Les interactions biotiques jouent un rôle fondamental dans la dynamique des communautés et la persistance des espèces. Étudier la dynamique des réseaux d'interactions aide à améliorer la prédiction de l'impact des changements globaux sur les communautés. Dans les Pyrénées, deux sous-espèces de la plante Antirrhinum majus (gueule-de-loup) poussent en patchs dans des zones géographiques adjacentes qui couvrent une variété de climats et d'altitudes, et les pollinisateurs participent à leur isolement reproducteur. Dans un premier temps, nous avons montré que la dispersion entre communautés semble essentielle pour la persistance locale des espèces dans le réseau d'interactions d'A. majus, comprenant la plante, sa cohorte de pollinisateurs, un charançon spécialiste et son parasitoïde. Cette méta-communauté aurait une dynamique de type source-puits, où certaines communautés plus persistantes servent de réservoirs. Dans un second temps, nous avons essayé de comprendre le rôle des pollinisateurs dans l'isolement reproducteur entre les deux sous-espèces d'A. majus, en étudiant l'impact de l'apprentissage sur leur préférence entre les types floraux de chaque sous-espèce, sur la base des signaux visuels et olfactifs. Un apprentissage sur le type floral jaune (A. m. striatum) provoquait une préférence pour ce type floral, contrairement à l'apprentissage sur le type floral magenta (A. m. pseudomajus). Enfin, nous avons étudié une possible adaptation des odeurs florales d'A. m. pseudomajus avec l'altitude, représentant un gradient de conditions environnementales. La variabilité des odeurs florales, peu expliquée par l'altitude et la population, pourrait permettre une plasticité des interactions biotiques reposant sur ce signal floral. / Biotic interactions play a key role in community dynamics and species persistence. Understanding the dynamics of interaction networks helps to predict how environmental change may affect community dynamics and composition. The plant Antirrhinum majus (snapdragon) naturally grows in the Pyrenees mountains, in a patchy habitat encompassing a variety of climatic and altitudinal conditions. Two subspecies of different colors grow parapatrically, and pollinators play a key role in their reproductive isolation. First, we showed that dispersal among communities is important in maintaining local persistence of species within the A. majus network, composed of the plant, its cohort of pollinators, a specialist seed-predator and its associated parasitoid. The local networks are likely interconnected through a source-sink metacommunity dynamic, where some communities serve as sources to refill communities that could otherwise not persist. Second, we tried to understand the role of pollinators in the reproductive isolation between the A. majus subspecies, by studying how learning affected their preference between the floral types of each subspecies, based on visual and olfactory plant signals. Learning on the yellow type (A. m. striatum) caused a preference toward this floral type, whereas learning on the magenta type (A. m. pseudomajus) caused no preference between floral types. Finally, we explored the possibility for an adaptation of floral scent of A. m. pseudomajus to environmental conditions at different altitudes. Altitude and population did not explain much of floral scent variation, and the high levels of variability of floral scent may allow for adaptability of the interaction network facing global changes.

Les récepteurs purinergiques P2X sont des canaux ioniques activés par l’ATP. Ils sont exprimés très largement dans l’organisme, et possèdent de nombreux rôles physiologiques et pathologiques. Les récepteurs P2X4 en particulier ont été impliqués dans les processus de douleur chronique. Suite à une lésion nerveuse, l’expression des récepteurs P2X4 est induite de novo dans la microglie spinale activée, où ils sont responsables de l’hypersensibilité mécanique caractéristique des douleurs neuropathiques.Notre étude montre que les récepteurs P2X4 neuronaux sont également des acteurs centraux dans plusieurs processus pathologiques, et notamment dans la douleur inflammatoire périphérique chronique. Les récepteurs P2X4 sont exprimés par les neurones sensoriels des ganglions rachidiens et semblent impliqués dans la libération du BDNF dans la corne dorsale de la moëlle épinière. Cette libération conduit à l’activation des voies de signalisation de la voie BDNF/TrkB, et en particulier à la diminution de l’expression de KCC2. Ce processus est en partie responsable de l’allodynie tactile et de l’hyperalgésie mécanique observée en cas de douleur inflammatoire chronique. Notre étude a également permis d’étendre cette hypothèse à un modèle d’excitotoxicité in vitro dans l’hippocampe, mimant une activité épileptiforme. Nos résultats indiquent que les récepteurs P2X4 neuronaux pourraient être des acteurs importants de la libération de BDNF dans l’hippocampe lors d’un évènement excitotoxique. / Purinergic receptors P2X are ATP-gated ion channels widely expressed in the organism and involved in many physiological and pathological states. Particularly, P2X4 receptors have been involved in chronic pain. Following nerve injury, their expression is induced de novo in activated spinal cord microglia where they are responsible for the BDNF release leading to tactile allodynia, a characteristic of neuropathic pain. Our study shows that neuronal P2X4 receptors are crucial actors of other pathological processes, including inflammatory pain. We show that P2X4R are expressed in sensory neurons in dorsal root ganglions and seem involved in BDNF release in the spinal cord. This release leads to activation of BDNF/TrkB signalization pathways, and particularly to the downregulation of KCC2. This process underlies the spinal hyperexcitability in chronic inflammatory pain states. These results have been extended to model of excitotoxicity in the hippocampus mimicking the lesions caused by an epileptic activity. Our preliminary results suggest that neuronal P2X4 receptors are likely major actors in the BDNF release in the hippocampus following an excitotoxicitic insult.

