Le réticulum endoplasmique (RE) joue un rôle majeur dans la conformation des protéines. L’accumulation de protéines non- ou mal-conformées dans le RE induit un stress qui peut être résolu par la réponse aux protéines mal-conformées (UPR). Un stress chronique du RE entraine une apoptose dépendante de l’UPR et se traduit par un déséquilibre de l’homéostasie tissulaire. Bien que l’apoptose dépendante d’un stress du RE soit observée et à l’origine d’un grand nombre de maladies humaines, les mécanismes pro-apoptotiques ainsi que ceux favorisant l’homéostasie tissulaire en réponse à un stress chronique du RE restent à ce jour méconnus. Cette thèse apporte une meilleure compréhension de ces mécanismes grâce à un nouveau modèle d’induction de stress du RE chez la drosophile basé sur la surexpression de la préséniline. L’apoptose observée dans ce modèle dépend d’une répression au moins transcriptionnelle du gène anti-apoptotique diap1 par la branche PERK/ATF4 de l’UPR, alors que les voies pro-apoptotiques classiquement impliquées dans l’apoptose en réponse à un stress du RE chez les mammifères ne semblent pas être impliquées. Par ailleurs, la branche PERK/ATF4 active la voie JNK par l’intermédiaire de la petite GTPase Rac1 et de la MAP3K Slipper qui sont activées dans les cellules apoptotiques. Cette activation aboutit à l’expression de Dilp8, un peptide ressemblant à l’insuline qui cause un retard de développement et permet ainsi de remplacer partiellement les cellules éliminées par apoptose. Dans notre modèle, les mécanismes classiquement décrits dans le maintien de l’homéostasie tissulaire chez la drosophile tels que la prolifération compensatoire ou la réparation des tissus ne semblent pas avoir de rôle majeur. Ces résultats établissent, une nouvelle voie qui participe à l’homéostasie tissulaire dans un nouveau modèle de stress chronique du RE / The Endoplasmic Reticulum (ER) plays a major role in protein folding. The accumulation of unfolded proteins in the ER induces a stress which can be resolved by the Unfolded Protein Response (UPR). The chronicity of ER-stress leads to UPR-induced apoptosis and in turn to an unbalance of tissue homeostasis. Although ER stress-dependent apoptosis is observed in a great number of devastating human diseases, how cells activate apoptosis and promote tissue homeostasis after chronic ER-stress remains poorly understood. During my thesis we have established of a novel model of chronic ER-stress using the Drosophila wing imaginal disc as a model system. We have validated that Presenilin (Psn) overexpression induces chronic ER-stress in Drosophila associated to a PERK/ATF4-dependent apoptosis requiring the down-regulation of the anti-apoptotic diap1 gene. Interestingly, the classical pro-apoptotic pathways described in mammals do not seem implicated in Psn-overexpression-dependent apoptosis. PERK/ATF4 also activated the JNK pathway through the small GTPase Rac1 and the MAP3K Slipper activation in apoptotic cells, leading to the expression of Dilp8. This insulin-like peptide caused a developmental delay, which partially allowed the replacement of apoptotic cells. The other mechanisms involved in tissue homeostasis in Drosophila, i.e. compensatory homeostasis and wound healing, do not seem to have a major role in our model. These results establish a new pathway that participates in tissue homeostasis thanks to a novel chronic Drosophila ER stress model

En fin de cytocinèse, le fin pont cytoplasmique qui relie les deux cellules filles est clivé au niveau d’une structure dense en microtubules, le midbody, et permet ainsi la séparation physique de leurs deux cytoplasmes. Les mécanismes cellulaires et moléculaires de ce processus, appelé abscission, sont très étudiés dans des modèles de cellules en culture. Cependant, ils restent encore mal connus dans le contexte d’un organisme en développement. L’ovogenèse de drosophile est un modèle de choix pour l’étude de la régulation développementale de l’abscission. En effet, des cellules à abscission complète (cellules souches germinales) et incomplète (cystes germinaux) sont situées côte à côte au sein de la même unité développementale, le germarium. Les cellules souches se divisent asymétriquement, pour donner une autre cellule souche et un cystoblaste individualisé. Celui-ci entre en alors en différenciation, un programme au cours duquel il réalise quatre cycles cellulaires synchrones au cours desquels la cytocinèse est incomplète. Un cyste germinal de seize cellules interconnectées est ainsi formé. La durée de l’abscission est régulée précisément et dépend du contexte développemental. Notre laboratoire a récemment montré