of Robo1/4. Indeed, inhibition of Robo1 expression increases primary tumors growth, while Robo4invalidation reduces it. These receptors also differently regulate the formation of osteolytic lesions and extentof skeletal tumor burden. In vitro, Robo1 depletion induces an increased invasion, whereas Robo4 depletiondecreases it. We also showed that inhibition of Robo4 reduces survival and growth of B02 cells in the bonemarrow at early times of invasion. Finally, a cohort study of breast cancer patients shows a strong correlationbetween Robo4 expression and metastatic relapse in bone.This study shows the involvement of the Slit/Robo pathway in bone metastasis, and therefore seemsto be a judicious therapeutic approach to treat these metastases.

Les commissures forment un ensemble de connexions nerveuses assurant la communication entre les neurones de chaque hémi partie du système nerveux central des bilatériens. Au cours du développement embryonnaire, les axones des neurones commissuraux sont guidés au travers de la ligne médiane délimitant ces deux parties. Plusieurs sources de signaux de guidage attractifs et répulsifs agissent de concert pour organiser les trajectoires de ces axones. Dans la moelle épinière, les axones commissuraux traversent la ligne médiane dans un territoire ventral, la plaque du plancher (PP). Au cours de la traversée de la PP, ils acquièrent une sensibilité à des signaux répulsifs exprimés par ce territoire qui leur empêchent de rebrousser le chemin et qui les poussent hors de la PP. Plusieurs couples ligands/récepteurs médient ces forces répulsives mais les mécanismes qui sous-tendent l'acquisition de la sensibilité aux signaux répulsifs restent encore peu connus. Par exemple on ignore si les axons se sensibilisent à tous les signaux répulsifs en même temps, quand précisément ce switch de réponse se fait, et les contributions précises de chacun de ces signaux. Une spécificité fonctionnelle est suggérée par l'analyse des phénotypes d'invalidation des gènes codant pour ces récepteurs chez la souris ou encore par des manipulations d'expression chez l'embryon de poulet. L'objectif de mes travaux de thèse a été de tester l'hypothèse selon laquelle la génération de spécificités fonctionnelles pourrait résulter de contrôles précis et distincts de la dynamique spatiale et temporelle des récepteurs de guidage à la surface du cône de croissance. J'ai tout d'abord développé un dispositif de vidéomicroscopie adapté à l'enregistrement de cônes de croissance accomplissant la traversée de la PP, sur des moelles épinières en configuration de «livre ouvert». Afin de visualiser l'adressage à la surface du cône de croissance, j'ai exploité une forme de GFP sensible au pH, dont les propriétés de fluorescence à pH neutre permettent un suivi spécifique du pool de surface des protéines (Nawabi et al., 2010; Delloye-Bourgeois et al, 2014). J'ai utilisé ce paradigme pour comparer la dynamique temporelle de 4 récepteurs médiant les réponses aux divers signaux répulsifs de la PP: Nrp2, Robo1, Robo2 et PlxnA1. Les vecteurs d'expression de ces formes pHLuo de récepteurs ont été introduits dans les neurones commissuraux de la moelle épinière d'embryon de poulet par électroporation in ovo. Par des approches de microscopie à super-résolution sur les livres-ouverts, j'ai aussi étudié la distribution spatiale des récepteurs répulsifs à la surface des cônes de croissances au cours de la traversée. L'ensemble de ces expériences a pu démontrer que les récepteurs sont adressés à la membrane à différents temps de la navigation de la PP et occupent, de plus, des domaines distincts du cône de croissance. J'ai ensuite adapté la technique d'électroporation à la moelle épinière d'embryon de souris. Ces expériences ont montré que les séquences temporelles observées chez le poulet sont conservées chez la souris. J'ai également réintroduit le récepteur Robo1 dans une lignée de souris présentant une invalidation des récepteurs Robo1/2 et montré que l'altération de la traversée de la PP caractéristique de cette lignée est abolie dans la population d'axones capables d'adresser le récepteur Robo1 à la membrane. Au final, mes résultats démontrent que les axones commissuraux ne sont pas sensibilisés aux signaux répulsifs par la mise en œuvre d'un programme général. Au contraire, les récepteurs de guidage possèdent des profils de dynamiques temporelles spécifiques, et des domaines de distribution distincts dans le cône de croissance. Le contrôle de la dynamique d'adressage représente ainsi un mécanisme permettant de discriminer des signaux concomitants, en les fonctionnalisant à différents temps de la navigation de la moelle épinière / During embryonic development, commissural axons are guided through the midline, crossing from one side of the CNS to the other one at specific time points and positions to project onto contralateral neurons. Several sources of attractive cues regulate their navigation. In addition, repulsive forces act at different steps to keep the axons along their path. In the developing spinal cord, commissural axons cross the midline in a ventral territory, the floor plate (FP). Commissural axons gain sensitivity to repellents present in the FP after their crossing. The setting of these novel properties is necessary for preventing the axons to cross back and also for pushing them towards FP exit. Various ligand/receptor couples have been reported to mediate these repulsive forces. Whether commissural axons gain response to all the repulsive cues at the same time is not known. Whether these repulsive cascades have specific functions is suggested by different outcome of their invalidation in mouse models, but how are set these differences also remains unknown. We hypothesized that the generation of functional specificities could be achieved though specific controls of the spatial and temporal dynamics of guidance receptors at the growth cone surface. During my PhD, I developed a set up for time-lapse imaging of “open book” spinal cords, to monitor the dynamics of guidance receptors in axons experiencing native guidance decisions across the midline. To visualize their cell surface sorting, receptors were fused to the pH-sensitive GFP, pHLuorin, whose fluorescence at neutral pH reports membrane protein pools (Nawabi et al, 2010; Delloye-Bourgeois et al, 2014), and were expressed in spinal commissural neurons through in ovo electroporation. This paradigm revealed striking differences in the temporal dynamics of Nrp2, Robo1, Robo2 and PlexinA1, the receptors known to mediate the responsiveness to the major midline repellents referenced in vertebrates: Slit-Ns, Slit-Cs and Semaphorin3B. Moreover, using super-resolution microscopy, I could evidence that PlexinA1 and Robo1 are sorted in distinct subdomains of commissural growth cones navigating the floor plate. I also introduced the pHLuo-tagged receptors in the mouse embryo. These experiments showed that the temporal sequences established in the chick are conserved in the mouse, and that FP crossing in Robo1/2 mutant embryos was rescued in growth cones that could achieve cell surface sorting of Robo1. Thus, my results show that guidance receptors for midline repellents have highly specific spatial and temporal dynamics. The generation of a temporal sequences of cell surface sorting thus represents a mechanism whereby commissural growth cones discriminate concomitant signals by functionalizing them at different timing of their spinal cord navigation

