L’anémie de Fanconi (AF) est une maladie infantile multigénique et complexe. Les enfants atteints d’AF souffrent d’une insuffisance médullaire progressive potentiellement mortelle. En plus du phénotype hématologique, les enfants souffrant d’AF présentent de nombreuses malformations congénitales incluant le système nerveux central et une prédisposition accrue aux cancers particulièrement de type leucémique. Plusieurs gènes associés à la maladie ont été identifiés mais leur fonction dans l’étiologie de la maladie demeure inconnue. La présence d’une mutation dans l’un des gènes Fanconi entraine une perte progressive des cellules souches hématopoïétiques (CSH) menant à un épuisement médullaire et favorisant l’apparition de leucémies. Les protéines Fanconi forment trois complexes protéiques distincts qui participent de manière séquentielle dans une voie de signalisation en réponse aux dommages à l’ADN. La protéine Fanconi Anemia de groupe C, ou FANCC, est une composante du complexe majeur de cette voie Fanconi. Outre son rôle dans la voie Fanconi et dans les mécanismes de signalisation en réponse aux dommages à l’ADN, FANCC est connue pour son implication dans la mort cellulaire programmée, la détoxification des radicaux oxygénés et la réponse aux cytokines. Afin d’identifier la fonction de la protéine FANCC dans les mécanismes de développement, nous avons procédé à un criblage d’une banque d’ADNc et identifié certains partenaires biochimiques de FANCC tel le récepteur de la Netrine-1, uncoordinated-5A (UNC5A). Puisque le récepteur UNC5A a une fonction de signal de survie cellulaire et est impliqué dans les mécanismes de croissance neuronale, nous avons étudié le rôle de l’interaction FANCC-UNC5A dans les mécanismes de différenciation neuronale. Nos résultats indiquent que FANCC régule la fonction pro-apoptotique de UNC5A. Lorsque FANCC est surexprimée, les cellules retardent leur entrée en apoptose tandis qu’en absence de FANCC, UNC5A favorise l’entrée en apoptose. De plus, nos résultats indiquent que FANCC conjointement à UNC5A promeut la neurogénèse; FANCC et UNC5A colocalisent dans les neurites cellulaires. Globalement, nos résultats suggèrent que FANCC par le biais de UNC5A joue un rôle important dans la mort cellulaire et la croissance axonale. Ainsi, une dérégulation de l’interaction FANCC-UNC5A chez les patients souffrent de FA pourrait expliquer certains aspects cliniques notamment les anomalies de développement. / Fanconi anemia (FA) is a recessive syndrome characterized by diverse clinical symptoms including progressive bone marrow failure, various congenital abnormalities, chromosomal instability and predisposition to malignancies. Studies of the canonical FA pathway have focused on the mechanism of repair of DNA cross-linking damage. However, some data suggest that FA proteins may have other functions besides DNA damage signaling events, and these functions may explain some of the disease phenotypes such as defects in hematopoiesis and congenital malformations. For instance, FANCC, which is predominantly located in the cytoplasm, has multifunctional roles and is an anti-apoptotic regulator. In addition to its function as a repulsive mediator in neural development, UNC5A, the receptor for the axon guidance molecule Netrin-1, has also been proposed to be a “dependence receptor” that triggers apoptosis in the absence of its ligand. Here, we identified a novel interaction of UNC5A with FANCC and showed that FANCC positively regulates UNC5A-mediated apoptosis. Under conditions of FANCC overexpression, apoptosis is decreased, whereas the absence of a functional FANCC protein increases UNC5A-mediated apoptosis. Furthermore, FANCC and UNC5A function as a complex in neurogenesis; they co-localize at synapses formed by neurites, and FANCC is required for the promotion of neuronal outgrowth by UNC5A. Based on these findings, we propose that FANCC plays a key role in tissue morphogenesis by either delaying UNC5A-mediated apoptosis or positively impacting the expression of UNC5A. Under FANCC-deficient conditions, dysregulation of the UNC5A signal pathway can lead to developmental defects such as those seen in FA patients.

Thèse de doctorat : Biomécanique : Paris 12 : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre.

Reproduction de : Thèse doctorat : Biologie : Lyon 1 : 2004. / Titre provenant de l'écran titre. 792 Réf. bibliogr.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. [112]-136. Publié aussi en version électronique.