La mucoviscidose (Cystic Fibrosis, CF) est caractérisée par des mutations dans le gène CFTR codant pour un canal chlorure situé à la membrane apicale des cellules épithéliales. La mutation principalement retrouvée chez les patients (CF) est la mutation F508del qui entraine une rétention du canal dans le RE des cellules, et son absence à la membrane apicale. Cette mutation va avoir de nombreuses conséquences sur la signalisation cellulaire. Outre la perte d’activité de canal chlorure du CFTR, de nombreux canaux ioniques sont dérégulés entrainant notamment des défauts dans la sécrétion d’ions et d’eau par les épithéliums. Une forte dérégulation de l’homéostasie calcique des cellules exprimant la mutation F508del a également été montrée, et pourrait participer de manière importante aux différentes atteintes cellulaires observées dans ces cellules. L’objectif de cette thèse a été d’une part de poursuivre la description de la dérégulation de l’homéostasie calcique observée dans la mucoviscidose et d’autre part de caractériser l’implication d’une protéine du RE sensible au Ca2+, la caluménine, dans ces dérégulations et dans la biosynthèse du CFTR. Nous avons retrouvé dans notre modèle cellulaire de cellules épithéliales bronchiques CF un certain nombre des dérégulations de l’homéostasie calcique décrites précédemment et mis en évidence de nouvelles dérégulations. Ainsi une modulation de l’activité des pompes SERCA et PMCA due à la dérégulation de l’interaction entre le CFTR muté et ces protéines a été identifiée pour la première fois. Nous avons de plus démontré que la caluménine joue un rôle important de chaperonne du CFTR et que la modulation de son expression régule la biosynthèse du CFTR. Nos travaux ont de plus établi l’implication de la caluménine dans la régulation de l’activité des pompes SERCA dans les cellules épithéliales bronchiques. / Cystic Fibrosis (CF) is characterized by mutations in the CFTR gene that encodes for an apical plasma membrane chloride channel in epithelial cells. The most common mutation found in CF is the F508del mutation, which lead to the synthesis of a wrongly conformed CFTR protein sequestered in the endoplasmic reticulum (ER) and absent of the plasma membrane. CFTR ER retention has important consequences on cell signaling. Besides its Cl- channel activity, CFTR regulates many ionic channels, and its mutations lead to defects in epithelial ionic and water secretion. Moreover an important deregulation of Ca2+ homeostasis is observed in CF cells that impacts a large range of cellular functions. The aim of this work was firstly to pursue the description of Ca2+ homeostasis defects in CF cells, and secondly to characterize the implication of calumenin, an ER Ca2+-sensitive protein, in these deregulations and in CFTR biosynthesis. We observed in our CF epithelial cell models some of the previously described deregulations in Ca2+ homeostasis, and highlighted new deregulations. Indeed, we showed for the first time perturbations of SERCA and PMCA pumps activities in CF cells. These deregulations are mediated by a modified interaction of these pumps with CFTR. Moreover, we demonstrated that calumenin acts as a CFTR chaperone, and modulating calumenin expression modifies CFTR biosynthesis. Finally, we also characterized calumenin implication in epithelial cell Ca2+ homeostasis.

