Les muscles se forment au cours du développement embryonnaire, principalement grâce aux capacités de prolifération et différenciation des cellules souches musculaires, néanmoins ces capacités sont insuffisantes pour le développement correct des muscles. La formation des muscles est aussi régulée par des signaux provenant de tissus adjacents, parmi lesquels le tissu conjonctif (TC). Plusieurs facteurs de transcription spécifiquement exprimés dans le TC ont été identifiés comme étant impliqués dans la myogenèse caractérisant ainsi le TC comme une source importante de signaux dans le mécanisme de morphogénèse musculaire. Ces observations soulignent l’importance du rôle du TC dans la formation des muscles, cependant la nature moléculaire des mécanismes médiés par le TC reste à ce jour inconnue. L’objectif de ce travail de thèse a été d’établir le rôle des chimiokines CXCL12 et CXCL14 dans l’intéraction entre le TC et le développement musculaire, en utilisant l’embryon de poulet comme modèle. Dans un premier temps, nous avons défini le patron d’expression de CXCL12 et CXCL14 au cours du développement embryonnaire, et avons mis en évidence une corrélation entre la localisation de ces chimiokines et l’expression de gènes spécifiques à différentes sous populations du TC. Afin d’évaluer le rôle potentiel de ces chimiokines dans la différentiation du TC nous avons utilisé des approches de gain de fonction in vitro et in vivo et avons montré que CXCL12 et CXCL14 activent les facteurs de transcription spécifiques à différentes sous population du TC, démontrant ainsi que CXCL12 et CXCL14 régulent la différentiation du TC au cours du développement du membre. De plus, nous avons établit que la voie de signalisation BMP et les forces mécaniques régulent négativement l’expression des chimiokines CXCL12 et CXCL14. Ces résultats caractérisent pour la première fois l’implication de CXCL12 et CXCL14 dans la différentiation du TC.La deuxième partie de ce travail de thèse a visé à caractériser le rôle paracrine de CXCL12 et CXCL14 sur le développement musculaire. Nous avons pu observé que l’un des récepteur de CXCL12, CXCR7, est exprimé dans les cellules musculaires souches et différenciées, dans les ailes d’embryons de poulets. En utilisant des approches de gains et pertes de fonctions, d’une part in vitro dans des cultures primaires de myoblastes de poulets, nous avons montrés que CXCR7 favorise la myogénèse, notamment en régulant la myogénèse, tandis que CXCL12 n’a pas d’impact sur la différentiation musculaire in vitro. De plus nous avons pu constater que CXCL14 inhibe la myogénèse in vitro. Finalement, in vivo, nous avons observé que la surexpression des chimiokines entraîne un développement anormal des muscles tandis que l’expression du récepteur CXCR7 tronqué favorise le développement musculaire, soulignant l’importance de la signalisation CXCL12/14 dans le processus de morphogénèse musculaire medié par le TC. Ces résultats constituent la première démonstration d’une fonction paracrine du TC dans la morphogénèse musculaire via les chimiokines CXCL12 et CXCL14. / Skeletal muscle development mostly relies on intrinsic capacities of muscle progenitors to proliferate and differentiate. However, extrinsic signals arising from non-myogenic cells also contribute to the establishment of functional skeletal muscles. The aim of this PhD project was to investigate the role of connective-tissue (CT) on the development of skeletal muscle, using the chick embryonic limb as a model. We particularly investigated the influence of the two chemokines CXCL12 and CXCL14, which have been previously shown as expressed in limb mesenchyme giving rise to the different types of CTs during development. The involvement of CXCL12 and CXCL14 in limb CT differentiation was studied, as well as the role of these chemokines in skeletal muscle development mediated by CT. We first showed that CXCL12 and CXCL14 display distinct restricted expression patterns in limb CT of chick embryos and demonstrated that CXCL12 promotes the expression of OSR1, OSR2 and COL3A1 genes, three markers of irregular CT, while CXCL14 enhances the expression of a regular CT gene, SCX. In addition, the expression of CXCL12, CXCL14 and their putative CT target genes were all negatively regulated by the