La survie d'un individu repose essentiellement sur sa capacité d’adaptation à des conditions de vie en constante évolution. Il existe une grande variabilité entre les individus concernant leur réponse au stress chronique, définissant le concept de résilience. Il s’agit d’un mécanisme d'adaptation actif correspondant à la capacité d'un individu à éviter les conséquences négatives sociales, psychologiques et biologiques d'un stress extrême, qui compromettraient son bien-être psychologique ou physique. Le phénomène est complexe et fait intervenir de nombreuses structures cérébrales et de nombreux neurotransmetteurs. Parmi les systèmes neuropeptidergiques, les opioïdes endogènes, comme les enképhalines (ENKs), seraient des cibles potentiellement impliquées dans ces variations naturelles et pourraient ainsi, être un élément déterminant de la capacité d'adaptation individuelle, au cours de l'exposition au stress chronique. Dans une précédente étude de l’équipe du Dr Guy Drolet, il avait été démontré que les niveaux d'expression de l'ARNm des ENKs étaient diminués dans le noyau basolatéral de l’amygdale (BLA) chez les rats vulnérables après un stress chronique de défaite sociale (SCDS). De plus, l’inhibition des ENKs dans la BLA permettait de reproduire un phénotype de vulnérabilité chez le rat, démontrant ainsi le rôle prépondérant de la circuiterie des ENKs dans le développement de la résilience. Cette thèse a pour objectif principal de comprendre la contribution dans la résilience au stress chronique du circuit des ENKs via les récepteurs opioïdergiques Delta (DOPr), tant au niveau neuroanatomique que fonctionnel. Nous avons, tout d’abord, examiné par hybridation in situ, les niveaux d’expression des ENKs dans la BLA chez la souris après un SCDS : comme chez le rat, les souris vulnérables présentaient une diminution de l’ARNm des ENKs dans la BLA par rapport aux animaux résilients et contrôles. Ce résultat confirme une conservation entre les rongeurs concernant l’implication des ENKs dans la résilience. Par la suite, nous avons évalué les niveaux d’expression de DOPr dans les structures cibles de la BLA. Nous avons spécifiquement ciblé l’hippocampe qui entretient un dialogue privilégié avec l’amygdale dans la réponse au stress et dans lequel, DOPr est fortement exprimé. L’expression de l’ARNm de DOPr était réduite dans la région CA1 de l'hippocampe ventral (CA1-vHPC) chez les souris vulnérables tandis que le niveau était maintenu chez les animaux résilients comme chez les témoins. Afin de disséquer l’importance de la signalisation DOPr dans le développement de la résilience, une activation pharmacologique a été effectuée : l’administration d’un agoniste de DOPr, le SNC80, dans la circulation systémique, a augmenté la proportion de souris résilientes après le SCDS. Dans un second temps, nous avons fait l’hypothèse que le maintien du niveau d’expression de DOPr au niveau du CA1-vHPC permettait de maintenir un statut oxydatif contrôlé dans les neurones, conduisant au phénotype de résilience. En effet, le rôle neuroprotecteur de l’activation de DOPr contre les dommages oxydatifs cellulaires (i.e. stress oxydatif, SO) a été démontré dans différents contextes, notamment chez le rat ischémique. Nous avons ainsi observé des marqueurs du SO - comme les neurones « sombres » ou la dilatation du réticulum endoplasmique - par microscopie électronique à transmission (MET) après un SCDS, avec ou sans traitement au SNC80. Nous avons spécifiquement ciblé les neurones excitateurs et inhibiteurs du CA1-vHPC. Nous avons pu mettre en évidence que le SNC80 diminuait la proportion de certains marqueurs du SO, autant chez les animaux résilients que vulnérables, tandis que pour d’autres marqueurs, il restaurait les dommages oxydatifs induits par le SCDS, uniquement chez les vulnérables. Enfin, une étude ultrastructurelle des mitochondries - comme leur nombre et leur taille - par MET, a confirmé ces résultats où le SNC80 restaure les effets délétères du stress uniquement chez les souris vulnérables. Ces résultats ont permis de démontrer que l’activation de la signalisation DOPr est responsable de la résilience en maintenant un statut oxydatif contrôlé dans les neurones excitateurs et inhibiteurs du CA1-vHPC. Pour finir, une étude moléculaire a été effectuée par western blot, dans l’hippocampe total, afin de déterminer la cible moléculaire de DOPr impliquée dans le SO permettant la résilience. Les complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale et des enzymes antioxydantes ont été ciblés. L’activation de DOPr a résulté en une diminution de l’expression de certains complexes sans dévoiler la cible moléculaire exacte de DOPr permettant la résilience au stress chronique. Collectivement, ces études proposent un nouveau mécanisme par lequel la signalisation ENK-DOPr permettrait le développement de la résilience au stress chronique en favorisant un état oxydatif contrôlé dans les neurones de l'hippocampe. / The survival of an individual is essentially based on his ability to adapt to ever-changing living conditions. There is a great variability among individuals regarding their response to chronic stress, defining the concept of resilience. Resilience is an active coping mechanism corresponding to an individual's ability to avoid the negative social, psychological and biological consequences of extreme stress that would compromise their psychological or physical well-being. The phenomenon is complex and recruits many brain structures and several neurotransmitters. Among the neuropeptidergic systems, endogenous opioids, such as enkephalins (ENKs), could be potential targets involved in the occurrence of these natural