Le microbiote a un impact majeur sur la physiologie de son hôte, cependant notre compréhension des mécanismes régulant la relation hôte/microbiote reste limitée. Nous utilisons un hôte modèle simple, la Drosophile, afin de répondre à ces questions. Durant mon doctorat, je me suis attaché à une étape particulière du cycle de vie de la Drosophile, sa phase larvaire. Celle-ci constitue sa phase de croissance et est influencée par le contexte nutritionnel. Le microbiote influence également cette étape: l’association avec la bactérie Lactobacillus plantarum tempère les effets de la carence alimentaire en soutenant un taux de croissance élevé et une maturation rapide, en modulant chez l’hôte l’activité de l’hormone Ecdysone et de l’insuline. En retour, L.plantarum bénéficie de l’association, les larvesassurant sa persistance dans la niche (la niche étant le substrat nutritif, les larves et les bactéries associées). Pour caractériser les mécanismes mis en jeu dans ce mutualisme nous avons décrit les réponses transcriptomiques et métaboliques de la larve et avons également étudié les perturbations métaboliques de la niche. Nos résultats mettent en avant l’optimisation de l’extraction des acides aminés du substrat comme facteur clef du mutualisme. L.plantarum active l’expression des protéases intestinales de l’hôte via la voie IMD/NF-κB, et bénéficierait en retour d’une quantité d’acides aminés plus importante assurant sa persistance. Ainsi, nos travaux contribuent à l’effort de compréhension desmécanismes régulant l’interaction hôte/microbiote et pourraient conduire à de nombreuses applications thérapeutiques, notamment dans le cadre de déséquilibres nutritionnels. / Symbiotic bacterial populations (also called the “microbiota”) have a dramatic impact on their host’s physiology. However, our understanding of the mechanisms shaping host/microbes mutualism remains limited. We took advantage of Drosophila tractability to characterize the host’s and the microbial factors engaged in mutualism. During my PhD, I focused on the impact of the microbiota during the Drosophila larval phase, which constitutes its juvenile growth period. Drosophila larval phase is influenced by nutrition, but also by symbiotic microbes: specific association with the bacterium Lactobacillus plantarum buffers the deleterious effects of nutrient scarcity on the host’s juvenile growth, by sustaining greater growth rates and hastening maturation. L.plantarum mediate these effects by modulating the activity of the steroid hormone Ecdysone and the Insulin/Insulin-like Signaling pathway in its host. In return, L.plantarum benefits from Drosophila presence, as larvae ensure its long-term persistence in the niche (the niche being the nutritive substrate, the larvae and the bacteria dwelling on it). To characterize the mechanisms engaged in this mutualistic relationship, we described the host’s transcriptomic and metabolic responses to L.plantarum presence and characterized the metabolic perturbations occurring in the niche. Our results put forward the optimization of amino-acids extraction from the nutritive substrate as a cornerstone of mutualism. L.plantarum activates the expression of the host’s digestive proteases via IMD/NF-κB signaling and would benefit in return from an enhanced AA availability, which would help sustaining its long-term persistence. Altogether, our studies contribute to the understanding of the mechanisms regulating host/microbiota interaction and could lead to numerous therapeutic applications, notably aiming at counteracting the deleterious effects of nutritional imbalances.

