Une nouvelle lignée homozygote de souris « humanisé » HLA transgéniques : HLA-A2.1+/+HLA-DP4+/+hCD4+/+mCD4-/-IAβ-/-β2m-/- (HLA-A2/DP4), a été obtenue en croisant entre les souris HLA transgéniques HLA-A2.1+/+β2m-/-(A2) et les souris HLA transgéniques HLA-DP4+/+hCD4+/+mCD4-/-IAβ-/-(DP4). Chez les souris HLA-A2/DP4, les réponses cellulaire T HLA-A2 restreint ou HLA-DP4 restreint contre l’antigène HBs du virus de l’Hépatite B suite à une immunisation avec le vaccin anti-AgHBs sont similaires à ceux observés chez les souris A2, chez les souris DP4, chez les humains infectés par le virus ou immunisés avec le même vaccin. Ces résultats montrent que les réponses cellulaires induites les souris HLA-A2/DP4 miment fidèlement les réponses homologues humaines. Ainsi, ces souris représentent un excellent modèle d’expérimentations précliniques animal pour évaluer ou comparer l’efficacité des réponses « humain » induites in vivo par des candidates vaccins. Le modèle facilitera également l'identification de nouvelles épitopes HLA-A2 et HLA-DP4 restreints, qui constituera de futurs réactives de suivi clinique des réponses contre l'infection chez les humains.En exploitant ces souris HLA-A2/DP4, nous avons identifié quatre nouveaux HLA-DP4-restricted épitopes issus de l'AgHBs et deux nouveaux HLA-A2 restreint épitopes dérivés de protéines M1. / A new homozygous humanized HLA transgenic mouse strain, HLA-A2.1+/+HLA-DP4+/+hCD4+/+mCD4-/-IAβ-/-β2m-/- (HLA-A2/DP4), was obtained by crossing the HLA transgenic HLA-A2.1+/+β2m-/-(A2) mice and HLA transgenic HLA-DP4+/+hCD4+/+mCD4-/-IAβ-/-(DP4) mice. In HLA-A2/DP4 mice, HLA-A2 restricted or HLA-DP4 restricted T cell responses against HBs antigen of hepatitis B virus after immunization with the HBsAg vaccine are similar to those induced in A2 mice, in DP4 mice, in HBV-infected or HBsAg-vaccinated humans. These results show that cellular responses induced in HLA-A2/DP4 mice faithfully mimic human responses counterparts. Thus, these mice represent an excellent animal model for preclinical experimentations to evaluate or compare the effectiveness of responses "human" induced in vivo by candidate vaccines. The model will also facilitate the identification of new epitopes HLA-A2 and HLA-DP4 restricted, which will be of future reactive for clinical monitoring response against infection in humans. By exploiting these HLA-A2/DP4 mice, we identified four new HLA-DP4-restricted epitopes from HBsAg and two new HLA-A2 restricted epitopes derived from protein M1.

L’alimentation peut influencer le développement mammaire des femmes et compromettre la santé de la descendance. La leptine pourrait jouer un rôle majeur dans ces processus. Nous avons montré que chez la lapine, la synthèse mammaire de leptine était peu élevée en gestation puis augmentait en lactation, et que l’allaitement par une mère hyperadipeuse potentialisait les effets d’un régime obésogène ultérieur et induisait un développement mammaire anormal de la descendance. Nous avons également caractérisé la synthèse et la sécrétion mammaire de leptine, dans un modèle cellulaire hétérologue. Enfin, nous avons évalué la variation intra espèce ainsi que la croissance selon deux fenêtres nutritionnelles : alimentation obésogène administré dès la puberté ou dès la naissance, dans deux lignées murines, FVB/N et C57BL/6.Ce travail montre que la composition du lait maternel est altérée par l’alimentation et influe sur la croissance et le développement mammaire de la descendance, chez le lapin / Women’s nutrition can have long-term effects on mammary development and on the development and the health of the offspring. Leptin may play a major role during these processes. In the present work we show that leptin synthesis in the mammary gland slightly increases during pregnancy, but largely increases during lactation. We also show that, in the rabbit, milk consumption from obesogenic-fed dams promote the later effects of an obesogenic diet and leads to an abnormal mammary development observed in the offspring. We also highlight the synthesis and the mammary secretion of leptin in a heterologous cellular model. We also evaluate the intra-species variability as well as the growth considering two nutritional windows: obesogenic feeding from the puberty or from the birth, in two lineages of mice, FVB/N and C57BL /6.This work shows that the consumption of altered maternal milk has long-term effects by influencing the growth and the mammary development of the offspring, in rabbit

Pas de résumé en français disponible. / Pas de résumé disponible.