que les kinases Aurora B et Cdk1/ Cyclin B sont des régulateurs de la durée d’abscission dans les cellules germinales de drosophile et en cellules en culture de vertébrés. Mon travail a consisté à explorer la fonction de la protéine Shrub, un membre du complexe ESCRT-III, au cours de l’abscission dans la lignée germinale femelle de drosophile. Nous avons montré que Shrb est localisé au midbody des cellules souches en fin de cytocinèse, et promeut l’abscission. En effet, nous avons montré qu’une réduction du niveau de Shrub dans la lignée germinale provoque un fort délai de l’abscission des cellules souches, supérieur à la durée de leur cycle cellulaire. La cellule souche et son cystoblaste restent donc connecté jusqu’à la mitose suivante, formant ainsi des structures de plusieurs cellules connectées, appelées stem-cyst . L’abscission tardive au sein du stem cyst libère un progéniteur binucléé qui entre en différenciation. En conséquence, des chambres ovariennes à 32 cellules, au lieu de 16, sont formées. De plus, la fonction de Shrub dans l’abscission semble être contrecarrée par Aurora B, puisqu’une réduction des niveaux d’Aurora B dans des hétérozygotes Shrub réduit le nombre de stem-cysts et de chambres à 32 cellules observés. Enfin, nous avons identifié un nouveau facteur impliqué lors de l’abscission, la protéine Lethal giant discs (lgd), dont la perte de fonction induit, comme celle de Shrub, la formation de stem-cysts. En accord avec son rôle dans l’abscission, nous avons montré que Lgd est localisé au midbody. Lgd est requis pour la fonction de Shrub dans la voie endosomale, mais son implication lors de la cytocinèse était inconnue. Nous avons montré qu’un niveau réduit de Lgd augmente le nombre de stem-cysts des hétérozygotes Shrub, indiquant que Lgd et Shrub fonctionnent ensemble pour l’abscission des cellules souches. De façon surprenante, un nombre réduit de chambres à 32 cellules est observé dans ces ovaires, suggérant une fonction antagoniste de Lgd sur Shrub dans les cystes germinaux. Dans ces cystes, une abscission tardive se produit, qui divise en deux cystes de 16 cellules les cystes de 32 cellules, et expliquant ainsi le paradoxe observé (plus de stem-cysts, mais moins de chambres à 32 cellules). / At the end of cytokinesis, a thin cytoplasmic intercellular bridge is cleaved to allow physical separation of the two daughter cells. This process is called abscission, and its cellular and molecular events have been extensively explored in yeast and isolated mammalian cells. However, how abscission is regulated in different cell types or in a developing organism remains poorly understood.Drosophila oogenesis is a great model to study how abscission is regulated developmentally, as within the same developmental unit, the germarium, we find cells undergoing abscission next to others where this process is blocked. Indeed, the germline stem cell (GSC) divides asymmetrically to give rise to another GSC and to an individualized cystoblast. This cell then enters a well-studied process of differentiation, where through four rounds of mitosis with incomplete cytokinesis, gives rives to a cyst of 16 interconnected cells. The duration of abscission, seems to be tightly regulated and dependent on the developmental context. Our lab has recently discovered that AurB and CycB/Cdk1 function as abscission timers in Drosophila GSC and isolated mammalian cells. Thus, my work consisted in exploring how this process is regulated in the Drosophila female germline.We showed that the ESCRT-III protein Shrb localizes to the midbody of the dividing GSC, functioning to promote abscission. Indeed, we found that reduced levels of Shrb resulted in the blockage, or strong delay, of abscission in the GSC and formation of a structure similar to a cyst. In these so called stem-cysts, the GSC keeps dividing while interconnected to its daughter cells. As a consequence, we saw the appearance of egg chambers formed of 32 cells, instead of 16. Furthermore, Shrb function in abscission seems to be counteracted by AurB, as reducing AurB levels in Shrb heterozygous resulted in decreased stem-cysts and 32-cell cysts. Finally, Lethal giant discs (lgd), required for Shrb function in the endosomal pathway, was also seen localizing at the midbody and regulating abscission in GSCs. Removing one copy of Lgd from Shrb heterozygous increased the number of stem-cysts, but surprisingly the number of 32-cell cysts was reduced. This paradoxical result was explained with the observation of late abscission events in mitotic cysts, which divided the 32-cell cysts in the middle, leading to the formation of two cysts of 16 cells.