variations and could thus be a crucial determinant of an individual’s capacity to adapt to chronic stress. In a previous study by Dr Guy Drolet's team, ENK mRNA expression levels were shown to be decreased in the nucleus of basolateral amygdala (BLA) in vulnerable rats after chronic social defeat stress (CSDS). In addition, the inhibition of ENKs in the BLA reproduced this vulnerability phenotype in rats, thus demonstrating the preponderant role of the ENK circuitry in the development of resilience. The main objective of this thesis was to investigate the contribution of the ENKs circuit via the Delta opioid receptors (DOPr) in the chronic stress resilience, both at the neuroanatomical and functional levels. We first examined, by in situ hybridization, the expression levels of ENKs in BLA in mice after CSDS: as in rats, susceptible mice showed a decrease in ENK mRNA in BLA compared to resilient and controls animals. This result confirmed the implication of the ENKs in resilience in rodents. Subsequently, we evaluated the expression levels of DOPr in the target structures of the BLA. We specifically targeted the hippocampus, which maintains a privileged dialogue with the amygdala in the response to stress and in which DOPr is strongly expressed. DOPr mRNA expression was reduced in the ventral hippocampal CA1 region (CA1-vHPC) in vulnerable mice while the level was preserved in both resilient and control animals. In order to dissect the importance of DOPr signaling in the development of resilience, pharmacological activation was performed: the administration of a DOPr agonist, SNC80, into the systemic circulation, increased the proportion of resilient mice after the CSDS. In a second step, we hypothesized that the maintenance of DOPr mRNA expression in CA1-vHPC allowed the preservation of a controlled oxidative status in neurons, leading to the phenotype of resilience. Indeed, the neuroprotective role of DOPr activation against cellular oxidative damages (i.e. oxidative stress, OS) was demonstrated in different contexts, particularly in ischemic rats. Thus, we observed markers of OS - such as dark neurons and endoplasmic reticulum dilation - by transmission electron microscopy (TEM) after CSDS, with or without SNC80 treatment. We specifically targeted excitatory and inhibitory neurons of CA1-vHPC. We were able to demonstrate that the SNC80 decreased the proportion of some OS markers in both resilient and vulnerable animals, while for other markers, it restored CSDS-induced oxidative damages only in vulnerable mice. Finally, an ultrastructural study of mitochondria by TEM, confirmed these results where the SNC80 restored the deleterious effects of stress only in vulnerable mice. These results demonstrated that activation of DOPr signaling is responsible for resilience by the preservation of a controlled oxidative status in excitatory and inhibitory neurons of CA1- vHPC. Finally, a molecular study was performed by western blot, in the total hippocampus, to determine the molecular target of DOPr involved in OS, allowing stress resilience. Complexes of the mitochondrial respiratory chain and antioxidant enzymes were measured. The activation of DOPr showed a decrease in the expression of certain complexes without revealing the exact molecular target of DOPr allowing resilience to chronic stress. Overall, these studies propose a novel mechanism by which ENK-DOPr signaling promotes resilience to chronic stress by enhancing a controlled oxidative status in hippocampal neurons.

La polyarthrite rhumatoïde (PR) est l’une des maladies auto-immunes qui atteint les articulations. Les symptômes principaux de la PR incluent une inflammation chronique de la synoviale dépendante de diverses cytokines et chimiokines inflammatoires, ainsi que de nombreux médiateurs de caractère lipidique, sécrétés par les cellules immunitaires et par les synoviocytes. L’acide lysophosphatidique (LPA) et son enzyme productrice, l’autotaxine (ATX) ont été détectés dans le liquide synovial. Les niveaux des ARNm de deux des six récepteurs du LPA, soit LPA1 et LPA3, sont aussi plus élevés dans les fibroblastes synoviaux des patients PR comparé à ceux d’arthrose ou suite avec une incubation avec le TNFα. Le LPA est aussi reconnu pour sa capacité à induire une production de cytokines et de chimiokines par des synoviocytes de type B (RAFLS) provenant de patients PR, ainsi que dans le modèle murin de poche d’air. D’ailleurs, la pré-incubation avec le facteur de nécrose tumorale alpha (TNFα) in vitro ou bien in vivo rehaussa cette sécrétion de cytokines et de chimiokines induite par la LPA. Dans le cadre de cette étude, nous avons démontré qu’une chimiokine appelée CXCL13 est impliquée dans le recrutement lymphocytaire induit par le LPA après une pré-incubation au TNFα, dans le modèle de poche d’air. Le mécanisme par lequel le LPA peut faire sécréter des cytokines et des chimiokines et par lequel la TNFα peut contribuer à une superproduction de cytokines et de chimiokines dépendante du LPA a aussi été investigué. Nos résultats indiquent que la p38MAPK, la cascade signalétique ERK-MSK-CREB, la Rho kinase, et la PI3K sont toutes des voies de signalisation stimulées par le LPA qui modulent une sécrétion de l’interleukine-8 (IL-8) chez les synoviocytes de type B. En revanche, nous avons remarqué que la sécrétion de l’IL-8 par les synoviocytes stimulés par le LPA devenait insensible aux inhibiteurs des dites kinases lorsque traités au préalable au TNFα. Il n’en demeure pas moins qu’une inhibition simultanée de la p38MAPK et d’ ERK a mené à une diminution efficace de la sécrétion de l’IL-6 et de l’IL-8. Cette étude a permis de mieux comprendre