La recherche des marqueurs biologiques de la tendreté a fait l’objet de nombreux travaux chez les animaux producteurs de viande et en particulier les bovins. A l’issue de ces études, une expression différentielle de la protéine Hsp27 entre des groupes de tendreté extrême a été mise en évidence. Cette protéine est présente à un « carrefour » biologique de l’interactome lié à la tendreté. Comprendre les mécanismes d’action de la protéine Hsp27 dans la tendreté de la viande bovine est l'un des défis de recherche dans le domaine de la production de viande. Dans cette optique, mon travail de thèse (2010-2013) avait pour objectif d’analyser le rôle de Hsp27 dans le développement du muscle et son implication dans le déterminisme des caractéristiques des tissus liés à la qualité de la viande. La première étape de ce travail a consisté à produire un modèle de souris présentant une inactivation du gène de la protéine Hsp27 (KO HspB1) et d’analyser leur phénotype comparativement à des témoins. Les souris KO HspB1 sont viables, fertiles et ne présentent aucune anomalie majeure, mais ont un format plus petit que celui de leurs témoins. L’analyse de leurs caractéristiques musculaires par une technique immunohistoligique mise au point spécifiquement (Publication 1) n’a pas révélé de différences. Au niveau ultrastructural, l'observation du muscle des souris par microscopie électronique à transmission a révélé des différences ultrastructurales entre les deux génotypes à T0 post-mortem avec des écarts entre les myofibrilles très espacées chez les souris KO HspB1 et un appareil contractile musculaire moins organisé. Ces différences sont encore plus marquées à T72 heures post-mortem. Ainsi le phénotype musculaire fin des souris KO HspB1 est plus altéré (Publication 2). Une analyse bio-informatique a été réalisée dans l'objectif de compléter la liste des interacteurs de la protéine Hsp27 et des gènes cibles de l’invalidation d’HspB1 susceptibles de participer à des différences de structure du muscle et de la tendreté. Les partenaires ou cibles prédits de Hsp27 sont des protéines impliquées dans différentes fonctions, comme des Heat shock proteines, des régulateurs de l'apoptose, des facteurs de traduction, des protéines du cytosquelette et des antioxydants. Les abondances de 15 protéines ont été quantifiées par Western-bloting dans deux muscles (m. Soleus, m. Tibialis). Elles sont modifiées chez les souris dépourvues de Hsp27 principalement dans le muscle le plus oxydatif. Cette étude démontre l'existence de liens fonctionnels entre Hsp27 et ses cibles prédites qui pourraient participer au phénotype fin des souris (Publication 3). Pour compléter cette étude, une analyse protéomique du muscle Tibialis anterior a été menée en utilisant la technique d’électrophorèse bidimensionnelle couplée à la spectrométrie de masse. La comparaison des protéomes spécifiques de ces deux génotypes a permis de mettre en évidence des profils d’expression différents pour plusieurs protéines. Elle confirme l’effet muscle spécifique du KO et révèle un lien avec le métabolisme du calcium et des Hsps différentes de celles mises en évidence dans le muscle oxydatif (Publication 4). L'ensemble des données issues de cette étude réalisée dans une espèce modèle apporte des connaissances nouvelles susceptibles d’éclairer sur les mécanismes moléculaires impliqués dans l’établissement de la tendreté de la viande bovine. Elle suggère que le statut en Hsp, les processus apoptotiques et la protection contre le stress oxydatif contribuent à l'évolution de l'ultrastructure post-mortem des muscles et à la tendreté de la viande. Ces nouvelles connaissances seront validées ultérieurement sur muscle bovin. / Thanks to genomics, we have previously identified markers of beef tenderness, and computed a bioinformatic analysis that enabled us to build an interactome in which we found Hsp27 at a crucial node. Understanding the role of Hsp27 in the development of muscle and in the determinism of beef tenderness is one of the research challenges in meat production. In this context, my pHDthesis (2010-2013) aimed to analyze the role of Hsp27 in muscle development and its involvement in the determination of the characteristics related to the quality of the meat tissue. In this study, we generated mice devoid of Hsp27 protein by homologous recombination of the HspB1 gene as an animal model. The HspB1-/ - mice were viable and fertile, showing no apparent abnormality but a smaller than their control format. The muscle structure of animals was examined by optical microscopy and transmission electron microscopy. The first approach, made by a developed immunohistochemical classification (Publication 1), did not reveal any differences in the characteristics of muscle fibers (contractile and metabolic type, shape, perimeter, cross-sectional area) but a trend for a higher proportion of small fibers. Different myosin heavy chains electrophoretic profiles were also observed in HspB1-/- mice. At the ultrastructural level, examination