anti-fibrotic BMP signalling, but also in the absence of musculoskeletal mechanical forces. These results show for the first time the involvement of CXCL12 and CXCL14 chemokines in the differentiation of CTs. The putative role of both chemokines on CT-mediated myogenesis was then analysed. We observed that CXCR7, one CXCL12 receptor, was expressed both in muscle progenitors and differentiated muscle cells in embryonic chick limbs. Using gain- and loss-of-function approaches in primary cultures of chick limb myoblasts, we revealed that CXCR7 promoted myogenesis by regulating muscle cell fusion, while CXCL12 did not influence muscle differentiation. CXCL14 dramatically inhibits in vitro myogenesis. Functional assays performed in chick embryonic forelimbs in vivo demonstrate that overexpression of CXCL12, CXCR7 or a dominant-negative form of CXCR7 all resulted in abnormal and mispatterned muscles in chick limbs. Similarly, CXCL14 overexpression in chick limb in vivo led to profound anomalies in muscle differentiation. All together, our results demonstrate an essential contribution of CXCL12 and CXCL14 chemokines in CT differentiation and in CTmediated muscle development in embryonic limb. / Die Entwicklung der Skelettmuskulatur beruht auf den Fähigkeiten von myogenen Progenitorzellen. Im Laufe der Entwicklung proliferieren diese, differenzieren zu Myoblasten, die schließlich zu Muskelfasern fusionieren. Zur Bildung der embryonalen Muskulatur werden jedoch darüber hinaus extrinsische Signale von nicht-myogenen Zellen, vor allem Zellen des Bindegewebes, benötigt. Das Ziel dieser Arbeit war, die Rolle des Bindegewebes in der embryonalen Muskelentwicklung der Extremitäten des Hühnerembryos als Modell genauer zu untersuchen. Speziell wurde hier der Einfluss zweier Chemokine untersucht, CXCL12 und CXCL14, von denen bereits vorher gezeigt wurde, dass sie im Mesenchym der sich entwickelnden Extremität exprimiert sind. In dieser Arbeit wurde die Rolle dieser Chemokine sowohl für die Differenzierung des Bindegewebes selbst, wie auch deren Einfluss auf die Muskeldifferenzierung analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl CXCL12 als auch CXCL14 distinkte regionale Expressionsmuster im Bindegewebe der Extremität aufweisen. Funktionell erhöht CXCL12 die Expression von OSR1, OSR2 und COL3A1, dreier Marker für irreguläres Bindegewebe, während CXCL14 die Expression eines Schlüsselmarkers für reguläres Bindegewebe (Sehne), SCX, erhöht. Die Expression von CXCL12 und CXCL14 selbst, wie auch die Expression ihrer putativen Zielgene, wurden demgegenüber durch Stimulation des antifibrotisch wirkenden BMP Signalweges negativ reguliert. Zudem bewirkte eine experimentell induzierte Muskelparalyse im Hühnerembryo eine Herunterregulation von CXCL12 und CXCL14, was bedeutet, dass die Expression beider Gene abhängig von mechanischen Signalen ist. Diese Ergebnisse involvieren zu ersten Mal die Chemokine CXCL12 und CXCL14 in die Differenzierung des Bindegewebes. Im Folgenden wurde die mögliche Rolle beider Chemokine in der Muskelentwicklung analysiert. Es wurde zunächst gezeigt, dass CXCR7, ein Rezeptor für CXCL12, in Muskelvorläufern wie auch differenzierten Muskelzellen in der Extremität des Hühnerembryos exprimiert wird. Durch Funktionsgewinn und –verlust Versuche in primären Myoblasten aus Hühnerembryos konnte gezeigt werden, dass CXCR7 die Muskelbildung durch die Beeinflussung der Zellfusion fördert, während CXCL12 keinen Einfluss hatte. Demgegenüber zeigte CXCL14 eine starke Inhibition des Myogenese in vitro. Die Misexpression von CXCL12, CXCR7 sowie dominant-negative Versionen von CXCR7 in vivo bewirkten eine abnormale Musterbildung der Extremitäten-Muskulatur. Genauso bewirkte die Misexpression von CXCL14 deutliche Veränderungen der Muskeldifferenzierung. Zusammenfassend konnte eine Funktion der Chemokine CXCL12 und CXCL14 in der Differenzierung des Bindegewebes sowie im nicht-Zell autonomen Einfluss des Bindegewebes auf die Muskelentwicklung gezeigt werden.