Les mitochondries sont la principale source d’énergie dans les neurones. Les défauts mitochondriaux participent à l’apparition de maladies neurodégénératives, cependant ils peuvent être contrés par un système de contrôle qualité. Le but de ma thèse a été de déterminer si ce système est dérégulé dans la maladie de Huntington (MH) et la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et si sa restauration est neuroprotectrice, en utilisant principalement des modèles drosophile. La MH, caractérisée par une atteinte des neurones du striatum, est due à la protéine Huntingtin mutée (mHtt). Nous avons montré que la mHtt induit une accumulation des mitochondries dans la rétine. Ceci pourrait être dû à un défaut de la mitophagie, un mécanisme qui permet l’élimination des mitochondries défectueuses et qui est orchestré par la protéine PINK1. De manière intéressante, la surexpression de PINK1 corrige le phénotype pathologique des drosophiles exprimant la mHtt. Je me suis aussi intéressé à la SLA, chez laquelle les motoneurones dégénèrent, plus exactement au gène TDP-43 qui est un contributeur majeur à la maladie. Nous avons montré que la surexpression de TDP-43 dans les neurones de drosophiles entraîne une fragmentation des mitochondries liée à une sous-expression du gène mitofusin. Ce dernier contrôle le processus de fusion entre les mitochondries saines et endommagées et donc l’intégrité de cet organite. La surexpression de Mitofusin améliore les défauts locomoteurs et l’activité neuronale altérée chez les drosophiles exprimant TDP-43. Nos résultats montrent l’importance du contrôle qualité mitochondrial dans la pathogenèse de ces maladies, et que de le renforcer pourrait être bénéfique. / Mitochondria are the main energy source in neurons. Mitochondrial defects contribute to the development of neurodegenerative diseases, however they can be countered by a quality control system. The purpose of my thesis has been to determine if this system is dysregulated in Huntington’s disease (HD) and in amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and if restoring it can be neuroprotective, by mainly using Drosophila models. HD, which is characterized by loss of striatal neurons, is caused by the mutant Huntingtin protein (mHtt). We showed that mHtt induces the accumulation of mitochondria in the retina. This could be due to a defect in mitophagy, a mechanism which allows the elimination of defective mitochondria and which is orchestrated by the protein PINK1. Interestingly, PINK1 overexpression ameliorates the abnormal phenotype of flies expressing mHtt. I also got interested in ALS, in which motor neurons degenerate, and mainly in the TDP-43 gene which is a major contributor to the disease. We showed that TDP-43 overexpression in Drosophila neurons leads to fragmentation of mitochondria due to decreased expression levels of the mitofusin gene. The latter controls the fusion process between healthy and damaged mitochondria and therefore the organelle integrity. We show that Mitofusin overexpression ameliorates locomotor defects and abnormal neuronal activity in flies expressing TDP-43. Our results show the importance of mitochondrial quality control in the pathogenesis of these diseases, and that reinforcing it can be beneficial.

Les avancées de la génomique montrent que les êtres vivants produisent de nombreux long ARNs noncodant, dont les fonctions restent globalement mal connues. Des données récentes indiquent que ces long ARNs apparemment noncodants peuvent cependant traduire des peptides à partir de petits cadres ouverts de lecture (smORFs). Si différentes approches établissent l'existence de ces smORF peptides, un enjeu important est d'élucider leur mode d'action et de déterminer s'ils peuvent participer à la régulation du développement. Notre équipe étudie le développement de l'épiderme chez la drosophile. Des travaux antérieurs ont bien établi le rôle clé d'un facteur de transcription, OvoL/Shavenbaby (Svb), qui gouverne la différenciation des cellules à trichomes de l'épiderme. Des études récentes de l'équipe ont permis d'identifier le répertoire des gènes cibles de Svb, qui codent différents effecteurs cellulaires collectivement responsables de la formation des trichomes. De manière inattendue, la différentiation des trichomes nécessite aussi la fonction d'un ARN atypique: polished rice / tarsal less / mille pattes (pri). Initialement découvert comme un long ARN noncodant, pri agit en réalité par la production de quatre smORF peptides (11-32aa). Une collaboration internationale a permis de démontrer que les peptides Pri induisent une maturation post-traductionnelle de la protéine Svb, la transformant d'un répresseur à un activateur de transcription. Ainsi, alors que l'expression de Svb définit le registre spatial des cellules à trichome, les peptides Pri sont requis pour mettre en route le programme transcriptionnel de leur différenciation. Si les travaux de l'équipe viennent d'identifier les mécanismes moléculaires de l'activation de Svb par les peptides Pri, la logique développementale de cette régulation complexe restait à explorer. Pour aborder cette question, mes travaux de thèse ce sont concentrés