Le but de ce travail était d’accroitre notre connaissance des mécanismes qui gouvernent la formation, la spécification et la différentiation des cellules souches, à l’aide du modèle métazoaire non-bilatérien Clytia hemisphaerica. Clytia possède une population particulière de cellules multipotentes appelées cellules interstitielles (i-cells). Ces cellules, présentes au cours du développement larvaire et chez la méduse adulte, sont capables de donner naissances a des cellules somatiques et aux gamètes. Chez les bilatériens, la signalisation Wnt/β-caténine (Wntβc) régule les processus développementaux fondamentaux ainsi que la prolifération, la spécification et la différenciation des cellules souches. Mon travail s’est porté sur l’implication de la signalisation Wntβc dans les dynamiques des i-cells. Mes résultats suggèrent que la signalisation Wntβc est impliquée dans la dernière étape de la différenciation de certains neurones, mais pas pour la spécification du destin cellulaire. D’autre part, j’ai aussi observé qu’en condition contrôle, la formation des i-cells est Wntβc-indépendante et probablement entraînée par le héritage de plasma germinatif contenant les ARNm localisées au pôle animal. Cependant, suite à des expériences de microdissection, j’ai observe que la reformation des i-cells dans la moitie végétative des embryons requérait l’activation de la voie Wntβc. En conclusion, deux mécanismes distincts peuvent conduire à la formation des i-cell pendant l'embryogenèse. Globalement, les résultats obtenus ont fourni une meilleure idée de la façon dont i- cellules et leurs dérivés se posent lors de l'embryogenèse et le développement larvaire. / The aim of this work was to extend our understanding of the mechanisms regulating stem cell formation, specification and differentiation by studies in the non-bilaterian metazoan model Clytia hemisphaerica. Clytia, like other hydrozoan cnidarians, possess a particular population of multipotent stem cells called interstitial cells (i-cells), present during larval development and in the adult medusa, which are able to give rise both to somatic cell types and to gametes.In bilaterian animals Wnt/β-catenin signalling regulates fundamental developmental processes such primary body axis specification, but also regulates stem cell proliferation, lineage specification and differentiation. I investigated the role of Wnt/β-catenin signalling in i-cell specification and differentiation. The results obtained suggest that Wnt/β-catenin signalling is involved in the last step of differentiation for certain neuronal cell types, but not for somatic cell fate choice. In the second part of my study I investigated the role of Wnt/β-catenin signalling in i-cell formation during embryogenesis. The results indicated that during normal development i-cell formation is Wnt/β-catenin independent and probably driven by inheritance of germ plasm containing localised mRNAs from the egg animal pole. In contrast in embryo re-patterning following embryo bisection, Wnt/β-catenin signalling appears to be necessary for de novo i-cell formation in the absence of germ plasm. Thus two distinct mechanisms can lead to i-cell formation during embryogenesis. Overall the results obtained provided a better picture of how i-cells and their derivatives arise during embryogenesis and larval development.

La schistosomiase est une parasitose causée par un ver plat trématode du genre Schistosoma. Cette pathologie, responsable de près de 300 000 décès par an, est essentiellement due à la forte fécondité des vers et à l’accumulation des œufs dans les tissus de l’hôte. Pour lutter contre la pathologie, un seul traitement efficace, le Praziquantel, est utilisé en masse dans les régions endémiques. Afin de parer à l’apparition de résistances au Praziquantel, le développement de molécules régulant la ponte du parasite fait partie des solutions alternatives envisagées.Les récepteurs Venus Kinase (VKRs) forment une famille de récepteurs tyrosine kinase (RTKs) spécifique des invertébrés découverte au laboratoire chez le parasite Schistosoma mansoni. Les VKRs possèdent une structure atypique associant un domaine extracellulaire de fixation au ligand de type Venus Flytrap (VFT) associé à un domaine Tyrosine Kinase (TK) intracellulaire. Deux VKRs sont exprimés chez S. mansoni : SmVKR1 et SmVKR2. Ces deux récepteurs activent les voies de signalisation ERK, Akt et JNK et jouent un rôle dans la reproduction du parasite.Du fait de leur absence dans le génome de l’Homme, et de leur rôle potentiel dans la modulation de la reproduction et du développement des parasites, les SmVKRs constituent des cibles intéressantes pour lutter contre la schistosomiase.La première partie de mon travail de thèse expose les données acquises quant au rôle des RTKs dans la régulation de la reproduction des schistosomes. Nous avons pu montrer que la conservation des domaines catalytiques des différents RTKs ouvre la voie à l’élaboration de molécules pouvant inhiber simultanément plusieurs RTKs de schistosomes afin de lutter contre la schistosomiase en agissant sur la ponte du parasite.La seconde partie de mon travail