of the myofibrillar material showed destructured myofibrils and higher gaps between myofibrils in HspB1-/-, and a greater disintegration of myofibrils at 72h postmortem (Publication 2). We have used a network-based approach for understanding the contribution of Hsp27 to tenderness through the prediction of its interactors related to tenderness. We have revealed the direct interactors of Hsp27. The predicted partners of Hsp27 included proteins involved in different functions e.g. members of Hsp families, regulators of apoptosis, translation factors, cytoskeletal proteins and antioxidants. The abundances of 15 proteins were quantified by Western blotting in two muscles of HspB1-null mice and their controls. We observed changes in the amount of most of the Hsp27 predicted targets in mice devoid of Hsp27 mainly in the most oxidative muscle (Soleus. Our study demonstrates the functional links between Hsp27 and its predicted targets. It suggests that Hsp status, apoptotic processes and protection against oxidative stress are crucial for post-mortem muscle metabolism, subsequent proteolysis, and therefore for beef tenderness (Publication 3). To complete this study, we performed a proteomic analysis of m. Tibialis anterior (glycolytic muscle), using 2D gel electrophoresis, to detect changes in protein abundance subsequent to the invalidation of HspB1 gene. This study confirms the muscle specific effect of HspB1 invalidation and reveals a new list of Heat shock proteins different from those highlighted in oxidative muscle and relationships with calcium (Publication 4). All together, these results provided from a model species showed the very important role of Hsp27 for muscle ultrastructure and revealed its implication in different muscle biological pathways. This provided new elements for understanding the crucial role for Hsp27 in the modulation of the tenderizing process of muscle during meat ageing that will be further examined in beef.

La dystrophine est une protéine cytoplasmique qui lie physiquement le cytosquelette à la matrice extracellulaire par le biais du complexe dystrophine-protéines associées (DAPC), assurant ainsi la stabilité du sarcolemme. Des mutations dans le gène DMD codant pour la dystrophine, conduisant à l’absence de la protéine, sont à l’origine de la dystrophie musculaire de Duchenne qui est une maladie liée au chromosome X. Pour mes travaux de thèse, j’ai généré et caractérisé un nouveau modèle de souris transgéniques rapportrices, dénommé DmdEGFP, qui exprime une protéine dystrophine endogène fusionnée avec la protéine fluorescente EGFP. La protéine dystrophine est liée dans sa région C-terminale qui est présente dans la majorité des isoformes. Dans le modèle, une expression forte et naturelle de l’EGFP était observée dans les muscles squelettiques, lisses, le cœur, le cerveau et l’œil, ce qui suggère un étiquetage correct de tous les isoformes de la dystrophine. La fluorescence de l’EGFP co-localisait exactement avec la dystrophine dans tous les sites. Dans le muscle squelettique, la dystrophine ainsi que d’autres protéines de la DAPC étaient exprimées dans des quantités normales et dans la bonne localisation subsarcolemmale. L’architecture du tissu musculaire squelettique était normale, suggérant que la fonction de la protéine de fusion était maintenue. In vitro, l’EGFP est également exprimée dans les fibres musculaires isolées, ainsi que dans les myotubes dérivés des cellules satellites. Par conséquent, cette nouvelle souris rapportrice de la dystrophine devient un outil important pour la visualisation directe et in vivo de l’expression de la dystrophine. / Dystrophin is a rod-shaped cytoplasmic protein that physically links the cytoskeleton to the ECM through the dystrophin-associated protein complex (DAPC), thereby providing sarcolemmal stability. Mutations in the dystrophin encoding DMD gene cause the severe X-linked disorder Duchenne muscular dystrophy. In this work a novel DmdEGFP reporter mouse that expresses a fluorescently labelled endogenous dystrophin – EGFP fusion protein was generated and characterized. The protein was tagged at the C-terminus that is present in the most dystrophin isoforms. To date, no dystrophin reporter mice exist, thus imaging is only possible by indirect antibody-mediated processing ex vivo. In DmdEGFP mice strong natural EGFP expression was observed in skeletal, smooth muscles, heart, brain and the eye and EGFP fluorescence co-localized with dystrophin at all sites suggesting proper tagging of the major dystrophin isoforms. In skeletal muscle, dystrophin as well as other proteins of the DAPC were expressed in normal quantity at correct sarcolemmal/subsarcolemmal localization. Skeletal muscle maintained normal tissue architecture, suggesting a correct function of the fusion protein. Isolated myofibers as well as satellite-cell derived myotubes expressed EGFP in vitro. Thus, the novel dystrophin reporter mouse provides a valuable tool for direct visualization of dystrophin expression.

