Parce qu'il est naturel et facile de marcher, il peut sembler que cet acte soit produit aussi facilement qu'il est accompli. Au contraire, la locomotion nécessite une interaction neurale complexe entre les neurones supraspinaux, spinaux et périphériques pour obtenir une locomotion fluide et adaptée à l'environnement. La région locomotrice mésencéphalique (MLR) est un centre locomoteur supraspinal situé dans le tronc cérébral qui a notamment pour rôle d'initier la locomotion et d'induire une transition entre les allures locomotrices. Cependant, bien que cette région ait initialement été identifiée comme le noyau cunéiforme (CnF), un groupe de neurones glutamatergiques, et le noyau pédonculopontin (PPN), un groupe de neurones glutamatergiques et cholinergiques, son corrélat anatomique est encore un sujet de débat. Et alors qu'il a été prouvé que, que ce soit lors d’une stimulation de la MLR ou pour augmenter la vitesse locomotrice, la plupart des quadrupèdes présentent un large éventail d'allures locomotrices allant de la marche, au trot, jusqu’au galop, la gamme exacte des allures locomotrices chez la souris est encore inconnue. Ici, en utilisant l'analyse cinématique, nous avons d'abord décidé d'identifier d’évaluer les allures locomotrices des souris C57BL / 6. Sur la base de la symétrie de la démarche et du couplage inter-membres, nous avons identifié et caractérisé 8 allures utilisées à travers un continuum de fréquences locomotrices allant de la marche au trot puis galopant avec différents sous-types d'allures allant du plus lent au plus rapide. Certaines allures sont apparues comme attractrices d’autres sont apparues comme transitionnelles. En utilisant une analyse graphique, nous avons également démontré que les transitions entre les allures n'étaient pas aléatoires mais entièrement prévisibles. Nous avons ensuite décidé d'analyser et de caractériser les contributions fonctionnelles des populations neuronales de CnF et PPN au contrôle locomoteur. En utilisant des souris transgéniques exprimant une opsine répondant à la lumière dans les neurones glutamatergiques (Glut) ou cholinergiques (CHAT), nous avons photostimulé (ou photo-inhibé) les neurones glutamatergiques du CnF ou du PPN ou les neurones cholinergiques du PPN. Nous avons découvert que les neurones glutamatergiques du CnF initient et modulent l’allure locomotrice et accélèrent le rythme, tandis que les neurones glutamatergiques et cholinergiques du PPN le ralentissent. En initiant, modulant et en accélérant la locomotion, notre étude identifie et caractérise des populations neuronales distinctes de la MLR. Définir et décrire en profondeur la MLR semble d’autant plus urgent qu’elle est devenue récemment une cible pour traiter les symptômes survenant après une lésion de la moelle épinière ou liés à la maladie de Parkinson. / Because it is natural and easy to walk, it could seem that this act is produced as easily as it is accomplished. On the contrary, locomotion requires an intricate and complex neural interaction between the supraspinal, spinal and peripheric neurons to obtain a locomotion that is smooth and adapted to the environment. The Mesencephalic Locomotor Region (MLR) is a supraspinal brainstem locomotor center that has the particular role of initiating locomotion and inducing a transition between locomotor gaits. However, although this region was initially identified as the cuneiform nucleus (CnF), a cluster of glutamatergic neurons, and the pedunculopontine nucleus (PPN), a cluster of glutamatergic and cholinergic neurons, its anatomical correlate is still a matter of debate. And while it is proven that, either under MLR stimulation or in order to increase locomotor speed, most quadrupeds exhibit a wide range of locomotor gaits from walk, to trot, to gallop, the exact range of locomotor gaits in the mouse is still unknown. Here, using kinematic analysis we first decided to identify to assess locomotor gaits C57BL/6 mice. Based on the symmetry of the gait and the inter-limb coupling, we identified and characterized 8 gaits during locomotion displayed through a continuum of locomotor frequencies, ranging from walk to trot and then to gallop with various sub-types of gaits at the slowest and highest speeds that appeared as attractors or transitional gaits. Using graph analysis, we also demonstrated that transitions between gaits were not random but entirely predictable. Then we decided to analyze and characterize the functional contributions of the CnF and PPN’s neuronal populations to locomotor control. Using transgenic mice expressing opsin in either glutamatergic (Glut) or cholinergic (CHAT) neurons, we photostimulated (or photoinhibited) glutamatergic neurons of the CnF or PPN or cholinergic neurons of the PPN. We discovered that glutamatergic CnF neurons initiate and modulate the locomotor pattern, and accelerate the rhythm, while glutamatergic and cholinergic PPN neurons decelerate it. By initiating, modulating, and accelerating locomotion, our study identifies and characterizes distinct neuronal populations of the MLR. Describing and defining thoroughly the MLR seems all the more urgent since it has recently become a target for spinal cord injury and Parkinson’s disease treatment.