le mécanisme de la réponse inflammatoire déclenchée par le LPA et d’identifier les principales voies de signalisation intracellulaire contribuant à la sécrétion de cytokines et de chimiokines en présence ou en absence de TNFα. Le travail pourrait avoir des retombées majeures en ce qui concerne les stratégies pour développer des drogues ciblant l’axe ATX-LPA et les kinases mentionnées ci-dessus pour le traitement de la polyarthrite rhumatoïde. / Rheumatoid Arthritis (RA) is one of the most severe inflammatory arthritides. The main features of RA include chronic inflammation in the synovium mediated by inflammatory cytokines and chemokines as well as lipid mediators, secreted by immune cells and synoviocytes. Lysophosphatidic acid (LPA), a monoacyl phospholipid mediator, and its producing enzyme autotaxin (ATX) were detected in synovial fluid. LPA1 and LPA3 receptor mRNA levels were also higher in synovium from RA patients than from normal individuals. LPA was previously reported to induce cytokine and chemokine production in RA fibroblast-like synoviocytes (RAFLS) and in a mouse air pouch model. In addition, TNFα pretreatment in vivo or in vitro enhanced this cytokine and chemokine secretion induced by LPA. In this study, we demonstrated that an LPA-induced chemokine named CXCL13 is also involved in LPA-induced leukocyte recruitment in the mouse air pouch model after TNFα pretreatment. The mechanism whereby LPA induces cytokine/chemokine secretion and whereby TNFα pretreatment induces cytokine/chemokine super-production mediated by LPA was also investigated in this study. Our data demonstrated that p38MAPK, the ERK-MSK-CREB axis, Rho kinase, and PI3K were all involved in the LPA signaling resulting in IL-8 secretion in RAFLS. However, we found that, after pretreatment with TNFα, LPA-induced IL-8 secretion became insensitive to inhibitors of those kinases mentioned above. Notwithstanding, blocking both the p38MAPK and ERK pathways could effectively decrease IL-8 and IL-6 secretion. This study allowed a deeper understanding of the mechanism of the LPA-induced inflammatory response, including the signal pathways regulating cytokine/chemokine secretion with or without the exacerbating effect of TNFα. The study may have important implications for the development of drugs targeting ATX-LPA axis and the aforementioned signaling pathways for the treatment of RA.

Les épithéliums recouvrent l’ensemble des surfaces et des cavités internes du corps humain. Le fonctionnement des cellules épithéliales repose sur la répartition des constituants cellulaires au sein de compartiments distincts : un compartiment apical, un compartiment latéral, et un compartiment basal : c’est ce que l’on appelle la polarité apico-basale. Plus de 80 % des cancers proviennent d’un dérèglement des cellules épithéliales. De plus, la polarité épithéliale est perdue lors des stades avancés du cancer, suggérant qu’elle contribue activement à la progression tumorale. C’est pourquoi il apparaît crucial de mieux comprendre les mécanismes qui régulent la polarité épithéliale. La polarité est assurée par un ensemble de protéines réparties au sein des différents compartiments et agissant sous forme de modules très dynamiques. Un de ces modules est articulé autour de la protéine CRB3, qui agit comme un déterminant apical essentiel des cellules épithéliales. L’expression de CRB3 est perdue dans de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses en culture, suggérant que CRB3 pourrait détenir des fonctions inhibitrices de certains processus liés à l’avancement tumoral. Cependant, l’impact fonctionnel de la perte de CRB3 dans ces lignées cancéreuses reste encore peu connu, tout comme les mécanismes signalétiques agissant en aval de CRB3. Les travaux présentés dans cette thèse mettent en lumière de nouvelles évidences concernant le rôle fonctionnel de la perte de CRB3 dans différentes lignées cellulaires cancéreuses. Plus précisément, nous montrons que CRB3 détient un rôle signalétique important lui conférant une fonction à la fois dans la morphogenèse épithéliale, mais également dans le maintien de l’intégrité épithéliale. Dans un premier temps, nous montrons que la ré-expression de CRB3 dans des cellules cancéreuses d’origine épithéliale permet le rétablissement d’une morphologie de type épithéliale, en lien avec l’organisation d’un réseau circonférentiel d’acto-myosine. Nous identifions également le sentier signalétique activé en aval de CRB3 et menant à l’activation de la petite GTPase RhoA, nécessaire au remodelage de la morphologie et du réseau d’acto-myosine des cellules cancéreuses. Ce sentier semble notamment jouer un rôle important en aval de CRB3 pour limiter la migration cellulaire. Ensuite, nous montrons que CRB3 contrôle différents sentiers signalétiques, et notamment la voie ERK MAP Kinase, une voie de signalisation fortement dérégulée dans le cancer. Bien que le rôle fonctionnel de cette régulation soit encore inconnu, elle pourrait contribuer à limiter la progression tumorale en aval de CRB3. Enfin, nous montrons que la perte d’expression de Crb3 chez la souris induit une mortalité périnatale associée à des défauts de morphogenèse épithéliale, indiquant que Crb3 est requise pour la viabilité des souris et le développement des structures épithéliales. L’ensemble de ces travaux contribue à une meilleure compréhension des mécanismes liant la perte de la polarité épithéliale à l’avancement du processus tumoral, et vise à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour lutter contre le développement de cancers.