met en évidence qu’en plus d’agir directement sur l’activité des RTKs, il est possible d’inhiber les voies qu’ils activent. En effet, un criblage d’inhibiteurs de protéines kinases a permis d’identifier les composants de la voie Akt comme cibles potentielles pour lutter contre la schistosomiase : des doses très faibles (de l’ordre du nM) de certains inhibiteurs d’Akt sont capables d’inhiber l’appariement des schistosomes et la ponte.Dans la dernière partie, nous montrons que la protéine adaptatrice SmShb interagit spécifiquement avec SmVKR1 phosphorylé. Cette interaction se fait par la liaison du domaine SH2 de SmShb sur une Tyrosine phosphorylée spécifique, située dans la région juxtamembranaire du récepteur (pY979). La formation de ce complexe induit la phosphorylation de SmShb et dirige le signal de SmVKR1 spécifiquement vers la voie JNK. Des expériences d’hybridation in situ ont mis en évidence une colocalisation des transcrits de SmShb avec ceux de Smvkr1 au niveau des organes reproducteurs des vers adultes, notamment au niveau des ovocytes matures et des testicules. Le knock-down de SmShb par ARN interférence conduit à une accumulation de spermatozoïdes dans les testicules des vers mâles. Parallèlement, un criblage par la technique du triple hybride, en utilisant SmShb phosphorylé par SmVKR1 comme appât, a permis l’identification de diverses protéines partenaires de SmShb. En raison des résultats précédents, notre attention s’est portée sur deux protéines partenaires pour lesquelles l’interaction avec SmShb a été confirmée. 1) La GTPase RhoU, qui possède des fonctions potentielles dans la signalisation JNK et sur la dynamique du cytosquelette. 2) Une chaine légère de la dynéine TcTex-1 possédant un rôle potentiel dans la motilité des spermatozoïdes. L’ensemble de ces résultats suggère un rôle de SmShb dans la régulation de l’activité de SmVKR1 en permettant la formation d’un complexe multi-protéique incluant des protéines impliquées dans l’organisation du cytosquelette. / Schistosomiasis is a parasitic disease caused by trematode flatworm species belonging to the genus Schistosoma. Responsible for about 300,000 deaths per year, the disease is mainly due to the high fertility of the worms and to encystment of eggs in host tissues. In order to fight against schistosomiasis, a single drug (Praziquantel) is efficient and massively distributed in endemic areas. To deal with the emergence of resistance to Praziquantel, one alternative is to consider the design of molecules that target parasite reproduction.Venus Kinase Receptors (VKRs) constitute an invertebrate Receptor Tyrosine Kinase (RTK) family initially discovered in the parasite Schistosoma mansoni. VKRs are atypical RTKs formed by an extracellular Venus Fly Trap (VFT) ligand binding domain associated via a transmembrane domain with an intracellular tyrosine kinase (TK) domain. Two VKRs are expressed in S. mansoni: SmVKR1 and SmVKR2. They both activate Erk, Akt and JNK signaling pathways and act on the parasite reproduction.As they are absent from the human genome and as they have potential roles in the modulation of reproductive processes and development of parasites, SmVKRs appear as attractive targets to fight schistosomiasis.The first part of my thesis work sets known data concerning the role of RTKs in schistosome reproduction. Here, we show that the catalytic domains are conserved across various RTKs and we open the perspective to design drugs which could inhibit several RTKs at the same time to control egg laying by schistosomes.The second part of my work describes the importance of using an alternative strategy of inhibiting downstream partners of RTKs. By screening a kinase inhibitor library, we defined the Akt pathway components as potential targets to fight schistosomiasis. Nanomolar doses of Akt inhibitors can inhibit schistosome pairing and egg laying.In the last part, we present the specific interaction of the adaptor protein SmShb with the phosphorylated form of SmVKR1. This binding occurs between the SH2 domain of SmShb and a phosphotyrosine residue (pY979) located in the juxtamembrane region of the receptor. That interaction leads to the phosphorylation of SmShb and promotes the signal of SmVKR1 towards a JNK pathway. In situ hybridization experiments highlighted that SmShb and Smvkr1 transcripts were both located in mature oocytes and testes of adult worms. RNA interference experiments using double-stranded RNA targeting SmShb led to an accumulation of mature sperm in testes of male worms. Finally, a yeast three hybrid screening, using SmShb phosphorylated by SmVKR1 as prey, allowed us to identify various protein partners. Taking advantage of previous results, we focused on two partners and confirmed their interaction with SmShb. 1) RhoU GTPase which has potential functions in JNK signalling and cytoskeleton dynamic. 2) The dynein light chain TcTex-1, with potential role in sperm motility. Altogether, this results argue for a potential role of SmShb in the regulation of the SmVKR1 activity by forming a multiprotein complex including proteins with various roles in cytoskeleton reorganization.