L'obésité, caractérisée par l'accumulation excessive de tissu adipeux blanc (TAB), est une préoccupation croissante en raison de son impact sur la santé métabolique. Le TAB joue un rôle essentiel dans l'homéostasie métabolique, s'étendant par hyperplasie et hypertrophie pour stocker les lipides excédentaires. Cependant, les facteurs contrôlant l'hyperplasie du TAB restent mal compris. Récemment, la protéine V-set and transmembrane domain-containing protein 2A (VSTM2A) a été identifiée comme sécrétée par les préadipocytes, favorisant l'engagement adipogénique. Des expériences in vitro ont montré que la déplétion de VSTM2A nuit à l'adipogenèse, tandis que sa surexpression l'induit. Néanmoins, les mécanismes régulant l'expression de *Vstm2a* et son rôle dans la formation du tissu adipeux et l'homéostasie métabolique chez les souris demeurent flous. Pour étudier les mécanismes moléculaires régulant l'expression de *Vstm2a*, nous avons exposé des préadipocytes à des molécules reconnues pour influencer les voies de l'adipogenèse. Nos résultats montrent que l'expression de *Vstm2a* est augmentée par les voies PI3K/mTOR et cAMP, tout en étant supprimée par la voie MAPK et le récepteur des glucocorticoïdes. Une analyse des réponses à ces modulateurs a révélé que le signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) agit comme un nouveau régulateur de *Vstm2a*. Nous avons constaté que l'activation de STAT3 augmente l'expression de *Vstm2a*, tandis que son inhibition la réduit. Chez les souris, l'augmentation de la phosphorylation de STAT3 durant les premières étapes de développement du TAB est corrélée aux niveaux d'expression de *Vstm2a*. Ces résultats établissent STAT3 comme un facteur de transcription crucial régissant l'expression de *Vstm2a* dans les préadipocytes. Pour explorer le rôle de VSTM2A in vivo, des souris knock-out pour VSTM2A (*Vstm2a*$^\textup{-/-}$) ont été générées par CRISPR/Cas9 et étudiées sous un régime normal et un régime riche en graisses. Bien qu'aucune différence de poids corporel ou de masse adipeuse n'ait été observée, les souris *Vstm2a*$^\textup{-/-}$ ont développé des adipocytes hypertrophiés, un phénotype lié à l'inflammation, à l'accumulation lipidique ectopique et à des dysrégulations métaboliques, y compris des altérations du métabolisme du glucose et des lipides. L'analyse transcriptomique a révélé que la perte de VSTM2A affecte l'expression de gènes dans le tissu adipeux, notamment ceux liés à la fonction lysosomale. Nous avons observé que l'inhibition aiguë de l'activité lysosomale durant les premières étapes de la vie suffisait à induire une hypertrophie des adipocytes à l'âge adulte. Ces résultats montrent que, bien que VSTM2A ne soit pas essentiel à la formation du tissu adipeux, son absence entraîne une hypertrophie des adipocytes et une dysfonction métabolique. Nos études soulignent aussi un rôle critique des lysosomes dans la régulation de l'adipogenèse in vivo. / Obesity, characterized by the excessive accumulation of white adipose tissue (WAT), is a growing concern due to its impact on metabolic health. WAT plays a critical role in maintaining metabolic homeostasis, expanding through hyperplasia and hypertrophy to store excess lipids. However, the factors controlling WAT hyperplasia are not fully understood. Recently, V-set and transmembrane domain-containing protein 2A (VSTM2A) has been identified as a secreted protein from preadipocytes that promotes adipogenic commitment. Interestingly, in vitro experiments showed that VSTM2A depletion impairs adipogenesis, while its overexpression induces it. Yet, the mechanisms regulating the expression of *Vstm2a* and its role in adipose tissue formation and metabolic homeostasis in mice are still elusive. To investigate the molecular mechanisms regulating *Vstm2a* expression, we exposed preadipocytes to a range of compounds known to influence established pathways in adipogenesis. Our results demonstrated that *Vstm2a* expression is upregulated through PI3K/mTOR and cAMP-dependent signaling while being suppressed by both the MAPK pathway and the glucocorticoid receptor. Comprehensive analysis of the responses to these modulators revealed that the signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) functions as a novel downstream transcription factor regulating *Vstm2a*. We found that activating STAT3 enhances *Vstm2a* expression, whereas inhibiting it reduces its expression. In mice, elevated STAT3 phosphorylation during the early stages of WAT development closely parallels *Vstm2a* expression levels. These findings establish STAT3 as a crucial transcription factor governing *Vstm2a* expression in preadipocytes. To explore the role of VSTM2A in vivo, VSTM2A knockout mice (*Vstm2a*$^\textup{-/-}$) were generated using CRISPR/Cas9 technology and studied under both chow and high-fat diet conditions. Despite showing no differences in overall body weight or adipose mass compared to controls, *Vstm2a*$^\textup{-/-}$ mice developed hypertrophied adipocytes, a phenotype associated with inflammation, ectopic lipid accumulation, and metabolic dysregulation, including altered glucose and lipid metabolism. Transcriptomic analysis revealed that the loss of VSTM2A affects the expression of various genes in adipose tissue, including those linked to lysosomal function. Notably, acute inhibition of lysosomal activity during early life stages was sufficient to induce adipocyte hypertrophy in adulthood. These findings suggest that while VSTM2A is not essential for the formation of adipose tissue, its absence leads to adipocyte hypertrophy and metabolic dysfunction. Our findings also highlight a critical role for lysosomes in regulating adipocyte development in vivo.