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Thèse en cotutelle : « Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Université de Carthage, Tunis, Tunisie » / Depuis des décennies, l'hormone synthétisée et sécrétée naturellement par la glande pinéale appelée « mélatonine » a fait son entrée dans le monde scientifique. Les études ont montré que le rythme de sécrétion de la mélatonine dépend de la photopériode, cette dernière étant influencée par la saison. Chez les petits ruminants, la mise en veilleuse de la fonction de reproduction pour une période de l'année est désignée par la reproduction saisonnée. L'information photopériodique est traduite en termes de variation de la durée de sécrétion de la mélatonine. Chez l'espèce ovine, des études ont montré que la mélatonine régule indirectement l'axe gonadotrope en modulant la sécrétion de GnRH. Cette modulation se fait à travers les récepteurs spécifiques à la mélatonine MT1 et MT2. Cependant, il existe des variations considérables dans la densité et l'emplacement de l'expression des récepteurs de la mélatonine entre les espèces. Chez les animaux saisonniers, la mélatonine est impliquée dans la fonction ovarienne en activant des récepteurs multiples et des voies de signalisation de différents types de cellules cibles, en particulier les cellules de la thèque et de granulosa. La confirmation de la présence de cette hormone avec des quantités plus élevées au niveau du liquide folliculaire que dans le plasma a encouragé les chercheurs à tester son rôle spécifiquement au niveau du follicule ovarien. Dans un premier temps, cette thèse s'intéresse à comprendre l'effet de la mélatonine sur une culture de cellules de granulosa à travers une prédiction des principales voies de signalisation impliquées par la mélatonine dans la manipulation des signaux métaboliques au sein des follicules ovariens au stade antrale. L'objectif étant d'étudier la réponse folliculaire à la mélatonine au niveau de l'expression des gènes en utilisant l'outil de séquençage à haut débit. Nous avons constaté une image transcriptomique différente pour la culture des cellules de granulosa traitées avec de la mélatonine comparée à la culture non traitée. De plus, l'analyse des gènes différentiellement exprimés et des principales voies biologiques y étant associée nous ont démontré que cette hormone agit à travers la voie PKB/mTOR pour reprogrammer le métabolisme des cellules de granulosa afin de maintenir une lente croissance et différenciation ainsi que de prévenir l'atrésie folliculaire. Dans un second temps, cette thèse s'intéresse à la caractérisation des voies de signalisation activées, via les récepteurs spécifiques MT1 et MT2, dans la médiation de l'effet de la mélatonine au niveau des cellules de granulosa humaines. En utilisant des agonistes et des antagonistes spécifiques aux deux récepteurs, cette étude a permis de mettre en évidence un rôle clair du récepteur MT1 dans la médiation de l'effet antiproliférative de la mélatonine, via la voie PKB. Dans un troisième temps, cette thèse s'intéresse aussi à comprendre l'effet de la mélatonine à travers son récepteur MT1 sur le cycle reproductif chez les petits ruminants. Cette étude consiste à établir le lien entre les polymorphismes existants au niveau du récepteur MT1 et la saisonnalité de reproduction chez 77 brebis de deux races ovines locales en Tunisie, la Barbarine (B) et la Queue Fine de l'Ouest (QFO). Cette étude nous a permis de trouver certaines mutations au niveau du gène de récepteur à la mélatonine MT1 chez ces brebis, spécifiquement les SNPs liés au caractère saisonnier de la reproduction chez d'autres races ovines dans le monde. Les analyses statistiques nous ont prouvé que les brebis de la race B de génotype G/G et G/A qui sont les moins sensibles à la photopériode et répondent rapidement à l'effet bélier que les brebis de génotype A/A, ce qui nous laisse conclure que les brebis de la race (B) ont un anœstrus moins profond que les brebis de la race QFO. Globalement, les résultats de ces études suggèrent un aperçu global de l'action de la mélatonine au niveau des cellules de granulosa humaine tout en améliorant les connaissances sur le rôle de ses récepteurs spécifiques MT1 et MT2 ainsi que les principaux réseaux de signalisation impliqués à la suite de leur activation. Cette thèse permet de mettre en lumière les différents polymorphismes au niveau du gène de récepteur MT1 chez deux races ovines et révèle également une certaine sensibilité d'une race plus que l'autre à la photopériode. Ces résultats servent à optimiser les programmes d'amélioration génétique de reproduction et à éclaircir la réponse génomique des cellules de la granulosa humaine sur l'échelle transcriptomique. / For decades, the hormone synthesized and secreted naturally by the pineal gland called melatonin has entered the scientific world. This sleep hormone, which was discovered in 1960, has attracted the attention of researchers who have begun to explore more and more about its effects on animals. Studies have shown that the melatonin secretion rate depends on the photoperiod, which is influenced by the season. In nature, the seasonal variation in climate and food availability are important parameters in which, different animal species must adapt to survive well. In small ruminants, the dormancy of the reproductive function for a period of the year is referred to as the seasonal breeding. The photoperiod information is translated in terms of variation during the secretion of melatonin. In sheep, melatonin indirectly regulates the gonadotropic axis by modulating GnRH secretion. This modulation is done through melatonin-specific receptors MT1 and MT2. However, there are considerable variations in the density and location of melatonin