<p>The goal of my thesis is to understand the genetics of a complex behavioral trait, vocal learning, which serves as a critical substrate for human spoken language. With the available genomes of 23 mammals, I developed a novel approach based on molecular homoplasy to reveal Single Non-random Amino Acids Patterns (SNAAPs) that are associated with convergent traits, a task that proved intractable for standard approaches, e.g. dN/dS analyses. Of 73 genes I identified in mammalian vocal learners, ~25% function in neural connectivity, auditory or speech processing. Remarkably, these include a group of 6 genes from the ROBO1 axon guidance pathway. In birds, I found ROBO1 and its ligand SLIT1 show convergent differential expression in the motor output song nucleus of the three independent lineages of vocal learners but not in analogous brain areas of vocal non-learners, and ROBO1 is developmentally regulated during song learning critical periods in songbirds. In a different set of genes, I came across an unexpected discovery of the excess sharing of homoplastic substitutions in humans and domesticated species. I revealed biased nucleotide transitions (mostly favoring A/G mutation) for above amino acid substitutions and found that this rule was significantly relaxed during domestication for artificial selection. Overall, my thesis has resulted in a novel approach for studying convergent complex traits and provided critical insights into the evolution of vocal learning specifically, and complex traits generally.</p> / Dissertation

Les métastases osseuses sont des complications fréquentes de nombreuses tumeurs solides et sontresponsables, sur le plan clinique, de fractures osseuses, d'hypercalcémie et de douleurs. A l'heure actuelle,il n'existe aucun traitement curatif ; la compréhension des mécanismes impliqués dans la formation et ledéveloppement des métastases osseuses est donc nécessaire afin d'envisager de nouvelles approchesthérapeutiques.Une analyse transcriptomique comparative entre une lignée humaine de cancer du sein, les MDA-MB-231, et leur sous-population ostéotropique, les B02, a montré une surexpression de composants de la voie designalisation Slit/Robo.Les récepteurs Robo et leurs ligands Slits, initialement identifiés comme facteurs clés du guidage axonal lorsdu développement, sont également impliqués dans la migration des cellules cancéreuses.Afin d'étudier le rôle de ces récepteurs Robo1 et 4 dans la dissémination métastatique à l'os, nousavons inhibé l'expression de ces gènes dans les cellules B02. Des expériences in vitro et in vivo montrentalors un rôle antagoniste de Robo1/4. En effet, l'inhibition de Robo1 augmente la croissance des tumeursprimaires, tandis que celle de Robo4 la diminue. Ces récepteurs régulent également différemment laformation de lésions ostéolytiques ainsi que la croissance tumorale de ces métastases. In vitro, l'absence deRobo1 augmente l'invasion, tandis que celle de Robo4 la diminue. Nous avons également montré quel'inhibition de Robo4 ralentit la colonisation de la moelle osseuse par les cellules B02 à des temps précoces.Enfin, l'étude d'une cohorte de patientes atteintes d'un cancer du sein montre une corrélation entrel'expression de Robo4 et la rechute métastatique osseuse.Cette étude montre l'implication de la voie Slit/Robo dans la dissémination métastatique à l'os, etsemble par conséquent constituer une approche thérapeutique judicieuse pour traiter ces métastases.