La régulation post-transcriptionnelle joue un rôle essentiel dans le système nerveux, de l’assemblage à la fonction. Chez les métazoaires, la famille multigénique ELAV / Hu code pour des protéines de liaison à l'ARN produites dans les neurones et impliqués dans cette régulation. Le gène elav (embryonic lethal abnormal visual system) code pour une protéine essentielle produite dans tous les neurones et est présent seulement chez les diptères. L’élucidation des fonctions des plus anciens paralogues de drosophile, fne (found in neurons) et rbp9 (RNA binding protein 9), a fait l'objet de ce travail, à cause de (1) l’étroite relation de ces gènes avec les orthologues de vertébrés, (2) la disponibilité de mutants nuls viables.En collaboration avec le laboratoire de Brian Oliver, NIH, États-Unis, nous avons utilisé le RNA-Seq pour analyser le transcriptome de tête de mutants fne-. Les données ont été analysées ) avec les programmes Cuffdiff et DESeq pour identifier des différences dans les niveaux de transcripts mutants et ceux d’une souche sauvage de référence (WT). L'épissage alternatif a été examiné avec Spanki (SPlicing ANalysis Kit), un suite de programmes que nous avons contribué à développer. Spanki utilise les données de séquence des jonctions exon-exon et compare l’abondance de formes alternatives et mutuellement exclusives de transcrits issus d’un événement d'épissage. Les premières analyses se sont concentrées sur les différences de transcriptomes entre males et femelles sauvages. La détermination sexuelle somatique et le comportement chez la drosophile sont sous le contrôle d'une cascade génétique bien caractérisée et contrôlée par les gènes Sxl, tra, msl2, dsx et fru, mais les cibles en aval de cette voie canonique demeurent largement inconnues. Notre approche nous a permis d’identifier (et de valider par qPCR) de nouveaux gènes exprimés différemment dans les deux sexes. J’ai montré que l’un d’entre eux est le gène fne, que sa régulation est indépendante de tra et tra2, mais dépend de Sxl. Ces propriétés font de fne la première cible identifiée dans une voie alternative de détermination sexuelle prédite par le laboratoire de T. Cline sur la base d'autres études. J'ai aussi montré l’existence d'un rôle précédemment non documenté pour tra et tra2 dans la lignée somatique mâle. Afin d'identifier des réseaux fonctionnels contrôlés par fne, les données du transcriptome de mutants ont été comparées à celles de la souche sauvage de référence. Plusieurs gènes dont le niveau de transcrits ou l’épissage alternatif est altéré en absence du gène fne ont été identifiés et validés par qPCR. Par exemple, l'épissage alternatif de unc-13, essentiel pour l'exocytose des vésicules, est affecté dans les mutants fne. D'autres gènes impliqués dans les fonctions synaptiques ont été identifiés, y compris n-syb, tomosyn, brp et Clc. En outre, il existe des interactions génétiques entre la mutation fne et des mutations affectant les fonctions synaptiques. Ces interactions peuvent causer une létalité synthétique dans les doubles mutants. Finalement, les males mutants fne- ont un comportement de « chaining» également compatible avec une fonction à la synapse. Ainsi, le gène fne établit un lien entre la régulation post-transcriptionnelle, la fonction synaptique et le comportement.Dans la dernière partie de mon travail, j'ai utilisé une approche évolutive pour tenter de distinguer les fonctions spécifiques de fne ou de rbp9, des fonctions ancestrales. Des approches moléculaires, anatomiques et comportementales ont été employées. Les résultats distinguent différentes catégories de gènes, spécifiquement ceux dont l'expression est affectée (1) uniquement par fne (2) uniquement par rbp9 (3) à la fois par fne et rbp9 de manière redondante ou synergique. J’ai mis en évidence une redondance fonctionnelle partielle des deux gènes causant une létalité synthétique à l'âge adulte dans les doubles mutants, mais j’ai aussi identifié des fonctions spécifiques. / Post-transcriptional regulation plays pivotal roles from assembly to function of the nervous system. In metazoans, the ELAV/Hu genes constitute a conserved multigene family of pan-neuronal RNA-binding protein involved in post-transcriptional regulation. The elav (embryonic lethal abnormal visual system) gene is the first described family member, it encodes a vital protein and is restricted to dipterans. Elucidating the functions of the more ancient Drosophila paralogs, fne (found in neurons) and rbp9 (RNA-binding-protein-9), has been the focus of this work, because of (1) the close relationship of these genes to the vertebrate orthologs, (2) the availability of viable null mutants.In collaboration with the laboratory of Brian Oliver, NIH, USA, we used RNA-Seq to analyze the head transcriptomes of fne- mutants and a wild type reference strain (WT). The RNA-Seq data was searched for differences in transcript levels using the programs Cuffdiff and DESeq. Alternative splicing was examined using a suite of programs called Spanki (SPlicing ANalysis Kit), whose development we participated in. Spanki utilizes only sequence reads spanning exon-junctions to compare pairs of mutually exclusive alternative splicing events.Initial analyses included sex-specific comparisons in WT transcriptomes. Somatic sexual determination and behavior in Drosophila are under the control of a well characterized genetic