Les précurseurs neuraux dérivés de cellules souches pluripotentes induites (iPS-NPCs) peuvent représenter la source cellulaire autologue idéale pour la thérapie cellulaire visant à promouvoir la remyélinisation et la neuroprotection des maladies de la myéline. Jusqu'à présent, le potentiel thérapeutique de ces cellules a été abordé dans des conditions néonatales. Cependant, l'efficacité de la réparation et de la sécurité de ces cellules dans le système nerveux central (SNC), une condition associée à une diminution de la plasticité cellulaire et effarouchement, reste à être bien traités. D'ailleurs, il reste à démontrer si le comportement de ces cellules ressemble à celle des NPCs du SNC. D'abord, j'ai comparé des iPS-NPCs de souris avec des cellules embryonnaires du SNC, in vitro et après greffe dans des modèles de démyélinisation de la moelle épinière de souris adulte. Nos données ont révélé la capacité de survie, intégration, migration et différenciation rapide des cellules greffées en oligodendrocytes matures. Les cellules greffées ont généré de la myéline compacte autour des axones, la restauration de n¿uds de Ranvier et la vitesse de conduction aussi efficacement que les précurseurs du SNC dérivés tandis supplantant cellules endogènes. Ensuite, pour valider la fonctionnalité des précurseurs gliaux humains dérivés des iPS-NPC, je les ai transplantés dans des modèles nouveau-nés et adultes de dys/démyélinisation. Mes données ont montré la migration généralisée, l'intégration et génération de oligodendrocytes fonctionnels, la formation de la myéline compacte tout en reconstruisant n¿uds de Ranvier dans chez les nouveau-nés et les adultes greffés. / Induced pluripotent stem cell-derived neural precursor cells (iPS-NPCs) may represent the ideal autologous cell source for cell-based therapy to promote remyelination and neuroprotection in myelin diseases and can serve as suitable tools to model myelin disorders or to test the potential of pharmacological compounds. So far the therapeutic potential of these cells was approached in neonatal conditions. However, the repair efficacy and safety of these cells in the demyelinated adult central nervous system (CNS), a condition associated with decreased cell plasticity and scaring, remains to be well addressed. Moreover, whether the therapeutic behavior of these pluripotent-derived cells resembles that of physiologically committed CNS-derived precursors remains elusive. First, I used mouse iPS-NPCs and compared them side-by-side to embryonic CNS-derived cells, in vitro and in vivo after engraftment in models of adult spinal cord demyelination. My data revealed the prominent capacity of survival, safe integration, migration and timely differentiation of the grafted cells into mature oligodendrocytes. Grafted cells generated compact myelin around host axons, restoring nodes of Ranvier and conduction velocity as efficiently as CNS-derived precursors while outcompeting endogenous cells. Second, to validate the functionality of human iPS-NPC-derived glial precursors, I transplanted them in newborn and adult models of dys/demyelination. My data showed widespread migration, integration and extensive generation of functional oligodendrocytes ensheathing host axons, forming compact myelin while reconstructing nodes of Ranvier both in newborn grafted and adult demyelination contexts.

Évolution de la recombinaison méiotique: variation et fonction du gène Prdm9 chez la souris. L’espèce M. musculus est divisée en trois sous-espèces dont deux en Europe, M. m. musculus et M. m. domesticus. Lorsque certaines lignées de souris venant de ces différentes sous-espèces (PWD de M. m. musculus et C57BL/6 de M. m. domesticus) sont croisées, on observe une stérilité chez les descendants mâles, due à un arrêt en prophase de la première division de méiose. Cette stérilité est liée à des incompatibilités génétiques qui impliquent une combinaison spécifique d’allèles du gène Prdm9, une hétérozygotie génomique ainsi qu’une région du chromosome X. Le gène Prdm9, qui est l’un des gènes évoluant le plus rapidement chez les rongeurs et les primates, a ainsi été proposé être un gène impliqué dans la spéciation. Au niveau moléculaire, Prdm9 spécifie la localisation des événements de recombinaison méiotique en des sites qui peuvent différer selon les allèles. Lors de ma thèse, j’ai entrepris de tester l’hypothèse du rôle de Prdm9 dans la spéciation en évaluant la généralité des incompatibilités dues à Prdm9. J’ai testé la fertilité de 32 croisements réalisés à partir de 8 lignées de souris issues de la nature, 4 de chaque sous espèce et portant des allèles de Prdm9 distincts. L’analyse du poids testiculaire et de la spermatogénèse par histologie et immuno-cytochimie a révélé un