Les gènes Hox sont essentiels au développement des organismes, étant impliqués, entre autres, dans l'identité cellulaire le long de l'axe antéropostérieur de l'embryon, la spécification des squelettes axial et appendiculaire, la formation du système nerveux et l'organogenèse. Le gène Hoxa5 est indispensable au développement du système respiratoire, puisque les souris mutantes présentent un taux important de mortalité liée à une détresse respiratoire à la naissance. La détection de la protéine HOXA5 dans le mésenchyme du tractus respiratoire ainsi que dans les motoneurones de la région phrénique du système nerveux central nous a mené à étudier la contribution spécifique du gène Hoxa5 dans chaque composante susceptible d'influencer le développement pulmonaire. À l'aide d'une approche d'inactivation conditionnelle, nous avons démontré que la perte de fonction de Hoxa5 dans le mésenchyme affecte le développement trachéal, ainsi que la différenciation épithéliale et la croissance pulmonaire. Aussi, la mutation dans les motoneurones résulte en une hypoplasie pulmonaire ainsi qu'en une innervation et une musculature anormales du diaphragme, des défauts permettant de reproduire la mortalité néonatale obsevée chez les souris Hoxa5-/-. L'expression du gène Hoxa5 est contrôlée par plusieurs séquences régulatrices, dont un responsable l'expression dans les systèmes respiratoire et digestif. Le facteur de transcription Yin Yang 1 (YY1) lie cette séquence et il est impliqué directement dans la régulation de l'expression du gène Hoxa5 dans le poumon. YY1 est exprimé de manière ubiquitaire et peut agir en tant qu'activateur ou répresseur transcriptionnel dépendamment du contexte en recrutant différents coactivateurs ou corépresseurs transcriptionnels. La perte d'expression mésenchymale de Yy1 mène à un phénotype pulmonaire similaire à celui des souris Hoxa5-/- causant la mort à la naissance. Nous avons étudié comment l'inactivation spécifique de Yy1 dans l'épithélium pulmonaire, à l'aide de l'approche d'inactivation conditionnelle, influence le développement pulmonaire. La mutation épithéliale de Yy1 résulte en une mortalité à la naissance causée par une détresse respiratoire, des anneaux de cartilage désorganisés, une différenciation altérée ainsi qu'une absence de formation de l'arbre bronchial menant à une dilatation des voies respiratoires similaire à ce qui est observé chez les patients souffrant de malformations congénitales cystiques du poumon, telle que le blastome pleuropulmonaire (PPB). Nos résultats démontrent le rôle crucial de YY1 dans la morphogenèse pulmonaire et identifie les souris mutantes pour le gène Yy1 comme un modèle potentiel permettant d'étudier les méchanismes génétiques du PPB. / Hox genes encode transcription factors governing complex developmental processes including the anteroposterior patterning of the embryo axis, the specification of the axial and appendicular skeletons as well as the formation of the nervous system and several organs. In the respiratory system, the role of Hoxa5 is critical since the loss of Hoxa5 function causes death at birth of a high proportion of mutant pups due to respiratory distress. HOXA5 protein expression in the mesenchyme of the respiratory tract and in the phrenic motor neurons of the central nervous system led us to address the specific contribution of Hoxa5 in each component to lung development. Using a conditional gene targeting approach, we demonstrated that the genetic ablation of Hoxa5 function in the mesenchyme established the importance of Hoxa5 in trachea development, lung epithelial cell differentiation and lung growth. In parallel, the specific deletion of Hoxa5 in motor neurons resulted in abnormal innervation of the diaphragm, altered diaphragm musculature and lung hypoplasia which are responsible for the neonatal lethality observed in null mutants. Thus, this confirms that a defective diaphragm mainly contributes to impair survival at birth. Hoxa5 expression is under the control of many regulatory elements, one of which is responsible for Hoxa5 expression in the respiratory and digestive tracts. Yin Yang 1 (YY1) is a multifunctional zinc-finger-containing transcription factor that plays crucial roles in numerous biological processes by selectively activating or repressing transcription, depending upon promoter contextual differences and specific protein interactions. We have shown that YY1 regulates Hoxa5 expression in the lung by binding to the lung-specific regulating sequence. However, the mesenchymal loss of Yy1 function causes a lung phenotype similar to the one observed in Hoxa5-/- mutants including neonatal mortality. We then studied how the epithelial-specific inactivation of Yy1 impacts on lung development. The Yy1 epithelial mutation resulted in neonatal death due to respiratory failure. It impaired tracheal cartilage formation, altered cell differentiation, abrogated lung branching and caused airway dilation similar to that seen in human congenital cystic lung diseases, such as the pleuropulmonary blastoma (PPB). Together, our data demonstrate the crucial requirement for YY1 in lung morphogenesis and identify Yy1 mutant mice as a potential model for studying the genetic basis of PPB.