cascade initiated by Sxl (Sex lethal), but the targets downstream of this canonical pathway remain largely unknown. As expected, the genes Sxl, tra (transformer), msl2 (male-specific lethal gene), dsx (doublesex) and fru (fruitless), which belong to the canonical sex-determination/dosage compensation pathways were identified by our analyses. In addition, new genes whose transcript expression levels differ between the sexes were identified and validated by qPCR. Further, I obtained evidence for previously undocumented roles of tra and tra2 (transformer 2) in the male soma. Finally, a sex-biased alternative splicing event was identified in fne, whose regulation is independent of tra or tra2, but dependent upon Sxl. This makes of fne the first Sxl-dependent, tra/tra2-independent target identified in a sex determination/differentiation pathway, previously been predicted to exist based upon other studies.The data was analyzed to identify functional networks controlled by fne. I found that it affects the expression of several genes at the level of transcript expression and alternative splicing involved in synaptic functions. They include of unc-13, n-syb (neuronal Synaptobrevin), tomosyn, brp (bruchpilot) and Clc (Clathrin light chain). Further, genetic interactions between fne and shi (shibire) or nrg (neuroglian), which also possess synaptic functions, reveal synthetic lethality in the double mutants. In addition, fne mutant males display a fruitless-like chaining behavior, also consistent with a function at the synapse. Thus the fne gene links post-transcriptional regulation to synaptic function and behavior.Finally, I used an evolutionary approach to distinguish newly evolved functions, i.e. specific to fne or rbp9, from those that are shared and thus more likely to be ancestral. Molecular, anatomical and behavioral approaches in parallel analyses of fne and rbp9, show that they possess both gene-specific and overlapping functions. The latter is evident from synthetic lethality in early adulthood of double mutants. My results distinguish different gene categories with respect to their regulation: genes whose expression is affected (1) only by fne (2) only by rbp9 (3) both by fne and rbp9 in redundant or synergistic ways. Finally, I showed that male-male interactions dramatically differ between fne versus rbp9 mutants, revealing the emergence of a new (or loss of an ancestral) function in behavior.

Les cils et les flagelles sont des organites conservés chez les eucaryotes où ils jouent des rôles essentiels et variés comme la motilité et la signalisation cellulaire. La zone de transition (ZT) est une structure complexe, localisée à la base des cils, indispensable à leur assemblage et pour la sélection des constituants ciliaires. Chez l'Homme, de nombreuses pathologies appelées ciliopathies sont associées à des défauts d'assemblage ou de fonctionnement des cils. Les plus sévères sont liées à des défauts de protéines de la ZT. Cette dernière est composée principalement de trois complexes protéiques nommés MKS, NPHP et CEP290 interagissant étroitement entre eux. D'autres protéines, dont CBY conservée des mammifères à la drosophile, s'ajoutent à ces modules mais leur interconnections ne sont pas connues Deux modes d'assemblage ciliaire ont été décrits : la ciliogenèse compartimentée et cytosolique. La fonction de la ZT au cours de la ciliogenèse compartimentée a fait l'objet de nombreuses études mais son rôle dans la ciliogenèse cytosolique reste peu connu. Au cours de ma thèse j'ai analysé la fonction de nouvelles protéines de la ZT en utilisant le modèle de la drosophile qui présente les 2 types de ciliogenèse. J'ai d'une part réalisé un crible protéomique en cellules murine IMCD3 et caractérisé le module protéique CBY, composé de CBY, FAM92A et DZIP1L. Ce module est conservé chez la drosophile à la ZT. Il est nécessaire à la ciliogenèse notamment pour l'assemblage de la ZT et pour l'ancrage du corps basal à la membrane plasmique. L'absence de ces protéines entraine des défauts ciliaires importants dans l'assemblage des flagelles de spermatozoïde et des cils des neurones sensoriels chez les drosophiles.En conclusion, ce travail apporte de nouvelles connaissances sur l'assemblage de la ZT et sur le rôle de CBY dans les mécanismes qui contrôlent la ciliogenèse / Cilia and flagella are highly conserved organelles among eukaryotes species. They are composed of a microtubular cytoskeleton and play essential functions during development and in numerous physiological processes. As a result, in humans, cilia dysfunction leads to a wide range of pathologies, called ciliopathies.At the ciliary base, the transition zone (TZ), a complex structure, is required for proper cilia assembly and regulates the traffic of ciliary components in and out cilia. Defects in TZ proteins lead to severe ciliopathies. The TZ is composed of 3 protein complexes, MKS, NPHP et CEP290 that closely interact. Additional proteins, like CBY, conserved between mammals and Drosophila, have been described at the TZ but their precise role and relationships with the other TZ complexes are unknown. Two modes of cilia assembly have been described: compartmentalized and cytosolic ciliogenesis. Whereas the function of the TZ in compartmentalized ciliogenesis is well documented, its role in cytosolic ciliogenesis remains poorly characterized. During my PhD, I characterized new TZ proteins conserved in mammals and Drosophila and analyzed their function during cilia assembly in Drosophila. First, I performed a proteomic screen in murine IMCD3 cells and characterized the CBY module composed of CBY, FAM92A1 and DZIP1L. This complex is conserved in Drosophila and locates at the TZ. Moreover, I showed that this module is necessary for TZ assembly and centriolar docking to the plasma membrane and hence required for cilia and flagella assembly. In absence of these proteins, Drosophila show severe ciliogenesis defects both in sperm cells and in sensory neurons.In conclusion, this work brings new insights into the understanding of TZ assembly and of the mechanisms, that control ciliogenesis