phénotype sauvage chez tous ces hybrides. Par contre, en croisant la lignée C57BL/6 avec les 4 lignées de M. m. musculus utilisées précédemment, j’ai observé une corrélation entre la présence d’un allèle spécifique de M. m. musculus (PWD) et la stérilité, avec des variations des phénotypes indiquant que les facteurs impliqués n’ont pas été fixés.J’ai donc démontré que la stérilité hybride est restreinte à des combinaisons spécifiques d’allèles Prdm9 et de fonds génétiques, ce qui définit de manière précise le contexte dans lequel Prdm9 pourrait jouer un rôle dans la spéciation. Compte tenu du phénomène d’érosion des sites de PRDM9 par conversion génique et que leur hétérozygotie peut conduire à des défauts de recombinaison et à la stérilité, mes données conduisent également à des prédictions sur la fréquence et l’activité de différents allèles de Prdm9 sur les génomes de M. m. musculus et M. m. domesticus.En parallèle, j’ai également initié une étude portant sur 300 souris sauvages d’origines géographiques et phylogénétiques variées : par capture et séquençage de régions génomiques d’intérêt, nous chercherons à déchiffrer les modes de sélection régissant l’évolution de la région génomique du gène Prdm9. Lors de ma thèse, j’ai entrepris de tester l’hypothèse du rôle de Prdm9 dans la spéciation en évaluant la généralité des incompatibilités dues à Prdm9. J’ai testé la fertilité de 32 croisements réalisés à partir de 8 lignées de souris issues de la nature, 4 de chaque sous espèce et portant des allèles de Prdm9 distincts. L’analyse du poids testiculaire et de la spermatogénèse par histologie et immuno-cytochimie a révélé un phénotype sauvage chez tous ces hybrides. Par contre, en croisant la lignée C57BL/6 avec les 4 lignées de M. m. musculus utilisées précédemment, j’ai observé une corrélation entre la présence d’un allèle spécifique de M. m. musculus (PWD) et la stérilité, avec des variations des phénotypes indiquant que les facteurs impliqués n’ont pas été fixés.J’ai donc démontré que la stérilité hybride est restreinte à des combinaisons spécifiques d’allèles Prdm9 et de fonds génétiques, ce qui définit de manière précise le contexte dans lequel Prdm9 pourrait jouer un rôle dans la spéciation. Compte tenu du phénomène d’érosion des sites de PRDM9 par conversion génique et que leur hétérozygotie peut conduire à des défauts de recombinaison et à la stérilité, mes données conduisent également à des prédictions sur la fréquence et l’activité de différents allèles de Prdm9 sur les génomes de M. m. musculus et M. m. domesticus. / Meiotic recombination evolution: Prdm9 gene variation and evolution in miceHouse mouse Mus musculus is divided into three sub species, two of which are found in Europe, M. m. musculus and M. m. domesticus. Male hybrids from some mouse strains derived from these sub-species (PWD from M. m. musculus and C57BL/6 from M. m. domesticus) are sterile with a meiotic arrest during the first meiotic prophase. This sterility is due to genetic incompatibilities involving heterozygosity at Prdm9 and in the genome as well as a locus on the X chromosome. Prdm9, which one of the fastest evolving gene in primates and rodents, was thus proposed to be a speciation gene. At the molecular level, Prdm9 is known to specify the sites of meiotic recombination which can be distinct in different Prdm9 alleles.During my thesis, I tested the hypothesis of the role of Prdm9 in speciation by evaluating the generality of incompatibilities due to Prdm9. I tested the fertility of 32 hybrids made by crossing 8 wild-derived mouse strains from both sub-species and carrying distinct Prdm9 alleles. Based on the analysis of testis weight and of spermatogenesis by histological and cytological analysis, I observed a wild type phenotype in all hybrids. Instead when C57BL/6 was crossed with the four M. m. musculus strains used in previous crosses, I observed a correlation between the presence of the PWD allele and sterility, with variations in the strength of the phenotype.I have thus shown that hybrid sterility is limited to specific combinations of Prdm9 alleles together with specific genomic backgrounds which define contexts in which Prdm9 could act as a speciation gene. Given that PRDM9 sites are eroded by gene conversion and that heterozygosity at PRDM9 sites can lead to defects in meiotic recombination and to sterility, my observations lead to predictions about Prdm9 allele frequencies and Prdm9 historical activities on the genomes of M. m. musculus and M. m. domesticus.Simultaneously, I initiated a study on nearly 300 mice of various geographic and phylogenetic origins: using genomic sequence capture technology, we are aiming to decipher selection forces affecting the evolution of Prdm9 gene genomic region.