Des cellules de Leydig fonctionnelles sont indispensables au maintien du phénotype mâle et à la spermatogenèse. Le bon développement des cellules de Leydig dépend d'une expression génique spécifique à chaque stade de développement. Cette expression génique est finement régulée par différents facteurs de transcription. Dans les cellules de Leydig, on retrouve 3 des 4 facteurs de transcription MEF2 (MEF2A, 2C et 2D). Leurs rôles dans ces cellules demeurent peu étudiés. Sachant que ces facteurs sont primordiaux pour le développement et le maintien d'autres tissus, nous proposons que les facteurs de transcription MEF2 seraient impliqués dans le développement et la fonction des cellules de Leydig. Une analyse transcriptomique de cellules de Leydig déficientes en facteurs MEF2 avait identifié des gènes dont l'expression était réduite. Une étude in vitro impliquant des essais d'activité promotrice d'un de ces gènes, le gène Bmal1, a permis d'étudier l'implication des MEF2 dans l'expression de ce gène. Les mécanismes de régulation et d'activation des facteurs MEF2 suite à une stimulation des cellules de Leydig ont également été étudiés. Ainsi, les niveaux d'ARNm et de protéines des facteurs MEF2 ont été quantifiés suite à divers traitements hormonaux. Les résultats préliminaires révèlent que les niveaux des facteurs MEF2 ne sont pas affectés par les différents traitements. Un autre aspect du projet visait à mettre au point une approche qui permettra éventuellement d'étudier les rôles des facteurs MEF2 in vivo chez la souris. Puisque trois facteurs MEF2 sont présents dans les cellules de Leydig, une approche d'invalidation génique classique des trois gènes simultanément est difficilement envisageable. Nous avons donc choisi d'utiliser une approche de dominant négatif actif qui permettrait d'établir l'importance des facteurs MEF2 dans le développement des cellules de Leydig. Les résultats préliminaires obtenus lors de validations dans des cellules de Leydig démontrent l'utilité de cette approche. / Functional Leydig cells are indispensable for spermatogenesis and for the development and maintenance of a male phenotype. Proper development of Leydig cells depends on specific gene expression. Gene expression is finely regulated by different transcription factors. In Leydig cells, we have identified 3 of the 4 MEF2 transcription factors (MEF2A, 2C and 2D). Their role in these cells remains to be fully characterized. Considering that these factors are indispensable for the development and function of other tissues, we propose that MEF2 factors play similar roles in the development and function of Leydig cells. Transcriptomic analysis of MEF2-deficient Leydig cells revealed several down regulated genes. An in vitro study of the activity of a promoter for one of those genes, Bmal1, allowed the study of the implication of MEF2 in the expression of that gene. The regulation of MEF2 expression and activation in response to different treatments of Leydig cells in culture was also studied. The mRNA and protein levels for MEF2 factors were quantified following various treatments. Preliminary results indicated that MEF2 levels are not affected by these treatments. Another aspect of the project was to develop an approach that would eventually be used to study the roles of MEF2 transcription factors in Leydig cell development and function in a mouse model. Since three MEF2 transcription factors are present in Leydig cells, a conventional knockout approach of all three genes simultaneously was difficultly achievable. Therefore, we chose an inducible, conditional, active dominant negative MEF2 model, in order to allow us to establish the importance of MEF2 factors in Leydig cells. Preliminary results obtained during validation in a Leydig cell line support the usefulness of this approach.