receptor expression among species. In seasonal animals, melatonin is involved in ovarian function by activating multiple receptors and signaling pathways of different types of target cells, especially theca and granulosa cells. Confirmation of the higher amount of this hormone in the follicular fluid than in the plasma encouraged the researchers to test its role specifically on the ovarian follicle. First, this thesis is interested in understanding the effect of melatonin on a culture of human granulosa cells. It is also intended to predict the main signaling pathways involved with melatonin in the manipulation of metabolic signals within the antral ovarian follicles. The objective of this study is to understand the follicular response to melatonin in terms of gene expression and epigenetic adaptation while using the high-throughput sequencing tool. This relatively simple system could allow exploring the molecular mechanism that acts across generations, it allows the production of a global image of the activated pathways in the presence of melatonin. The foundation of different transcriptomic images for the culture of granulosa cells treated with melatonin than untreated culture. In addition, the analysis of differentially expressed genes and the main biological pathways associated with them showed that this hormone may act through the PKB/mTOR pathway to reprogram granulosa cell metabolism to maintain slow growth and differentiation as well as prevent follicular atresia. In the second stage, this thesis focuses on the characterization of activated signaling pathways, via specific receptors MT1 and MT2, in the mediation of the effect of melatonin in human granulosa cells. The aim was to identify which receptor is most involved in the effect of melatonin using specific agonists and antagonists to the two receptors. This study demonstrated a clear role of the MT1 receptor in mediating the antiproliferative effect of melatonin via PKB pathway by reprogramming the metabolism of human granulosa cells. To understand the effect of melatonin through its MT1 receptor on the reproductive cycle in small ruminants, the third chapter consists in establishing the link between the existing polymorphisms on MT1 receptor gene and the seasonal reproduction of 77 ewes of two local sheep breeds in Tunisia, the Barbarine and the Queue Fine de l'Ouest (QFO). This study allowed us to find certain mutations in the MT1 melatonin receptor gene in ewes of both breeds, specifically, SNPs related to the seasonality of reproduction in other sheep breeds worldwide. Statistical analyses have shown us that the Barbarine ewes with G/G and G/A genotypes are less sensitive to the photoperiod and spread rapidly to the ram effect than ewes with A/A genotype. This leads us to conclude that the Barbarine breed showed to be ready to resume reproductive activity earlier than the QFO ewes at the ram introduction. Overall, the results of these studies suggest a global overview of the melatonin action on human granulosa cells while improving our knowledge on the role of its specific MT1 and MT2 receptors as well as the main signaling networks involved following their activation. This thesis allows us to highlight the different polymorphisms at the level of the MT1 receptor gene in two Tunisian sheep breeds and reveals a certain sensitivity of one breed more than the other to the photoperiod. These results serve to optimize genetic breeding improvement programs and to clarify the genomic response of human granulosa cells on the transcriptomic scale.

La réponse cellulaire aux stimuli extracellulaires est souvent médiée par des voies de signalisation qui agissent en aval des récepteurs transmembranaires, comme les récepteurs tyrosine kinases (RTK). Avec quatorze membres, la famille des récepteurs Eph représente la plus grande famille de RTK chez l'humain. Contrairement aux autres RTK, les ligands des récepteurs Eph, les éphrines, sont des protéines associées à la membrane cellulaire. La signalisation Eph-éprhines est donc principalement impliquée dans des événements de communication qui impliquent des contacts cellule-cellule comme la migration cellulaire, la répulsion et l'adhésion cellule-cellule. Ces événements sont cruciaux pour certains processus biologiques tels le guidage axonal et l'organisation tissulaire dans l'organisme en développement et chez l'adulte. Les récepteurs Eph sont fréquemment surexprimés ou dérégulés dans divers cancers, en particulier dans les plus agressifs et mortels. Récemment, la signalisation Eph-éphrines est devenue une nouvelle cible émergente pour le traitement du cancer. Bien que les fonctions biologiques des récepteurs Eph aient été largement étudiées, notre compréhension des mécanismes moléculaires grâce auxquels les récepteurs Eph régulent des phénotypes cellulaires précis demeure incomplète. Pour mieux comprendre le système de signalisation impliquant les Eph, mes travaux ont porté sur l'identification de nouvelles protéines effectrices en aval des récepteurs Eph et sur l'étude de leurs implications dans les fonctions régulées par les récepteurs Eph. Pour mieux comprendre les complexes de signalisation associés aux récepteurs Eph dans des conditions natives, j'ai appliqué une approche basée sur la spectrométrie de masse (MS), le marquage de proximité BioID. Cela m'a permis de surmonter les limites de l'utilisation d'approches conventionnelles de purification par affinité pour cartographier les interactions protéine-protéine liées aux récepteurs transmembranaires. J'ai obtenu un réseau de signalisation dépendant des récepteurs EphA4, - B2, -B3 et -B4, qui comprend 395 protéines, dont la plupart n'avaient