La représentation corticale des informations sensorielles est fondamentale dans la perception, la reconnaissance et la mémorisation des différents objets de l’environnement. Les mécanismes de codage d’un stimulus sensoriel au niveau d’une population neuronale prennent place dans le temps et l’espace, deux composantes que nous avons étudiées successivement dans ce travail de thèse. Dans le bulbe olfactif, la dynamique des activités neuronales se traduit par de larges oscillations du potentiel de champ local. Plusieurs études indiquent que ces activités oscillatoires varient en fonction de l’environnement olfactif ou de l’expérience de l’animal. Toutefois peu d’études ont comparé les réponses oscillatoires aux odeurs entre les états d’éveil et d’anesthésie. La composante spatiale du traitement olfactif dans le bulbe se manifeste par l’activation d’unités fonctionnelles, les glomérules. Visualisées par des techniques d’imagerie fonctionnelle, ces activités distribuées à la surface du bulbe olfactif forment une topographie lâche des molécules olfactive reconnues en périphérie par les neurorécepteurs olfactifs. L’existence d’une plasticité de ces cartes spatiales, un aspect crucial du codage de la représentation de l’information dans d’autres modalités sensorielles, est débattue dans le bulbe olfactif. Dans ce cadre, les travaux présentés dans cette thèse s’articulent autour de deux questions : quel est l’impact de l’état d’éveil de l’animal sur les oscillations du potentiel de champ local enregistré dans le bulbe olfactif ? Existe-t-il une plasticité des cartes glomérulaires suite à un apprentissage associatif ? Par l’enregistrement, chez les mêmes souris, des régimes oscillatoires en condition éveillée et anesthésiée (par un mélange de kétamine-xylazine ou kétamine-médétomidine), nous montrons que les profils de réponses oscillatoires évoquées par l’odeur sont similaires dans les deux conditions, et que l’activité spontanée est modulée différemment selon le régime anesthésique. Pour étudier le codage spatial nous avons en premier lieu visualisé et décrit les variations des cartes glomérulaires évoquées par les odeurs en enregistrant par imagerie optique deux types de signaux basés sur l’activité métabolique, le signal intrinsèque et l’autofluorescence des flavoprotéines. Suite au développement d’une fenêtre optique dans le bulbe olfactif en chronique, nous avons pu comparer les cartes spatiales obtenues avant et après un apprentissage olfactif. Nous avons mis en évidence un impact différentiel de deux types de conditionnement sur la représentation spatiale de l’odeur. / The cortical representation of sensory information is fundamental for perception, recognition and storage of different objects in the environment. Sensory coding by neuronal population has two components, time and space, that we studied successively in this thesis. In the olfactory bulb, the rhythmic and transient’s dynamic of the extracellular activities are represented as large oscillations of the local field potential. Several studies indicate that these oscillatory activities vary with the olfactory environment or the experience of the animal. However, very few studies have compared oscillatory profiles evoked by odors between awake and anesthetized animals. The spatial component of sensory processing in the olfactory bulb is characterized by the activation of functional units, the glomeruli, which can be visualized by functional imaging techniques. These distributed activities at the surface of the olfactory bulb form a coarse topography of the olfactory molecules that bind on peripheral olfactory neuroreceptors. However, the fact that these spatial maps are plastic, a crucial aspect of encoding the representation of information in other sensory modalities, is still debated in the olfactory bulb. In this context, the work presented in this thesis is driven by two questions: what is the impact of the level of arousal on the oscillations of local field potential recorded in the olfactory bulb? Are glomerular maps plastic after associative learning? In the same mice, we recorded oscillatory activities in awake and anesthetized conditions (using ketamine-xylazine or ketamine-medetomidine mixtures). We show that the profiles of oscillatory responses evoked by odor stimulations are similar in the two conditions, and that spontaneous activity is differentially modulated according to the anesthetic regime. To study odor spatial coding, we used optical imaging to record odor-evoked glomerular maps using two types of metabolic signals, the intrinsic signal and flavoproteins autofluorescence. We developed chronic optical window on the olfactory bulb that allowed us to compare the spatial maps obtained before and after olfactory learning. We have shown that two types of conditioning exerted a differential impact on the spatial representation of the odor.