L’étude de la guérison des plaies à l’aide de substituts produits par génie tissulaire est un domaine en plein essor. Dans ces travaux, les effets de pansements biologiques produits en laboratoire à partir de cellules souches/stromales du tissu adipeux (CSTA) différenciées ou non en adipocytes ont été évalués sur des plaies cutanées in vivo. Un modèle de souris possédant un épiderme fluorescent a permis de démontrer que les plaies traitées avec les pansements biologiques guérissent plus rapidement que les plaies non traitées, et ce, de manière indépendante de la réépithélialisation. Une augmentation de la formation du tissu de granulation et une angiogenèse accrue ont également été observées dans les groupes traités. Ces résultats établissent que les substituts contenant des CSTA ou des adipocytes fonctionnels favorisent la réparation tissulaire. À terme, ces travaux pourraient mener au développement de nouvelles indications cliniques pour le traitement des ulcères cutanés. / Promotion of skin repair for acute or chronic wounds through the use of tissue-engineered products is an active field of research. This study evaluates the effects mediated by two types of tissue-engineered biological dressings containing human in vitro-differentiated adipocytes or adipose-derived stromal cells (ASCs). Re-epithelialization, granulation tissue formation and neovascularization of full-thickness cutaneous wounds were specifically assessed using a murine model featuring a fluorescent epidermis. In comparison to wounds that did not receive either type of biological dressings, treated wounds displayed significantly faster wound closure rates. Non-invasive imaging of GFP-expressing keratinocytes determined that wound closure was independent from re-epithelialization mechanisms, while histological assessments of the scar tissues showed thicker granulation tissues enriched in collagens and increased angiogenesis. Taken together, these results establish that engineered substitutes featuring adipocytes or ASCs can promote cutaneous healing when applied as temporary dressings, suggesting their relevance for chronic wound management studies.

Depuis sa réémergence durant l'épidémie de 2013-2017 dans les régions du Pacifique et des Amériques, le virus Zika a été associé à plusieurs complications neurologiques chez l'adulte. L'immunité innée représente une composante importante de la réponse immunitaire au sein du système nerveux central (SNC). Nous avons donc postulé que les microglies, macrophages résidents du SNC, jouent un rôle actif dans le développement de la réponse initiale à l'infection du cerveau mature par le virus Zika. Nous avons utilisé un modèle murin non létal, déficient pour des composantes de l'immunité innée, pour étudier le rôle des microglies dans la pathogénèse et la réponse immunitaire lors de l'infection du SNC. Les souris infectées présentaient une virémie et une charge virale cérébrale élevées sans manifestations cliniques de l'infection. Une analyse immunohistochimique a montré que le virus Zika était distribué dans plusieurs régions du cerveau, particulièrement dans l'hippocampe dorsal. Dans cette région, le nombre de microglies est demeuré stable après l'infection, mais elles montraient des caractéristiques morphologiques compatibles avec un état de réactivité. Une analyse ultrastructurelle en microscopie électronique a révélé que les microglies présentaient une activité phagocytaire et une digestion extracellulaire accrues durant l'infection. La déplétion pharmacologique des microglies a provoqué une augmentation de la réplication virale et les astrocytes présentaient une activité phagocytaire compensatoire. Dans l'ensemble, ces résultats montrent que les microglies sont impliquées dans le contrôle de la réplication du virus Zika et dans son élimination phagocytaire au sein du SNC de souris jeunes adultes immunodéficientes. / Since its re-emergence during the 2013-2017 epidemic across the Pacific and the Americas, Zika virus has been associated with several neurological complications in adults. Because innate immunity is an important component of the immune response within the central nervous system (CNS), we postulated that microglia, the resident macrophages of the CNS, play an active role in the development of the initial response to infection of the mature brain with Zika virus. We used a non-lethal mouse model deficient in components of innate immunity to study the role of microglia in the pathogenesis and immune response of Zika virus infection of the CNS. Infected mice developed elevated viremia and brain viral load without showing clinical signs of infection. Immunohistochemical analysis showed that Zika virus was distributed in several regions of the brain, predominantly in the dorsal hippocampus. In this region, the number of microglia remained steady after infection with Zika virus, but microglia adopted morphological characteristics consistent with a state of reactivity. Ultrastructural analysis by electron microscopy revealed that microglia exhibited increased phagocytic activity and extracellular digestion during infection. Pharmacological depletion of microglia caused an increase in viral replication and astrocytes exhibited compensatory phagocytic activity. Taken together, these results show that microglia are involved in the control of Zika virus replication and its phagocytic elimination within the brain of immunodeficient young adult mice.