La matrice extracellulaire (MEC) constitue une source de balises moléculaires qui guident les axones moteurs en direction de leur cible musculaire. Le collagène XV (COLXV) est un collagène associé aux lames basales qui est codé par deux paralogues chez le poisson zèbre, col15a1a et col15a1b. Au cours de ma thèse, nous avons déterminé le patron d’expression du second paralogue col15a1b et caractérisé sa fonction in vivo au cours du développement du poisson zèbre. Dans le tronc, col15a1b est spécifiquement exprimé par les précurseurs du muscle lent qui sont la source d’un grand nombre de molécules de la MEC constituant le chemin des axones moteurs en croissance. Grâce à des anticorps spécifiquement dirigés contre COLXV-B nouvellement générés, nous avons montré que COLXV-B balise la trajectoire des axones moteurs. Des expériences de perte et de gain de fonction ont montré que l’expression et l’organisation extracellulaire de col15a1b dépend des voies de signalisation Hedgehog et unplugged/MuSK respectivement. L’inhibition de l’expression de col15a1b provoque principalement un arrêt de croissance ou des erreurs de trajectoire des axones des motoneurones primaires et secondaires au niveau du point de sélection des trajectoires. Ce défaut d’innervation s’accompagne d’une atrophie musculaire et d’un comportement de nage anormal des embryons en réponse à une stimulation. La conservation de la synthénie, la similarité du patron d’expression de col15a1b et COL15A1 pourrait avoir une fonction identique chez l’humain et représenter un gène candidat pour les maladies neuromusculaires / The extracellular matrix (ECM) provides positional information to guide motoneuron axons toward their muscle target. Collagen XV is a basement membrane component encoded by two paralogs in zebrafish, col15a1a and col15a1b. My PhD project consisted in the characterization of the expression pattern of the col15a1b paralog during development and in the analysis of the in vivo function of this paralog in developing zebrafish embryos. Interestingly, we showed that col15a1b paralog is expressed by slow muscle precursors that represent an important source of the ECM path. Using newly generated antibodies to collagen XV-B (COLXV-B), we found that COLXV-B paves the trajectory of motor axons. Loss and gain of function experiments showed that col15a1b expression and extracellular organization depends respectively on Hedgehog and unplugged/MuSK signaling. Col15a1b knockdown weakly affected slow muscle differentiation but provoked primary and secondary motoneuron axons truncation or pathfinding errors at the choice point where pathway selection takes place. This resulted in muscle atrophy and compromised swimming behavior. Our data identified an unexpected role for COLXV-B as an unplugged/MuSK-dependent cue that paves the axonal motor path to guide the decision of axons at the choice point. The conserved syntheny, the broad expression pattern of col15a1b similar to COL15A1 ortholog and the conservation of the primary sequence of COLXV-B with the mammalian counterparts suggested that the human protein COLXV could display similar function and represent a gene candidate for neuromuscular disorders

En conditions de stress biotiques et abiotiques la production de plusieurs espèces réactives de l’oxygène (ERO) dans différents compartiments spécialisés de la cellule végétale est inévitable. L’oxygène singulet (1O2) a été identifié comme la principale ERO produite dans le chloroplaste au cours d’un stress lumineux. Cette ERO est très réactive et a une durée de vie courte d’environ 3 s dans les tissus biologiques, ce qui amène à penser que l’oxygène singulet agit principalement par cytotoxicité. Cependant, il a été récemment établi que l’oxygène singulet fonctionne aussi comme une molécule signal impliquée dans la signalisation rétrograde chloroplaste-noyau conduisant soit à la mort cellulaire programmée, soit à l’acclimatation. En raison des propriétés particulières de l’oxygène singulet, il est peu probable que cette ERO voyage en dehors du chloroplaste pour induire des changements d’expression de gènes nucléaires. Une possibilité est que l’oxygène singulet agisse via des médiateurs. Nous avons identifié un produit d’oxydation du β-carotène, le dihydroactinidiolide (dhA), comme intermédiaire dans la voie de signalisation de