Le langage est dans son ensemble bien préservé pendant le vieillissement (Meyer & Federmeier, 2010) tandis que la mémoire sémantique peut même s'améliorer (Kavé, Samuel-Enoch, & Adiv, 2009; Prinz, Bucher, & Marder, 2004; Salthouse, 2009; Verhaegen & Poncelet, 2013 ; Wingfield & Grossman, 2006), malgré de nombreux changements neurophysiologiques se produisant dans le cerveau (Grady, Springer, Hongwanishkul, McIntosh, & Winocur, 2006 ; Kemper & Anagnopoulos, 1989 ; Wingfield & Grossman, 2006). Cette thèse se concentre sur la préservation de la mémoire sémantique dans le vieillissement, « l'acte cognitif d'accéder aux connaissances stockées sur le monde » (Binder, Desai, Graves et Conant, 2009) à travers une tâche de jugement sémantique manipulant le contrôle sémantique avec deux niveaux de demande (faible et élevé) et deux types de relations sémantiques (taxonomique et thématique). Nous avons développé une nouvelle tâche variant les niveaux de demande (faible et élevé) chez 39 adultes jeunes et 39 adultes âgés. Plus précisément, les objectifs de notre étude étaient 1) d'identifier si le vieillissement affecte l'activité cérébrale liée à la mémoire sémantique conformément aux prédictions du modèle CRUNCH, à travers une tâche de jugement sémantique à deux niveaux d'exigences. 2) de combler le vide de la littérature sur l'existence et l'évolution des hubs sémantiques dans le vieillissement, à la lumière des théories single hub et dual-hub, en évaluant l'effet du vieillissement sur le rôle des lobes temporaux antérieurs (ATL) et du jonction temporo-pariétale (TPJ) en tant que représentations neuronales des centres sémantiques responsables respectivement du traitement taxonomique et thématique. Une soumission par rapport pré-enregistré (registered report) a été utilisée pour ce projet de recherche. Nos participants, adultes plus jeunes et plus âgés, étaient globalement appariés en termes de réserve cognitive, plus précisément en ce qui concerne le niveau d'éducation et comme le montrent les questionnaires évaluant l'engagement dans des activités cognitivement stimulantes, les tests MoCA et WAIS-III. Les résultats comportementaux ont confirmé que la tâche varie correctement la difficulté de la tâche puisque les taux d'erreur et les temps de réponse (RT) augmentent de manière linéaire avec l'augmentation des exigences de la tâche, à savoir dans la condition de forte demande. Nous avons constaté que la participation à des activités stimulantes sur le plan cognitif avait un impact positif à la fois sur les RT de référence et sur la précision. Nous n’avons pas observé de différence statistiquement significative dans la précision entre les participants jeunes et plus âgés, quelle que soit la condition. Nous avons constaté que des scores plus élevés aux tests WAIS-III et PPTT étaient positivement corrélés avec la précision chez les personnes âgées. En termes de RT, nous avons observé une différence statistiquement significative entre les participants jeunes et plus âgés pour la tâche et les conditions de référence, les adultes plus âgés étant plus lents à répondre en général. Les RT augmentent linéairement avec l'âge du participant. En tant que telle, la tâche de mémoire sémantique a réussi à a) manipuler la difficulté de la tâche sur deux niveaux d'exigences et b) démontrer une performance comportementale invariante selon l'âge pour le groupe plus âgé, comme l'exige le test du modèle CRUNCH (Fabiani, 2012 ; Schneider-Garces et al., 2010). Pour l'objectif n°1, les tests cruciaux du modèle CRUNCH, l'interaction IRMf groupe par difficulté, n'étaient pas cohérents avec les prédictions du modèle. Malgré nos résultats comportementaux, lorsque nous avons comparé directement la condition de faible demande avec la condition de forte demande, il n'y avait pas de différence statistiquement significative dans l'activation entre les conditions de faible et de forte demande. Nous n'avons pas non plus obtenu d'interaction entre tranche d'âge et difficulté. Nous avons obtenu des interactions significatives en comparant les conditions de demande faible et élevée avec la ligne de référence. Au niveau neuronal, indépendamment de l'âge, la tâche de jugement de similarité sémantique a activé un large réseau bilatéral fronto-temporo-pariétal. Pour l'objectif n°2 concernant l'effet de relation sémantique, le contraste de la condition taxonomique avec la condition thématique directement n'a pas trouvé d'activation robuste à un seuil corrigé. La condition taxonomique a donné des résultats intéressants par rapport à la condition de base. Sept