La progestérone stimule la respiration chez le rat en développement. Le rôle du récepteur nucléaire de la progestérone (nPR) dans ces effets est inconnu. Nous vérifions l’hypothèse que le nPR contribue au contrôle respiratoire en comparant la réponse ventilatoire à l’hypoxie (RVH) et les irrégularités respiratoires de souris Progesterone receptors knock-out (PRKO) à celles de souris sauvages (WT) âgées de 1 (P1) et 4 jours (P4). La ventilation minute est mesurée en normoxie (fraction inspirée d’oxygène (FiO2)=21% pour 10 minutes) et en hypoxie (FiO2=14%, 12% et 10% pour 20 minutes chacune) par pléthysmographie à corps entier. En normoxie, l’inactivation du nPR n’affecte ni les paramètres ni les irrégularités respiratoires. En hypoxie à 14%, l’inactivation du nPR diminue le volume courant et le nombre d’apnées des P1 et augmente le nombre d’apnées post-soupir des P4. Le nPR intervient de façon O2- et âge- dépendant dans la régulation respiratoire des souris nouveau-nées.

Un isolat de protéines de lactosérum commercial hydrolysé enzymatiquement (IPL-H), contenant le peptide β-LG f96-99, a été administré à des souris saines pendant 3, 7 et 14 jours selon 3 doses (0, 10 ou 20 mg) pour évaluer son effet au niveau intestinal. Les taux d’IgA sériques ont augmenté significativement uniquement au jour 14 avec 10 mg. Les taux d’IgA fécales ont augmenté considérablement au jour 3. Ces taux ont triplé avec la dose 20 mg comparé au groupe contrôle. Aucune différence significative n’a été observée aux jours suivants pour les taux IgA fécales, ni pour l’expression du gène TGF-β au jour 3. L’IPL-H induirait une réponse rapide et locale via la production d’IgA au niveau intestinal et une réponse lente et faible dans le sérum. Le peptide β-LG f96-99 présent dans cet hydrolysat pourrait être associé aux effets observés.

Les liens entre le microbiote intestinal, la diète et les désordres métaboliques sont maintenant établis. Les polyphénols des petits fruits affectent les bactéries pathogènes dans le côlon, et stimulent les bactéries symbiotiques, particulièrement Akkermansia muciniphila chez l'homme et dans des modèles murins. Cette bactérie muciphile contribue à l'homéostasie intestinale et induit une réponse immunitaire et métabolique bénéfique chez l'hôte. Cependant, on comprend mal comment les polyphénols peuvent sélectivement l'affecter et l'analyse traditionnelle métagénomique obtenue d'études in vivo n'offre qu'une image partielle des mécanismes impliqués. Cette thèse vise à évaluer, par des approches in vivo et in vitro, comment les polyphénols modifient le microbiote intestinal, la morphologie de l'épithélium du colon, la niche écologique d'Akkermansia, et par extension affectent le métabolisme de souris soumises à une diète obésogène. Une attention particulière a été portée à l'effet de ces composés sur la croissance d'A. muciniphila et les mécanismes moléculaires qu'ils induisent chez la bactérie. Dans un premier chapitre, l'effet des poudres de fruits canneberge et de bleuets riches en polyphénols et leurs fractions fibreuses a été étudié chez des souris soumises à une diète obésogène (HFHS) pendant 8 semaines afin d'évaluer lesquels des polyphénols ou des fibres sont responsables de l'effet prébiotique observé. Cette étude a démontré que ce sont surtout les polyphénols contenus dans les poudres de canneberges et de bleuets entiers qui sont responsables de l'action prébiotique, notamment en stimulant A. muciniphila. En effet, la poudre de canneberge comme celle de bleuets inhibent particulièrement les pathogènes induits par la diète HFHS. En outre, l'analyse de redondance fonctionnelle a révélé que la consommation de poudre de canneberge riche en polyphénols permettait au microbiote de souris obèses de retrouver les fonctions de celui de souris maigres. Ces souris présentaient un poids et une efficacité énergétique inférieurs à celui des souris non traitées. De plus, d'autres bactéries symbiotiques étaient favorisées par les poudres de fruits entiers : Muribaculaceae, Dubosiella newyorkensis et Eggerthellaceae. Fait intéressant, les fibres de canneberge inhibaient également les pathogènes, favorisaient des bactéries dégradant les polyphénols et réduisaient les triglycérides hépatiques chez les souris obèses. Ces résultats mettent en évidence le potentiel des polyphénols, même lorsqu'ils sont associés aux fibres, à atténuer les désordres métaboliques. Le deuxième chapitre s'intéresse à identifier les catégories de polyphénols impliquées dans l'accroissement du nombre de bactéries symbiotiques et particulièrement d'A. muciniphila. Les souris soumises à une diète obésogène ont été traitées avec un extrait de bleuet ou trois de leurs fractions polyphénoliques : F1, riches en anthocyanes et en acides phénoliques; F2, riche en oligomères de proanthocyanidines (PACs) ainsi qu'en flavonols; et F3 riches en polymères de PACs. Ces sous-fractions ont été administrées aux souris dans les mêmes concentrations que celles retrouvées dans l'extrait entier. Globalement, les fractions polyphénoliques ont restauré l'épaisseur de la couche de mucus, mais particulièrement les fractions riches en PACs ont significativement stimulé A. muciniphila, tout en améliorant la proportion de cellules caliciformes et le métabolisme du glucose chez les souris obèses. Enfin le dernier chapitre s'intéresse aux mécanismes par lesquels les polyphénols favorisent la croissance de A. muciniphila dans l'intestin. Des cultures d'A. muciniphila ont donc été effectuées dans des milieux enrichis en polyphénols afin d'évaluer les gènes impliqués dans le métabolisme cellulaire et dans la résistance aux antimicrobiens; les pompes à efflux non spécifiques, les polysaccharides capsulaires (CPS), les exopolysaccharides (EPS), les transporteurs de type ABC-2 et de resistance-nodulation-cell division (RND) ont joué un rôle crucial dans la résistance et l'adaptation de la bactérie aux polyphénols. La croissance d'A. muciniphila n'a pas été inhibée par l'extrait de canneberge entier ni par ses fractions polyphénoliques, mais elle a été stimulée par l'urolithine-A. Cette expérience in vitro a démontré que les polymères de PACs favorisent davantage les mécanismes d'adaptation antimicrobienne impliqués dans la protection des parois cellulaires et la régulation énergétique chez Akkermansia. Parallèlement à l'urolithine-A, les polymères de PACs ont induit la production du CPS et du EPS chez A. muciniphila. Ces CPS/EPS pourraient contribuer aux rôles immunomodulateur et anti-obésité d'A. muciniphila et par conséquent constituer des postbiotiques prometteurs. Cette thèse démontre la sélectivité des polyphénols, principalement des PACs, dans l'inhibition des pathogènes associés à l'obésité et dévoile les mécanismes moléculaires qui sous-tendent leurs effets prébiotiques sur A. muciniphila. / The link between gut microbiota, diet and metabolic diseases is now established. Polyphenols from berries and other dietary sources have been shown to inhibit opportunistic pathogens and stimulate symbiotic bacteria, particularly Akkermansia muciniphila in humans and animals. A. muciniphila is a mucus-living bacterium shown to contribute to the intestinal homeostasis and to drive beneficial immune and metabolic response in the host. However, it is not yet known how polyphenols can selectively affect A. muciniphila from in vivo studies, since regular metagenomic analysis of the gut microbiota only provide a partial picture of the mechanisms involved. This thesis aims to determine, through in vivo and in vitro approaches, the prebiotic effect of polyphenols and how they affect the physiology and intestinal morphology and the ecological niche of Akkermansia in obesogenic diet-fed mice. Particularly, it focusses on the molecular capacity of A. muciniphila to induce defence mechanisms and adapt to distinct polyphenolic fractions. In the first chapter, in order to assess which constituent of berries was responsible for the prebiotic action, we compared the effect of the dietary supplementation with polyphenol-rich cranberry and blueberry fruit powders to their respective fibrous fractions (cell wall polysaccharides) of high-fat high-sucrose (HFHS) fed mice for 8-weeks. We demonstrated that the polyphenols from cranberry and blueberry fruit powders are mainly responsible for the selective prebiotic effects on A. muciniphila rather than their fibre-rich fractions. Both cranberry and blueberry whole fruit powders inhibited HFHS-induced pathobionts associated with obesity. A functional redundancy analysis revealed that the gut microbiota functions of obese mice were remarkably changed by polyphenol-rich whole cranberry powder, restoring it back to that observed in lean mice; that is, they presented lower body weight and energy efficiency as compared to untreated mice. Furthermore, other symbiotic bacteria were influenced by polyphenol-rich berry powders, notably Muribaculaceae, Dubosiella newyorkensis, and the polyphenol-degrading Eggerthellaceae; these mice presented a lower body weight and energy efficiency as compared to untreated mice. Surprisingly, cranberry fibrous fraction also inhibited pathobionts and promoted polyphenol-degrading families and reduced the hepatic triglycerides level in HFHS-fed mice. Altogether, these findings highlight the role of polyphenols associated with fibres, in attenuating obesity. The second chapter aimed to identity which polyphenolic category was mostly responsible for the prebiotic effect and the abundance of A. muciniphila. HFHS-fed mice were treated with a whole blueberry extract and with the three constitutive polyphenolic fractions: F1, rich