De nos jours, le changement de style de vie et la consommation excessive d'aliments riches en énergie sont associés avec l'augmentation majeure de l'incidence des maladies métaboliques comme l'obésité et le diabète de type 2. Le diabète de type 2 est caractérisé, entre autre, par une augmentation de la production hépatique de glucose responsable d'une hyperglycémie chronique. Durant ces 10 dernières années, plusieurs études ont suggéré que le microbiote intestinal pouvait être impliqué dans le développement des maladies métaboliques. Le microbiote intestinal est composé de plusieurs milliards de bactéries réparties en plus de 1000 espèces différentes qui colonisent le tractus digestif. Plusieurs études ont montré que certaines pathologies comme le diabète et l'obésité sont caractérisées par des altérations taxonomiques et fonctionnelles du microbiote intestinal. De plus, la colonisation de souris axéniques (i.e. dépourvues de microbiote) par un microbiote intestinal provenant de souris ou d'Hommes obèses/diabétiques est suffisante pour induire la pathologie. Ces résultats suggèrent que les modifications du microbiote intestinal retrouvées chez les patients obèses/diabétiques sont potentiellement impliquées dans le développement des maladies métaboliques. Cependant, l'absence de microbiote intestinal chez les souris axéniques induit des altérations structurelles et fonctionnelles de l'intestin comme une hyperperméabilité intestinale ou un système immunitaire atrophié. Dans ces conditions, il est possible de se demander si les effets délétères induits par la colonisation des souris axéniques avec un microbiote modifié peuvent être observés chez des souris conventionnelles. Pour répondre à cette question nous avons développé un nouveau protocole de transfert de microbiote intestinal dans un modèle de souris conventionnelles. Nous avons transféré le microbiote contenu dans le caecum de souris obèses (" microbiote obèse ") et celui contenu dans le caecum de souris minces (" microbiote mince ") dans des souris conventionnelles non traitées aux antibiotiques. De manière surprenante, le transfert du " microbiote obèse " a induit une diminution de la glycémie à jeun associée à une baisse de la néoglucogenèse hépatique chez les souris transplantées. A l'inverse, le transfert du " microbiote mince " n'a pas modifié la néoglucogenèse. De plus, le transfert du " microbiote obèse " a induit des modifications taxonomiques et fonctionnelles du microbiote intestinal des souris transplantées. De manière intéressante, une fois nourries avec un régime hyperlipidique les souris ayant reçu le " microbiote obèse " ont conservé une glycémie à jeun plus faible que les souris non transplantées. Encore une fois, ce phénotype résulte d'une diminution de la production hépatique de glucose caractérisée par une baisse de l'activité des enzymes néoglucogéniques phosphoenolpyruvate carboxykinase et glucose-6-phosphatase. Par ailleurs, ces souris sont également moins grasses que les souris non transplantées. En conclusion, nous avons montré que le transfert d'un " microbiote obèse " peut moduler le métabolisme hépatique et prévenir l'augmentation de la néoglucogenèse hépatique normalement induite par le régime hyperlipidique chez des souris conventionnelles. Ces travaux de thèse ont montré d'une part, que la modification du microbiote intestinal de souris conventionnelles est possible par transfert de microbiote caecal. D'autre part et contre toutes attentes, ces résultats mettent en lumière que, contrairement aux observations faites chez les souris axéniques, le transfert d'un " microbiote obèse " dans une souris conventionnelle n'induit pas les phénotypes caractéristiques des maladies métaboliques. Par ailleurs, ce modèle de transfert caecal pourrait être utile pour la compréhension du rôle des bactéries intestinales sur le développement des maladies métaboliques. / Nowadays, the change of lifestyle and increase in the consumption of high-calorie foods are associated with a marked rise of the prevalence of metabolic diseases, including obesity and type 2 diabetes. Type 2 diabetes is linked, at least in part, to an increase of hepatic glucose production responsible for a fasting hyperglycemia. In the past decade, an increasing body of evidence has proposed gut microbiota as a new factor contributing to these metabolic alterations. Gut microbiota consists of trillions of bacteria identifying more than 1000 different species that inhabit our intestine. A body of work has demonstrated that multiple pathologies such as type 2 diabetes and obesity are characterized by an altered proportion and activity of the gut microbiota. In addition, the colonization of germ-free mice with the gut microbiota from either obese/diabetic humans or obese/diabetic mice transfers the phenotype. These results suggest that the modifications of the gut microbiota found in obese/diabetic patients are a potential etiologic factor for those diseases. Nevertheless, the lack of microbiota in germ-free mice determines both structural and functional alterations such as gut hyperpermeability and the atrophy of the immune system. Therefore, we could wonder whether the detrimental effects of the gut microbiota from obese/diabetic patients observed in germ-free mice may also be observed in healthy conventional mice. To address this issue, we have developed a new gut microbiota transferring process from conventional mice to other mice. We have transferred the cecal microbiota harvested from either obese ("obese microbiota") or lean ("lean microbiota") mice in antibiotic-free conventional mice. Surprisingly, the mice which received the "obese microbiota" had a reduced fasted glycaemia compared to the mice which received the "lean microbiota". This diminution could be attributed to a decrease of the hepatic gluconeogenesis since conversion from pyruvate to glucose and phosphoenolpyruvate carboxykinase activity were lower in the liver of mice which received the "obese microbiota". Conversely, the transfer of the "lean microbiota" did not affect the hepatic gluconeogenesis. In addition, the transfer of the "obese microbiota" changed gut microbiota composition and the microbiome of recipient mice. Interestingly, mice which received the "obese microbiota" and fed a high-fat diet still exhibited reduced fed and fasted glycaemia. Once again, this phenotype was due to a decrease of hepatic gluconeogenesis characterized by a diminution of phosphoenolpyruvate carboxykinase and glucose-6-phosphatase activity. In addition, the mice which received the "obese microbiota" had less adiposity compared to the non-transferred mice. Finally, we reported that transferring the "obese microbiota" impact on hepatic metabolism and prevent HFD-increase hepatic gluconeogenesis. On the one hand, these thesis works, have demonstrated that it is possible to modify the gut microbiota by our caecal transferring process. On the other hand, our results suggest that the transfer of the "obese microbiota" in conventional mice does not induced some characteristics of metabolic diseases contrary to that it is observed in germ-free mice. Furthermore, this kind of gut microbiota transferring process may be useful for a better understanding of the etiology of metabolic diseases.