Le spermatozoïde des animaux à reproduction sexuée est une cellule extrêmement spécialisée, dont la chromatine très particulière est le siège de nombreux remodelages tant lors de la gamétogenèse que lors de la formation du zygote. Chez D. melanogaster comme chez les mammifères, lors de la spermiogenèse, les histones qui condensent l'ADN sont remplacées par des petites protéines basiques spécifiques du noyau spermatique : les protamines. Cette architecture est stabilisée par des liaisons disulfures. Lors de la fécondation, ces protéines sont éliminées du noyau paternel, qui réincorporent des histones pour former une chromatine fonctionnelle. Toutefois, les mécanismes régissant la mise en place et l'enlèvement des ponts disulfures et des protamines sont inconnus chez la Drosophile.Au cours de ma thèse, j'ai démontré l'importance de deux thiorédoxines sexuelles pour la reproduction.D'une part, j'ai pu montrer que DHD, qui est une thiorédoxine strictement maternelle, est essentielle à l'éviction des protamines de la chromatine paternelle lors de la fécondation. Sans cette protéine essentielle, la décondensation du noyau mâle n'a pas lieu, les protamines ne sont pas enlevées et le développement zygotique ne peut pas avoir lieu. Cette thiorédoxine est directement responsable de la réduction des liaisons disulfures qui stabilisent la chromatine spermatique.D'autre part, j'ai démontré que TrxT, une thiorédoxine exclusivement testiculaire, est nécessaire au bon déroulement de la spermiogenèse. Sans cette protéine, les spermatides subissent des dommages à l'ADN et sont éliminées.Ce travail met en évidence les rôles essentiels des thiorédoxines sexuelles pour la reproduction / In animal sexual reproduction, spermatozoon is a very specialized cell. Its very peculiar chromatin is remodeled both during spermiogenesis and fertilization. During mammalian and drosophilian spermiogenesis, histones involved in DNA condensation are replaced with sperm specific small nuclear basic proteins : the protamines. This sperm specific architecture is stabilized by disulfide bonds. At fertilization,protamines are removed from the male nucleus and maternally-provided histones are incorporated to form a functional paternal chromatin. However, the mecanisms involved in the incorporation and the removal of protamines of their disulfide bonds are unknown in Drosophila.During my PhD, I demonstrated that two sexual thioredoxins are important for spermiogenesis and fertilization in D. melanogaster. In one hand, I showed that DHD, a female specific thioredoxin, is essential for protamine eviction at fertilization. Without this major protein, male nucleus does not decondense, protamines are not removed from sperm chromatin and zygotic development does not occur. Besides, I demonstrated that DHD is directly responsible for the reduction of the disufide bonds which stabilize sperm chromatin.On the other hand, I showed that TrxT, a testis-specific thioredoxin, is needed for spermiogenesis. Without this protein, DNA damages appear on spermatid nuclei, and those spermatozoon are then eliminated during spermatogenesis.This work highlights that drosophilian sex-specific thioredoxins are essential for sexual reproduction success

La maladie de Parkinson (MP) se caractérise par des troubles moteurs d'évolution progressive, conséquence de la dégénérescence des neurones dopaminergiques de la substance noire. Dans cette maladie, le vieillissement est un facteur de prédisposition majeur. Au cours de ma thèse, j'ai examiné dans un premier temps, les modèles in vivo utilisés au laboratoire pour étudier la MP chez la drosophile, à savoir l'expression de l'α-synucléine et l'intoxication au paraquat. J'ai ainsi contribué à l'identification d'une sous-population de neurones dopaminergiques impliquée dans les effets locomoteurs de l'α-synucléine et à la mise en évidence du rôle d'un récepteur dopaminergique de type D1 dans la neurotoxicité du paraquat. J'ai ensuite montré que l'activité des neurones dopaminergiques accélère la sénescence et diminue la durée de vie des drosophiles en contribuant de manière significative à la production des DRO dans le cerveau. Enfin, nous avons identifié et caractérisé chez la drosophile une protéine homologue de LAMP-2A, le récepteur lysosomal de l'autophagie médiée par les chaperonnes (AMC), et démontré que l'augmentation de la clairance neuronale des protéines cytosoliques par l'expression du LAMP-2A humain ou de son homologue de drosophile a des effets positifs sur le déclin locomoteur lié à l'âge et la résistance aux facteurs de la MP, mais qu'elle n'augmente pas la longévité. Ces résultats suggèrent que l'AMC