l’oxygène singulet, qui agit d’une manière similaire à un autre produit d’oxydation du β-carotène, le β-cyclocitral, précédemment identifié comme intermédiaire dans la voie de signalisation de l’oxygène singulet. Nous avons aussi mis en évidence le rôle dans la voie de signalisation régulée par le β-cyclocitral de la protéine MBS1 (METHYLENE BLUE SENSITIVITY 1), et montré que la mort cellulaire programmée induite par l’oxygène singulet chez l’Arabidopsis est controllée par une serine-threonine kinase, OXI1 (OXIDATIVE SIGNAL INDUCIBLE 1). / During biotic and abiotic stress conditions, the production of several reactive oxygen species (ROS) at different specialized compartments of the cell is inevitable. Singlet oxygen (1O2) was identified to be the predominant ROS produced in the chloroplast during high light stress. This molecule is highly reactive, with a short life time of about 3 µs in biological tissues. Such properties make believe that the predominant effect of 1O2 in plants is cytotoxicity. However, 1O2 has been identified to function as a chloroplast-to-nucleus retrograde signaling molecule, leading to acclimation or programmed cell death (PCD). Cognizant of the properties of 1O2, it is most unlikely to travel directly from the chloroplast to the nucleus to signal changes in nuclear gene expression. One possibility is that 1O2 carries out this signaling function with the help of mediators. We identify a β-carotene oxidation product, dihydroactinidiolide (dhA) as a 1O2 signaling intermediate, which function similarly to the β-carotene oxidation product β-cyclocitral, previously identified to be a mediator of 1O2 plastid-nuclear retrograde signaling in Arabidopsis. We reveal a dependence of the β-cyclocitral-mediated signaling pathway on the MBS1 (METHYLENE BLUE SENSITIVITY 1) protein, and show that Programmed cell death induced by 1O2 is mediated by the serine-threonine kinase, OXI1(OXIDATIVE SIGNAL INDUCIBLE 1).

Les astrocytes deviennent réactifs dans les maladies neurodégénératives (MND) comme la maladie d’Alzheimer (MA) et de Huntington (MH) mais les conséquences fonctionnelles de cette réactivité sont peu connues. Dans cette étude, nous avons évalué 1) les voies de signalisation impliquées dans la réactivité astrocytaire, 2) la contribution des astrocyte réactifs (AR) à la dysfonction neuronale dans des modèles de MND et 3) les caractéristiques fonctionnelles des AR.Nous avons montré que la voie JAK2/STAT3 est responsable de la réactivité astrocytaire dans des modèles murins de la MA et la MH. Nous avons développé de nouveaux vecteurs viraux ciblant cette voie dans les astrocytes, in vivo. Grâce à ces outils, nous avons étudié la contribution des AR à la dysfonction neuronale dans deux modèles murins de la MH. Nos résultats suggèrent que les AR ne jouent pas un rôle central dans ces modèles de pathologie. En ciblant la voie JAK2/STAT3, nous avons induit la réactivité astrocytaire chez la souris sauvage et avons montré que cette voie régule la transcription de gènes impliqués dans des fonctions cellulaires importantes. De plus, nous avons observé que l’activation des astrocytes conduit à une diminution de la plasticité synaptique dans le cerveau de souris.En conclusion, nous avons montré que la voie JAK2/STAT3 est une voie centrale dans les AR. Nous avons développé des vecteurs viraux innovants pour évaluer 1) la contribution des AR à la dysfonction neuronale dans des modèles de MND et 2) les propriétés fonctionnelles des AR in vivo. L’étude des AR permettra d’identifier de nouvelles cibles moléculaires pour manipuler ces cellules pléiotropes à des fins thérapeutiques. / Astrocyte reactivity is a hallmark of pathological conditions in the CNS including neurodegenerative diseases (ND) such as Alzheimer’s (AD) and Huntington’s (HD) diseases. Reactive astrocytes (RA) are identified by morphological changes but their functional features and influence on neurons are poorly understood, especially in ND. Therefore, we aimed at 1) identifying the signaling cascades involved in astrocyte reactivity in ND, 2) evaluating RA contribution to disease phenotype in ND models and 3) deciphering RA functional features. The JAK2/STAT3 pathway is a known trigger of astrocyte reactivity in CNS injuries. Here, we show that this pathway is a common inducer of astrocyte reactivity in AD and HD