in anthocyanins and phenolic acids, F2, rich in oligomeric proanthocyanidins (PACs) and flavonols, and F3 rich polymeric PACs. These sub-fractions were administered to mice at the same concentration as encountered in the whole extract. All in all, the polyphenolic fractions restored the mucus thickness, but the PAC-rich fractions besides stimulating A. muciniphila, increased the proportion of goblet cells and improved the glucose homeostasis in obese mice. Finally, the third chapter looks at the mechanisms by which polyphenols promote the growth of A. muciniphila. Growing assays of A. muciniphila were carried out in polyphenols enriched media in order to assess the expression of genes involved in cell metabolism and antimicrobial resistance. Genes coding for multidrug efflux pumps, capsular polysaccharide (CPS) family, exopolysaccharides (EPS), and ABC-2 type and resistance-nodulation-cell division (RND) transporters were shown to play a crucial role in allowing the bacteria to withstand the different cranberry polyphenolic fractions and adapt to the stress they caused. A. muciniphila growth was not inhibited by the whole cranberry extract neither by its polyphenolic fractions, but enhanced by the phenolic metabolite urolithin-A. Moreover, we showed that the polymeric PACs were triggering most intensively the antimicrobial adaptation mechanisms involved in cell-wall protection and energy management in A. muciniphila. Both of these fractions up-regulated CPS and EPS in A. muciniphila. CPS/EPS secretion in presence of polyphenols might represent promising post-biotic products, possibly involved in the immune modulatory and anti-obesity potential by A. muciniphila. Altogether, this thesis demonstrates for one of the first times that berry polyphenols and their PAC-rich fractions are responsible for the prebiotic-like effect on A. muciniphila, and the inhibition of specific pathobionts associated with obesity and unveils the molecular mechanisms underpinning the resilience of this bacterium to phenolics.

Initier la marche vient naturellement pour tout être vivant qui se déplace. Malgré cette apparente facilité, cet acte nécessite une interaction complexe entre différentes régions du cerveau et la moelle épinière. Une de ces régions a été découverte dans le mésencéphale et a été identifiée il y a maintenant 50 ans comme la région locomotrice mésencéphalique. En effet, la stimulation électrique de cette région engendre de manière systématique l’initiation de la locomotion dans de nombreuses espèces animales. Malgré tout, la localisation anatomique précise et l’identification des populations neuronales de cette région sont un sujet de débat encore aujourd’hui. Dans notre projet, nous avons utilisé les outils optogénetiques accessibles chez la souris afin de stimuler spécifiquement les populations glutamatergiques ou cholinergiques des deux noyaux qui constituent la région locomotrice mésencéphalique, le noyau cunéiforme (CnF) et le noyau pedonculopontin (PPN). Nous avons découvert que nous ne pouvions initier la marche en stimulant seulement les neurones glutamatergiques du noyau cunéiforme, indiquant ainsi que ces neurones constituent le corrélat anatomique de la région locomotrice mésencéphalique. Étant donné l’intérêt clinique de la stimulation profonde chez des patients parkinsoniens, épileptiques ou médullaires, il paraît d’autant plus urgent de définir la localisation et les fonctions précises des populations neuronales contribuant à cette région fonctionnelle. / The act of initiating locomotion comes naturally to every living and moving the animal. Despite this apparent easiness, this act relies upon a complex neuronal interaction between brain regions and the spinal cord. One of those regions was found in the brainstem and has been identified 50 years ago as the mesencephalic locomotor region. Indeed, electrical stimulation of this region consistently leads to the initiation of locomotion in many species. However, the precise anatomical location and neuronal composition responsible for this effect on locomotion remained a matter of debate for years. Here, using neuronal specific optogenetic stimulation in mice, we stimulated either the glutamatergic or the cholinergic population in the two proposed nuclei that form the MLR (cuneiform and pedunculopontine nuclei, CnF and PPN). We simultaneously recorded kinematics and EMG activity and found that we could only reliably induce locomotion when stimulating the glutamatergic neurons of the CnF, therefore establishing those neurons as the correlates of the MLR. Considering that the MLR is being tested as a deep brain stimulation target for disease ranging from Parkinson to epilepsy and spinal cord injury, it seems even more urgent to ascertain precisely its anatomical location and physiological role.