est un mécanisme conservé chez la drosophile et que son activation protège contre le stress oxydatif et le vieillissement neuronal. / Parkinson's disease (PD) is characterized by progressive motor disorders resulting in dopaminergic neurons degeneration in the substantia nigra. In this pathology, aging is a major predisposing factor. During my thesis, I examined initially, in vivo models used in the laboratory to study the PD in Drosophila, namely the expression of α-synuclein and paraquat. I have contributed to the identification of dopaminergic neurons subpopulation involved in locomotor effects of α-synuclein and highlighting the role of a dopamine D1-like receptor in neurotoxicity of paraquat. I then shown that the activity of dopaminergic neurons accelerated senescence and decreases Drosophila lifespan by contributing significantly to the production of ROS in the brain. Finally, we identified and characterized Drosophila homologous of LAMP-2A protein, involves in autophagy-mediated chaperone (AMC), and demonstrated that the increase in neuronal clearance of cytosolic proteins by the expression human LAMP-2A or its Drosophila homologue has positive effects on the locomotor decline associated with aging and resistance against PD factors, but it does not increase longevity. These results suggest that the CMA is a conserved mechanism in Drosophila and its activation protects against oxidative stress and neuronal aging.

Chez les mammifères adultes, les cellules souches et les progéniteurs hématopoïétiques (CSPH) présents dans la moelle osseuse sont à l'origine de la production des cellules sanguines tout au long de la vie. L'auto-renouvellement, la prolifération et la différenciation des CSPH sont sous le contrôle d'un microenvironnement cellulaire spécifique appelé " niche ". Deux niches sont identifiés dans la moelle osseuse : une niche endostéale et vasculaire. Les processus moléculaires contrôlant les communications cellulaires entre les niches et les HSPC sont complexes et demeurent mal connues. Du fait de la conservation des facteurs de transcription et des voies de signalisations entre les mammifères et la drosophile, l'organe hématopoïétique de la drosophile : la glande lymphatique s'est avéré être un excellent modèle pour étudier les communications cellulaires entre les niches et les CSPH. La glande lymphatique est accolée au tube cardiaque (système vasculaire), qui contrôle la morphologie et la fonction du PSC (Posterior Signaling Center), un centre de signalisation contrôlant la différenciation des cellules immunitaires/sanguines dans la glande lymphatique. Au cours de mes travaux de thèse, j'ai réalisé un crible fonctionnel in vivo, pour déterminer si indépendamment de son effet sur le PSC, les cellules du tube cardiaque étaient capables de contrôler directement l'homéostasie de la glande lymphatique. La réalisation de ce crible m'a permis d'identifier quatre ligands produits par les cellules du tube cardiaque et requis au maintien des progéniteurs hématopoïétiques dans la glande lymphatique, notamment le ligand Branchless de la voie de signalisation FGF (Fibroblast Growth Factor). La perte de fonction du ligand FGF/Branchless dans le tube cardiaque ou du récepteur FGF/Breathless dans les progéniteurs hématopoïétiques entraine une différenciation accrue et une diminution du pool de progéniteurs dans la glande lymphatique. Mes résultats indiquent que le tube cardiaque a un rôle équivalent à une niche pour contrôler l'hématopoïèse dans la glande lymphatique et que la voie de signalisation FGF joue un rôle clé dans ces communications cellulaires. [...] / In adult mammals, hematopoietic stem cell and progenitors (HSPC) are present in the bone marrow and produce all blood cell type along the life. Renewal, proliferation and differentiation of the HSPC are tightly control by a specific microenvironment called the "niche", composed by an endosteal and a vascular niche. Molecular processes controlling cellular communications between niches and HSPC are complex and remain poorly understood. Since many transcription factors and signalization pathway are conserved in controlling hematopoiesis both in mammals and Drosophila, the Drosophila hematopoietic organ: the lymph gland became an excellent model to decipher cellular communications between the niche and HSPC. The lymph gland is aligned the cardiac tube (vascular system), which control the size and the function of the PSC (Posterior Signaling Center). The PSC is a signaling center controlling the differentiation of immune/blood cells in the lymph gland. During my PhD, I performed an in vivo functional screen to determine whether independently of its role on the PSC, cardiac cells were able to control directly the lymph gland homeostasis. The realization of this screen, allowed me to identify four ligands produced by cardiac tube cells and required to maintain lymph gland hematopoietic progenitors. One of this ligand is a FGF (Fibroblast Growth Factor) ligand Branchless. Knock down of FGF/branchless ligand in cardiac tube cells or FGF/Breathless receptor in hematopoietic progenitors lead to an increase in immune cells differentiation at the expense of the progenitor pool. My results establish that the cardiac tube plays a role similar to a niche in controlling lymph gland homeostasis and the FGF pathway plays a key role in this cellular communication. [...]