models. We developed new viral vectors to target this cascade in astrocytes and manipulate astrocyte reactivity in vivo. We used these vectors to determine the contribution of RA to neuronal dysfunction in HD mouse models. We found that RA do not primarily influence disease phenotype in HD. Last, we targeted the JAK2/STAT3 pathway in WT mice to characterize RA functional features in vivo. We show RA undergo transcriptional changes of numerous genes involved in metabolism, protein degradation pathways and immune response. Moreover, we show that astrocyte reactivity alters synaptic plasticity in the mouse hippocampus. Our results identify the JAK2/STAT3 pathway as a central cascade for astrocyte reactivity. The viral vectors developed in this project represent powerful tools to decipher the roles of RA in various ND models and to characterize RA functional features in vivo. Better understanding RA functions may lead to the identification of new therapeutic targets for ND.

Le stress oxydatif peut conduire à la sénescence, à l'apoptose et à la mutagenèse. Les cellules cancéreuses peuvent développer un avantage prolifératif sur les cellules normales dans un environnement de stress oxydatif, qui de ce fait, participe à la progression tumorale. Nous émettons l'hypothèse que MK2, une cible directe de la p38 MAPK, pourrait conférer aux cellules de cancer du foie une résistance au stress oxydatif. Dans quatre lignées cellulaires tumorales hépatobiliaires, l'inhibition pharmacologique de MK2, MK2i, augmente la mort cellulaire induite par le stress oxydatif par une diminution de l'activité de Hsp27 et une augmentation du niveau du suppresseur de tumeur p53. MK2 favorise la survie cellulaire via l'activation de la réponse anti-oxydante Nrf2 et de la voie d'HB-EGF/EGFR. MK2 est également responsable de la production d'Il-8 induite par le stress oxydatif. Cette augmentation semble dépendre de Hsp27. De plus, nous avons identifié la protéine d'échafaudage EBP50 comme une nouvelle protéine de liaison de MK2. Dans les cellules cancéreuses hépatobiliaires, EBP50 contribue à la régulation de la voie MK2/Hsp27. La déplétion d'EBP50 provoque une diminution de la phosphorylation de Hsp27, de la survie cellulaire ainsi qu'une baisse des taux d'ARNm de HB-EGF et d'IL-8. Dans les échantillons de tissus humains, l'expression de MK2, de Hsp27 et d'EBP50 est augmentée dans le carcinome hépatocellulaire par rapport au tissu hépatique non tumoral. En résumé, ces données fournissent la preuve d'un rôle prépondérant de l'axe MK2/EBP50/Hsp27 dans la progression du cancer du foie en conférant aux cellules tumorales hépatobiliaires une résistance au stress oxydatif. / Oxidative stress leads to senescence, apoptosis and mutagenesis. Cancer cells can develop a proliferative advantage over normal cells in an environment of oxidative stress, which thereby, participates in tumor progression. We hypothesized that MK2, a direct target of p38 MAPK, could mediate the resistance of liver cancer cells to oxidative stress. In four hepatocellular and biliary cancer cell lines, pharmacological inhibition of MK2 by MK2i enhanced oxidative stress-induced cell death through a decrease in Akt and Hsp27 activity and an increase in tumor suppressor p53 level. MK2 promoted cell survival via activation of the anti-oxidant Nrf2 response and the EGFR pathway. The expression of the EGFR agonist, Hb-EGF, increased in response to oxidative stress. In turn, Hb-EGF induced Hsp27 phosphorylation that was down-regulated by MK2i in liver cancer cells, indicating that EGFR activation by Hb-EGF is a potent activator of MK2. MK2 also increased oxidative stress-induced IL-8 production that depends on Hsp27. Furthermore, we found that MK2 was a binding partner of the scaffolding protein EBP50. In liver cancer cells, EBP50 contributed to up-regulate the MK2/Akt/Hsp27 pathway. Silencing of EBP50 by siRNA in these cells caused a decrease in the phosphorylation of Akt/Hsp27 and in the mRNA levels of Hb-EGF and IL-8. In human tissue samples, MK2, Hsp27 and EBP50 expressions were found to be increased in hepatocellular carcinoma compared with the matched non-tumor liver tissue. Overall, these data provide evidence for a preponderant role of MK2/EBP50/Akt/Hsp27 axis in liver cancer progression by mediating oxidative stress resistance in liver tumor cells.