jamais été liées à la signalisation Eph-dépendante. Pour tester la pertinence biologique des partenaires identifiés, j'ai examiné la contribution de 17 candidats en utilisant une approche de perte de fonction dans une expérience de tri cellulaire dépendante des récepteurs Eph. J'ai pu montrer que la déplétion de quelques candidats, incluant la protéine Par3, bloque le tri des cellules. En utilisant la purification par affinité combinée à la MS, j'ai aussi identifié un complexe de signalisation impliquant la kinase C-terminal SRC (CSK), dont le recrutement aux complexes Par3 dépend des signaux des récepteurs Eph. Pour mieux comprendre les interactions protéiques suivant la liaison Eph-éphrine, j'ai effectué des expériences de TurboID. Ces études m'ont permis d'identifier des complexes protéiques associés au récepteur EphA4 lorsqu'il est lié à l'éphrine-B2. J'ai également étudié les interactions protéine-protéine dépendantes de la liaison du récepteur EphB2 aux éphrines-B1 et -B2. Pour explorer si l'interaction d'EphB2 avec ces deux ligands peut mener à une réponse de signalisation inverse différente, j'ai identifié les partenaires de des ephrin-B1/-B2 lorsque stimulés par EphB2. Enfin, j'ai cartographié les réseaux de signalisation dépendants des récepteurs EphA4 et EphB2 sauvages ou kinase-inactifs, ce qui m'a permis de conclure que la perte de leur activité catalytique a conduit à des changements majeurs dans les interactomes dépendants de ces récepteurs. L'ensemble de mes résultats a permis de mieux définir les complexes protéiques dépendants des récepteurs Eph. Mes études ont mené à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents aux récepteurs Eph et de leur contribution dans le processus de délimitation des tissus, un processus souvent perturbé dans des maladies comme le cancer. / The cellular response to extracellular stimuli is often mediated by signaling pathways that act downstream of transmembrane receptors, such as receptor tyrosine kinases (RTKs). With fourteen members, the Eph family of RTKs is the largest in humans. In contrast to other RTKs, Eph receptor cognate ligands, ephrins, are tethered to the cell surface. This results in Eph receptor-ephrin signaling being mainly involved in short-range cell-cell communication events that regulate cell migration, repulsion and cell-cell adhesion. These events are crucial in biological processes such as axon guidance and tissue boundary formation in the developing and adult organisms. Eph receptors are frequently overexpressed or deregulated in a variety of human tumors, especially in the more aggressive and lethal ones. In recent years, the Eph-ephrin signaling system became an emerging new target for cancer treatment. Although a plethora of Eph receptor biological functions have been extensively studied, we still have a vague idea on the molecular mechanisms of Eph receptor signal transduction, underlying how Eph receptors regulate precise cellular phenotypes. To better understand the Eph receptor signaling system, my studies focused on the identification of novel Eph receptor downstream effector proteins and the determination of their requirement for Eph receptor-regulated functions. To unravel Eph receptor-associated signaling complexes under native conditions, I applied a mass spectrometry (MS)-based approach, namely BioID proximity labeling. This allowed me to overcome the limitations of conventional affinity purification approaches for mapping protein-protein interactions of transmembrane receptors. I obtained a composite signaling network from EphA4, -B2, -B3 and -B4 receptors that comprises 395 proteins, most of which not previously linked to Eph signaling. To test the biological relevance of the identified Eph receptor proximity interactors, I examined the contribution of 17 candidates using a loss-of-function approach in an Eph receptor-dependent cell sorting assay. I showed that depletion of a few candidates, including the signaling scaffold Par3, blocks Eph receptordependent cell sorting. Using affinity purification combined with MS, I further delineated a signaling complex involving C-terminal SRC kinase (CSK), whose recruitment to Par3 complexes is dependent on Eph receptor signals. To further elucidate Eph receptor-centric signaling complexes that are formed upon ephrin binding and are affected by Eph receptor catalytic activity I performed TurboID experiments. I systematically mapped ligand stimulation-dependent signaling networks downstream of EphA4 and EphB2 receptors. I dissected the impact of ephrin-B2 stimulation on the formation of EphA4- nucleated proximal protein complexes. Moreover, I showed the differential recruitment of EphB2 partners upon receptor binding to the same subclass of ligands, ephrin-B1 and ephrin-B2. To explore whether the EphB2 interactions with these two ephrin-B ligands elicit different reverse signaling responses, I delineated ephrin-B1/-B2 proximity partners recruited upon EphB2 stimulation. I also determined that the kinase domain of EphA4/-B2 plays a major role in determining the composition of signaling networks around the receptors, as a loss of catalytic activity led to a drastic decrease in a number of interactors with the receptors. Collectively, my definition of Eph receptor signaling networks sheds light on physiologically relevant Eph receptor-centered protein complexes that occur in living cells. These studies will lead to a better understanding of the mechanisms by which Eph receptors transmit signals at the membrane and give insight into how Eph receptor-mediated signaling pathways contribute to boundary formation, a process often disrupted in diseases like cancer.