Les systèmes neuromodulateurs jouent un rôle essentiel dans la mise en place et dansla régulation des réseaux moteurs spinaux afin d’adapter finement le rythme et le patronlocomoteur aux contraintes internes et externes de l’organisme. Il a été montré que desaltérations du fonctionnement de ces systèmes étaient impliquées dans de nombreusespathologies neurologiques. La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladieneurodégénérative caractérisée par la perte des neurones moteurs corticaux et spinaux. Bienque les symptômes de la SLA n’apparaissent qu’à l’âge adulte, de plus en plus d’élémentsamènent à penser que des modifications précoces des réseaux locomoteurs spinaux ont lieudès les stades précoces du développement chez un modèle animal de la SLA, la souris SOD1.C’est dans ce cadre général que nous avons émis l’hypothèse que des altérations précoces dessystèmes neuromodulateurs pourraient intervenir dans la physiopathologie de la SLA. Dansun premier temps, nous avons comparé la modulation monoaminergique des réseaux moteursspinaux en réalisant des enregistrements extracellulaires de l’activité locomotrice générée parla préparation de moelle épinière isolée chez la souris nouveau-née sauvage et SOD1. Nousnous sommes ensuite attachés en combinant des enregistrements électrophysiologiques extraetintracellulaires avec des techniques d’immunohistochimie et de biologie cellulaire à décrirela mise en place et l’évolution avec l’âge des synapses cholinergiques reçues par lesmotoneurones en provenance d’interneurones de la lamina X : les boutons en C. Enfin, nousavons initié une approche (1) comportementale sur le long terme de l’activité motrice dessouris SOD1 et (2) des capacités plastiques des synapses glutamatergiques reçues par lesmotoneurones en culture. L’ensemble de ces travaux, nous a permis de mettre en évidence desaltérations précoces et évolutives des principaux systèmes neuromodulateurs spinaux:cholinergique, dopaminergique et noradrénergique chez les animaux SOD1. Nos résultatsmontrent pour la première fois (1) qu’une dynamique complexe des récepteurs M2 sous lesboutons en C existe et que celle-ci est perturbée chez les souris SOD1 et (2) que lesmotoneurones ne sont pas les seuls neurones à dégénérer dans la moelle de ces animaux maisque les neurones cholinergiques de la lamina X situés dans les segments lombaires L2 sontaussi la cible de processus neurodégénératifs. / Neuromodulatory systems play a crucial role in the establishment and regulation ofspinal motor networks to finely adjust the locomotor rhythm and pattern to the internal andexternal constraints. It is now well admitted that alterations in neuromodulatory functions areinvolved in diverse neurologic disorders. Amyotrophic lateral sclerosis is a neurodegenerativedisease characterized by the specific loss of cortical and spinal motor neurons. A growingbody of evidence now suggests that although ALS syndromes occur in adulthood, alterationscan be detected as early as at the embryonic stages in the spinal cord of the rodent model ofALS, the SOD1 mouse. In this context, we hypothesized that early alterations in the spinalneuromodulatory systems may be involved in the pathophysiology of ALS. To answer thisquestion, in a first step, we compared the monoaminergic modulation of spinal network byrecording extracellularly the fictive locomotion produced in the in vitro spinal cordpreparation form newborn wild-type and SOD1 mice. By combining extra- intracellularrecordings with immunohistochemical and cellular biology technics, we aimed, in a secondstep, to investigate the cholinergic synapses arising onto motoneurons and their neuronalsource, the lamina X interneurons as a function of the mouse age. Finally, we initiated (1) aninnovative behavioural study of mouse motor habits and (2) an analysis of the synapticplasticity of glutamatergic synapses imping on motoneurons in culture. Altogether, our datademonstrated early and progressive changes of the major spinal neuromodulatory systems:cholinergic, dopaminergic and noradrenergic. Our data show for the first time that: (1) M2receptors undergo a complex dynamic under C-bouton that is completely disturbed in SOD1motoneurons and (2) motoneurons are not the only cellular subtype to degenerate in SOD1mice. Indeed, we found evidence that neurodegenerative processes also target lamina Xcholinergic interneurons in the SOD1 spinal cord.