L’hypertension pulmonaire (HTP) est la principale pathologie de la circulation pulmonaire et a un très mauvais pronostic. Elle se caractérise par une hyperréactivité et un remodelage des petites artères pulmonaires (AP) entraînant une augmentation progressive des résistances vasculaires pulmonaires, qui, ultimement, aboutit à une insuffisance cardiaque droite et au décès du patient. Il est admit que le calcium joue un rôle très important aussi bien dans les mécanismes de remodelage que dans l’hyperréactivité des AP observés dans l’HTP. Dans le présent travail, nous avons étudié l’expression et le rôle d’une famille particulière de canaux calciques, les TRPV, dans les AP de rats contrôles (normoxiques) et souffrant d’hypertension pulmonaire (rats hypoxiques chroniques et traités à la monocrotaline). Nous montrons que (1) les canaux TRPV1, V2 et V4 sont exprimés dans les AP et que cette expression est augmentée au cours de l’HTP ; (2) la stimulation de ces canaux par des agonistes spécifiques induit une augmentation de la concentration calcique intracellulaire dans les cellules musculaires lisses (CML) ; (3) le récepteur à la ryanodine de type 2 (RRy 2) du réticulum sarcoplasmique est impliqué dans la voie de signalisation dépendante de TRPV4 et que son expression est également augmentée au cours de l’HTP ; (4) les canaux TRPV1 et TRPV4 sont impliqués dans la migration des CML, processus fondamental du remodelage ; (5) les contractions induites par l’activation de TRPV2 et TRPV4 dans les AP de rats hypertendus sont significativement diminuées par la streptomycine, un inhibiteur des canaux SAC (stretch activated channels). Ce travail démontre donc l’implication des canaux TRPV à la fois dans l’hyperréactivté et le remodelage des AP. De nouveaux traitements ciblant les canaux TRPV pourraient constituer une approche thérapeutique innovante de l’hypertension pulmonaire. / Pulmonary hypertension (PH)) is the primary pathology of the pulmonary circulation and has a very bad prognostic. This disease is characterized by a hyperreactivity and remodelling of small pulmonary arteries (PA) leading to a progressive increase in pulmonary vascular resistance which ultimately leads to right heart failure and death of the patient. It is admitted that calcium plays an important role both in the mechanisms of remodelling and in the hyperresponsiveness of PA observed in PH. In the present work, we studied the expression and the role of a particular family of calcium channels, TRPV channels, in PA from control rats (normoxic) and pulmonary hypertensive rats (chronically hypoxic and monocrotaline-treated rats). We show that (1) TRPV1, V2 and V4 channels are expressed in the PA and that their expression are increased in PH; (2) stimulation of these channels by specific agonists induces an increase in the intracellular calcium concentration in smooth muscle cells (SMC), (3) the ryanodine receptor type 2 (RRy2) of the sarcoplasmic reticulum is involved in the TRPV4-dependent signaling pathway and its expression is also increased in PH, (4) TRPV1 and TRPV4 channels are involved in the migration of SMC, the fundamental process of remodelling, (5) contractions induced by activation of TRPV2 and TRPV4 in the PA from hypertensive rats are significantly decreased by streptomycine, an inhibitor of stretch activated channels (SAC). This work thus demonstrates the involvement of TRPV channels in both the hyperreactivity and remodelling of PA. New treatments targeting TRPV channels could be an innovative therapeutic approach for pulmonary hypertension.