groupes distincts dans le cortex fronto-temporo-pariétal ont été activés dans les deux hémisphères, y compris les lobes temporaux antérieurs (ATL) et la jonction temporo-pariétale gauche (TPJ). De plus, l'activation était significative dans le gyrus supérieur frontal gauche, le gyrus angulaire gauche (AG) et le gyrus frontal inférieur (partie orbitale) sur l'hémisphère droit. Cette découverte pourrait être en partie conforme à la théorie du double-hub, qui propose que les ATL bilatéralement et le TPJ agissent comme des hubs sémantiques. Bien que nous n'ayons pas trouvé d'activation significative dans les ATL pendant la condition taxonomique et dans le TPJ pendant la condition thématique, nous avons cependant constaté que dans la condition taxonomique parmi les sept clusters significativement activés, l'activation dans le gyrus frontal supérieur gauche était significativement corrélée avec la performance dans la condition taxonomique pour les deux groupes d'âge. L'activation dans le gyrus temporal moyen droit était également corrélée à l'amélioration des performances, mais cela n'était pas significatif dans le groupe plus âgé. En ce qui concerne la condition thématique, par contraste avec condition de référence, dix groupes distincts ont été activés, y compris la jonction temporo-pariétale (TPJ), alors que les ATL n'ont pas été activés de manière robuste pendant la condition thématique. Plus précisément, les régions activées comprenaient bilatéralement le gyrus angulaire, le gyrus temporal moyen, le gyrus frontal inférieur (partie triangulaire) et le gyrus frontal moyen. Nous visons à poursuivre des analyses supplémentaires pour explorer la relation entre les exigences de la tâche, le type de relation sémantique et la réorganisation neurofonctionnelle liée à l'âge. Cependant, ces résultats relatifs à la préservation avec l'âge des capacités à traiter les différentes relations sémantiques de mots sont associés à un certain nombre de réorganisations neurofonctionnelles. Celles-ci peuvent être spécifiques au traitement de différentes relations sémantiques et de différentes demandes de tâches. Il reste à déterminer si cette réorganisation est induite par les changements structurels du cerveau avec l'âge, ou par l'utilisation accrue de telles relations sémantiques tout au long de la trajectoire de la vie. / Language overall is well preserved in aging (Meyer & Federmeier, 2010) whereas semantic memory may even improve (Kavé, Samuel-Enoch, & Adiv, 2009; Prinz, Bucher, & Marder, 2004; Salthouse, 2009; Verhaegen & Poncelet, 2013; Wingfield & Grossman, 2006), despite numerous neurophysiological changes taking place in the brain (Grady, Springer, Hongwanishkul, McIntosh, & Winocur, 2006; Kemper & Anagnopoulos, 1989; Wingfield & Grossman, 2006). The present study focuses on the preservation of semantic memory in aging, the ‘cognitive act of accessing stored knowledge about the world’ (Binder, Desai, Graves, & Conant, 2009) by means of a semantic judgment task manipulating semantic control with two demand levels (low and high) and two types of semantic relations (taxonomic-thematic). We used a novel task that varied task demands (low versus high) in 39 younger and 39 older adults. More specifically, the aims of this study was 1) to identify whether aging affects the brain activity subserving semantic memory in accordance with the CRUNCH predictions, through a semantic judgment task with two levels of demands (low and high). 2) To bridge the gap in the literature on the existence and evolution of semantic hubs in aging, in light of the dual and single-hub theories, by evaluating the effect of aging on the role of the Anterior Temporal Lobes (ATLs) and the Temporo-parietal junction (TPJ) as neural representations of the semantic hubs responsible for taxonomic and thematic processing, respectively. A submission by registered report was opted for this research project. Our participants, younger and older adults, were overall matched in regards to level of education and as shown in questionnaires assessing engagement in cognitively stimulating activities, MoCA and WAIS-III tests. The behavioral results confirmed that the task was successful in manipulating task difficulty, with error rates and RTs increasing with increasing task demands, namely