ATAD3A est une protéine de la famille des AAA-ATPase (ATPases Associés à diverse Activités cellulaires) spécifique des eucaryotes multicellulaires (1). Au laboratoire, la protéine ATAD3A avait été identifiée comme étant une cible spécifique d'interaction calcium-dépendante de la protéine S100B (2). Chez les hominidés, il existe un deuxième membre de la famille ATAD3, la protéine mitochondriale ATAD3B. L'objectif de ma thèse a été de résoudre la topologie mitochondriale d'ATAD3A et d'ATAD3B et d'étudier leurs fonctions et interactions. Nous avons montré que ces deux protéines sont ancrées dans la membrane interne des mitochondries aux zones de contact avec la membrane externe et qu'elles forment des complexes hexamèriques. Nous avons ensuite mise en évidence l'expression spécifique d'ATAD3B dans les cellules embryonnaires humaines et sa réexpression dans les iPS et certaines lignées cancéreuses. Des expériences complémentaires ont été réalisées à l'aide de l'invalidation et de l'expression de mutants dominants-négatifs dans la lignée de cancer de poumon, H1299. Nos résultats suggèrent qu'ATAD3B interagit et forme des hétéro-oligomères avec ATAD3A. ATAD3B sembleraient alors agir entant que dominant-négatif d'ATAD3A. Afin de mieux comprendre la fonction d'ATAD3A in vivo, nous avons développé des modèles chez la Drosophile dont les études démontrent qu'ATAD3A est requis pour la croissance cellulaire et le développement de l'organisme. (1): Gilquin et al. The AAA+ ATPase ATAD3A controls mitochondrial dynamics at the interface of the inner and outer membranes. (Mol Cell Biol. 2010 Apr;30(8):1984-96) (2): Gilquin et al. The calcium-dependent interaction between S100B and the mitochondrial AAA-ATPase ATAD3A and the role of this complex in the cytoplasmic processing of ATAD3A. (Mol Cell Biol. 2010 Mar 29) / ATAD3A is part of a novel family of mitochondrial AAA+ ATPase (ATPases Associated to diverse cellular Activities) specific to the multicellular eukaryotes (1). In the laboratory, we have identified ATAD3A as a specific target for the Ca2+/Zn2+-binding S100B protein (2). In the Hominidae, there is a second member of the ATAD3 family, the mitochondrial protein ATAD3B. The aim of my thesis was to solve the mitochondrial topology of ATAD3A and ATAD3B and to study their functions and interactions. We have shown that these two proteins are anchored in the inner mitochondrial membrane at the contact sites with the external membrane and that they form hexameric complexes. We have then shown that ATAD3B is specifically expressed in the human embryonic stem cells and is re-expressed in iPs (induced Pluripotent stem cell) and certain cancer cell lines. Complimentary studies were done using the down regulation of ATAD3B by shRNA and expression of dominant-negative ATAD3A mutants in the human lung cancer cell line, H1299. Our results suggest that ATAD3B interacts and forms hetero-oligomers with ATAD3A. ATAD3B seems to behave like a dominant negative of ATAD3A. To have a better understanding of the function of ATAD3A in vivo, we developed models in Drosophila with which results show that ATAD3A is required for cell growth and organism development. (1): Gilquin et al. The AAA+ ATPase ATAD3A controls mitochondrial dynamics at the interface of the inner and outer membranes. (Mol Cell Biol. 2010 Apr;30(8):1984-96) (2): Gilquin et al. The calcium-dependent interaction between S100B and the mitochondrial AAA-ATPase ATAD3A and the role of this complex in the cytoplasmic processing of ATAD3A. (Mol Cell Biol. 2010 Mar 29) STAR

Le système immunitaire inné est un mécanisme de défense commun à tous les métazoaires. Son activation peut être délétère lorsqu'elle est incontrôlée. L'étude des mécanismes qui sous-tendent cet équilibre entre l'activation ou non de la réponse immunitaire innée est à la base de mes travaux de thèse. La similarité entre les voies moléculaires - comme la voie NF-KB - relayant la réponse immunitaire innée chez les insectes et les mammifères fait de la drosophile un excellent modèle pour explorer la réponse immune. Après une stimulation immunitaire, l'arrêt des voies moléculaires de l'immunité est nécessaire pour éviter le développement de maladies auto-immunes ou du cancer. Mon premier projet s'est attaché à comprendre un mode de régulation original dépendant du temps, dans une des voies NF-KB de la drosophile. Mon deuxième projet··concerne l'activation de la réponse immunitaire. Une· protéine nucléaire contrôle l'implication de machinerie épigénétique dans le contrôle de l'expression d'une des voies NF-KB de la drosophile. Le tout permet de mieux saisir la dynamique de régulation de la réponse innée. / The innate immune system is a defense mechanism common to all metazoans. lts activation can be deleterious when it is uncontrolled. The study of the mechanisms underlying this balance between the activation or not of the innate immune response is the basis of my thesis work. The similarity of the molecular pathways - such as the NF-KB pathway - relaying the innate immune response in insects and mammals makes Drosophila an excellent model for exploring the immune response.After immune stimulation, stopping the molecular pathways of immunity is necessary to prevent the development of autoimmune diseases or cancer. My first project focused on understanding a time-dependent mode of regulation in one of Drosophila's NF-KB pathways. My second project concerns the activation of the immune response. A nuclear protein contrai the involvement of epigenetic machinery in controlling the expression of one of Drosophila's NF-KB pathways. Ali this makes it possible to better grasp the dynamics of regulation of the innate response.