À l’heure actuelle, il est estimé qu’une personne sur quatre souffrira personnellement d’un trouble de santé mentale au cours de sa vie. Les traitements existants agissent sur les voies de signalisation des monoamines telles que la dopamine et la sérotonine et ce, à différents niveaux. Les voies de signalisation ainsi ciblées détiennent comme point commun leur capacité à moduler la glycogène synthase kinase 3 (GSK3). Cette kinase est aussi bien associée au mode d’action des composés pharmacologiques qu’à l’étiologie même des maladies mentales. Cependant, même si des mécanismes régulateurs de cette kinase et des cibles sont connus, de nombreuses zones de méconnaissance persistent. Parmi les points nécessitant un aprofondissement des connaissances, nous avons ciblés trois pistes d'étude. Dans un premier temps, nous avons voulu investiguer plus en détail la modulation de GSK3 dépendante de la voie des inositols phosphates. Nous avons alors cherché à répondre a deux questions ; Est-ce qu'une modulation directe de GSK3 est observée? Est ce que cette modulation reproduit les paradigmes comportementaux de l'inhibition de GSK3? Cette étude nous a alors permis de mettre en évidence une interaction directe entre GSK3 et l'IP6K1 dans des modèles cellulaires et animaux. De plus, dans le contexte d'animaux IP6K1-KO, la modulation de GSK3 dépendante de la voie des inositols semble reproduire des effets comportementaux associés classiquement à l'inhibition de GSK3, à savoir une diminution de la locomotion et de la sociabilité. Dans une seconde étude, nous avons cherché à entrevoir si une dépendance régionale de l'inhibition de GSK3β était associable avec des modulations de comportements spécifiques. Nous avons donc utilisé un modèle murin FloxGSK3β /CamKIIcre caractérisé comme modèle de délétion totale postnatale de cette isoforme dans le cerveau antérieur (cortex et CA1). L'analyse histologique des cerveaux de ces animaux nous a permis dans un premier de valider le modèle choisi. Par la suite, l'analyse comportementale de ces animaux nous a révélée que la modulation des comportements locomoteurs et pseudo-dépressifs étaient indépendants de l'expression de GSK3β au niveau du cerveau antérieur, par opposition à la modulation des comportements anxieux et sociaux. De plus, la modulation de la résilience dépendante de GSK3β pourraient détenir une composante corticale mais des travaux supplémentaires sont nécessaires avant de confirmer cette hypothèse. Enfin, la troisième étude nous a révélée l'existence d'une nouvelle cible de GSK3β impliquée dans la réponse aux traitements pharmacologiques et la modulation du comportement GSK3β-dépendante. Cette protéine, FXR1P, est montrée comme une cible phosphorylable de GSK3β. Ses niveaux d'expression sont corrélés avec l'activité de cette kinase, que ce soit dans des modèles cellulaires ou murins. De plus, les traitements pharmacologiques modulant GSK3, comme la surexpression directe de FXR1P, reproduisent des paradigmes comportementaux GSK3β-dépendants. De plus, des polymorphismes dans les promoteurs de FXR1P et GSK3β ont montré une association avec la stabilité émotionnelle d'individus humains . Ces données sont autant de faits appuyant le rôle potentiel de cette protéine nouvellement identifiée dans la signalisation de GSK3 modulant le comportement. / Nowadays, it is estimated that one out of four people will suffer from mental illness issues at some point during their life. The existing therapeutic strategies act at different levels on monoaminergic signaling, especially on those pathways engaging dopamine and serotonin. These signaling pathways share the ability to modulate a kinase called Glycogen Synthase Kinase 3, or GSK3. This protein is implicated in the action of therapeutic agents as well as in the aetiology of the disease itself. However, even if some targets and molecular mechanisms regulating GSK3 are characterized, many aspects still remain unclear. Among points necessitating clarification, we have set three research aims. First of all, we have studied more deeply the interaction between the inositol phosphate pathway and GSK3 signaling. Thus, we have posed two main questions; is there a direct modulation of the GSK3 pathway depending on inositol phosphates? And if so, does this modulation reproduce behavioral consequences of GSK3 inhibition? This study allowed us to show a direct interaction between IP6K1 and GSK3 in cellular and animal models. Moreover, using IP6K1-KO animals, we showed that IP6K1-mediated modulation of GSK3 reproduces behavioral outcomes classically associated with GSK3 inhibition: a reduction of locomotion and sociability. In the second study, we have looked if a link between regional GSK3 inhibition and modulation of specific behaviors exists. We employed the FloxGSK3β/CamKIIcre mice model, considered as a total and postnatal deletion of this isoform in the forebrain (cortex and CA1). Histological analysis of brains first allowed us to validate the model. Then, behavioral characterization of this line revealed that, in contrast to anxiety and sociability, locomotion and depressive-like behavior are independent of forebrain GSK3β expression. Furthermore, the implication of cortical GSK3β in the modulation of resilience was not yet fully established and further investigation is warranted. Finally, the third study revealed FXR1P as a new target of GSK3β signaling implicated in behavior and response to pharmacological treatments. Interestingly, FXR1 protein is phosphorylated by GSK3 and its relative expression levels are correlated with GSK3 activity in both cellular and animal models. Moreover, treatments modulating GSK3 and overexpression of FXR1P reproduce behavioral outcomes known as GSK3β-dependant. Finally, polymorphisms in GSK3β and FXR1 promoters are associated with emotional stability in humans. These findings highly suggest the potential role of FXR1P in GSK3 pathways affecting mood and behavior.