in the high-demand condition. We found that engaging in cognitively stimulating activities impacted positively on both baseline RTs and accuracy and that higher scores on the WAIS-III and the PPTT tests were positively correlated with accuracy in older adults. There was no statistical difference in accuracy between younger and older participants regardless of the condition, so there was no age effect in accuracy. In terms of RTs, there was a statistically significant difference between younger and older participants for both the task and the baseline conditions, with older adults being slower to respond in general. RTs increased the more the participant’s age increased, which is in line with findings in the literature. As such, the semantic memory task was successful in a) manipulating task difficulty across two levels of demands and b) demonstrating age-invariant behavioural performance for the older group, as requires to test the CRUNCH model (Fabiani, 2012; Schneider-Garces et al., 2010). For objective no 1, the crucial test of CRUNCH model, the fMRI age group by task demand interaction was not found. We did not find statistically significant interaction neither between task demands and age group for RTs or accuracy, nor in regards to brain activation. At the neural level, independently of age, the semantic similarity judgment task activated a large network including bilateral inferior frontal, parietal, supplementary motor, temporal and occipital brain regions, which correspond overall with the semantic network, as suggested in the literature. Region of interest analyses demonstrated task demand effect in these regions, most notably in the left and right inferior frontal gyrus, the left posterior middle temporal gyrus, the posterior inferior temporal gyrus and the pre-frontal gyrus, regions which are typically associated with semantic control requirements. We did not find any significant interactions between task demands and activation in the regions of interest either. Several possible reasons may justify the lack of findings as predicted by the CRUNCH hypothesis. For objective no 2 in regards to the semantic relation effect, the contrast of the taxonomic with the thematic condition directly did not produce any robust activation at a corrected threshold. The taxonomic condition yielded interesting results when contrasted with the baseline one. Seven distinct clusters in the fronto-temporo-parietal cortex were activated across the two hemispheres, including the anterior temporal lobes (ATLs) and the left temporo-parietal junction (TPJ). Additionally, activation was significant in the left frontal syperior gyrus, the left angular gyrus (AG) and the inferior frontal gyrus (orbital part) on the right hemisphere. This finding could be partly in line with the dual-hub theory, that proposes that the ATLs bilaterally and the TPJ act as semantic hubs. Though we did not find the expected double dissociation e.g., significant activation in the ATLs during the taxonomic condition only and in the TPJ during the thematic condition only, we found however that in the taxonomic condition among the seven significantly activated clusters, activation in the left superior frontal gyrus was significantly correlated with performance in both age groups. Activation in the right middle temporal gyrus was also correlated with improved performance, but this was not significant in the older group. During the thematic condition, when contrasted with baseline, ten distinct clusters were activated, including the temporo-parietal junction (TPJ), whereas the ATLs were not robustly activated during the thematic condition. We aim to pursue additional analyses to explore the relation between task demands, type of semantic relation and age-related neurofunctional reorganization. However, these results in relation to the preservation with age of the abiliites to process the different semantic word relations is associated with a number of neurofunctional reorganizations. These can be specific to the processing of different semantic relations and different task demands. Whether this reorganization is induced by the structural changes in the brain with age, or by the enhanced use of such semantic relations along the trajectory of life is still under exploration.