Les éléments transposables (ETs) sont des séquences d’ADN capables de se déplacer au sein du génome. Ils sont trouvés chez la plupart des organismes vivants (45% du génome humain). Du fait de leur mobilité, ils créent des mutations et causent des pathologies (par exemple : Cancer, Hémophilie A ...), d’autres ont perdu leur capacité à transposer, on les nomme « séquences ancestrales ». Pour comprendre la régulation des éléments transposables, nous avons choisi la drosophile comme modèle animal car elle contient les différents types d’ETs trouvés chez l’Homme. Mon projet de thèse concerne l’élément I de la drosophile apparenté à la famille LINE (Long Interspersed Nucleotidic Element) chez les mammifères (20% du génome humain). Un croisement entre des mâles Inducteurs ‘I’ possédant des éléments I fonctionnels avec des femelles réactives ‘R’ qu’en sont dépourvus entraînera la forte mobilisation des éléments I dans les ovaires de la descendance femelle. Leur activation est à l’origine de la Dysgénésie des Hybrides du système I-R. Nos résultats précédents ont montré qu’on peut inhiber l’activité de I, en introduisant des fragments de I lui-même. Ce mécanisme pourrait être comparé à une «vaccination génétique». Plus tard, il a été montré que cette régulation implique une voie de l’ARN interférence, celle des piRNA (Piwi interacting RNA). D’autre part il a été démontré que HP1a, une protéine hétérochromatique, était impliquée dans la répression des ETs. De manière surprenante, mes résultats révèlent qu’un allèle de HP1a portant une mutation dans le chromodomaine (CD : Site d’interaction entre HP1a et H3K9me3) est capable de réduire l’activité de l’élément I et de restaurer la fertilité des femelles. Ce phénotype est corrélé avec une baisse significative des transcrits fonctionnels des éléments I. Des analyses par approches bio-informatiques indiquent l’interférence de la protéine HP1a mutée par son CD avec la voie des piRNAs. Cette interférence aboutit à la régulation de l’élément I et de la suppression de la dysgénésie des hybrides. / Transposable elements (TEs) are DNA sequences capable of moving within the genome. They are found in most living organisms (45% of the human genome). Because of their mobility, they create mutations and cause pathologies (for example: Cancer, Haemophilia A ...), others have lost their capacity to transpose, we call them "ancestral sequences". To understand the regulation of transposable elements, we have chosen Drosophila as an animal model because it contains the different types of TEs found in humans. My thesis project is to study the Drosophila element I related to the LINE family (Long Interspersed Nucleotidic Element) in mammals (20% of the human genome). A cross between Inductive 'I' males possessing functional I elements and reactive 'R' females without it will result in the strong mobilization of the I elements in the ovaries of the female offspring. Their activation is at the origin of the Hybrid Dysgenesis of the I-R system. Our previous results have shown that one can inhibit the activity of I by introducing fragments of I itself. This mechanism could be compared to a "genetic vaccination". Later, it was shown that this regulation involves a pathway of RNA interference, that of piRNA (Piwi interacting RNA). On the other hand it has been shown that HP1a, a heterochromatic protein was involved in the repression of ETs. Surprisingly, my results reveal that an HP1a allele carrying a mutation in the chromodomain (CD: Site of interaction between HP1a and H3K9me3) is able to reduce the activity of element I and to restore fertility in females. This phenotype is correlated with a significant decrease in the functional transcripts of the elements I. Bioinformatics analyzes indicate the interference of the HP1a protein mutated by its CD with the piRNAs pathway. This interference results in the regulation of the element I and the suppression of the dysgenesis of the hybrids.