sur la recherche des mécanismes transcriptionnels contrôlant l'expression du gène pri. En effet, cette problématique apparaissait particulièrement importante car c'est finalement l'expression de pri qui va déclencher la formation des trichomes dans les cellules Svb positives. Dans une première étape, j'ai utilisé une série de chromosomes bactériens artificiels introduits chez la drosophile pour délimiter l'étendue du locus génétique indispensable à la fonction de pri. Bien que pri code un ARN sans intron d'environ 1,5 kilobases (kb), mes test génétiques ont montré que l'unité fonctionnelle du gène pri s'étend sur plus de 50kb ! J'ai construit une batterie de lignées transgéniques rapportrices, qui ont permis d'identifier un ensemble de régions cis-régulatrices distinctes, dirigeant l'expression de pri dans différents tissus et stades de développement. / Recent advances in genomics have revealed that most species produce a broad variety of long non-coding RNAs, whose functions remain generally not well understood. A growing body of evidence yet indicates that apparently non-coding RNAs can often encode peptides from small Open-Reading Frames (smORFs). While additional data clearly support their translation in cells, an important issue is to elucidate the putative mode of action of smORF peptides and whether these peptides could contribute to the regulation of differentiation or development. Our team is studying the development of epidermal derivatives in flies. Previous work has identified a key transcription factor, OvoL/Shavenbaby (Svb) that governs the differentiation of epidermal trichomes, which are cuticle extensions contributing to different aspects of the insect life. Svb is both required and sufficient to determine trichome formation, and thus Svb expression defines which subsets of cells form trichomes. Recent studies showed that Svb directly activates the expression of a large number of genes encoding cellular effectors, collectively responsible for trichome differentiation. Unexpectedly, trichome formation also requires an atypical RNA, called polished rice/ tarsal less/ mille pattes (pri), which was initially considered as non-coding but that acts through the production of four smORF peptides (11-32aa). The absence of pri leads to embryos lacking any trichomes, as seen following the inactivation of Svb, thus suggesting a functional interaction between Pri & Svb. Indeed, a collaborative work has demonstrated that Pri peptides induce a post-translational maturation of the Svb protein, switching its activity from a transcriptional repressor to an activator. Therefore, whereas Svb expression defines the spatial pattern of epidermal cells forming trichomes, Pri peptides are required to turn ON the genetic program of trichome differentiation. While recent work in the team now unravels the molecular mechanisms by which Pri peptides achieve Svb maturation, the developmental rationale of such a complex process remained to be explored. To address this question, the aim of my PhD has been to investigate the transcriptional control of pri expression. This issue appeared important since this is ultimately the onset of pri expression that defines when the transcriptional program of trichome is executed, in Svb positive cells. In a first step, I used a series of bacterial artificial chromosomes to functionally delineate the extent of the pri genetic locus. Although pri is an intron-less RNA of approx. 1.5kb, rescuing assays showed that pri function relies on distant genomic regions, spanning more than 50 kb. Using a battery of in vivo reporter constructs, I then characterized pri genomic regions and found that they include a large array of cis-regulatory regions driving pri expression in different tissues, and at several stages of embryonic and post-embryonic development. In collaboration with other members of the team, our studies further demonstrate that pri expression is regulated by the ecdysone steroid hormone, a signaling pathway well known for providing a temporal control of developmental transitions. We collected a set of complementary pieces of evidence showing that the Ecdysone Receptor activates the expression of pri, directly binding to different enhancers that drive various spatiotemporal patterns of pri expression. All together, these data establish that a main role of pri is to mediate the systemic signal of steroid hormone to precisely time the execution of epidermal differentiation, at the successive stages of Drosophila development. This allows us to explain the developmental importance of Pri peptides in the temporal control of epidermis differentiation, and additional results suggest a broader implication of Pri in implementing ecdysone signaling for the timing of different programs of development.

Le travail présenté ici a consisté en la mise au point d’une méthode de spectroscopie localisée proton filtrée carbone 13C chez la souris ainsi que de la mise en place d’un protocole pour des acquisitions, in vivo, de spectroscopie localisée en rotation à l’angle magique sur la drosophile. Le travail sur la souris a en particulier porté sur l’effet d’un traitement antivasculaire sur des tumeurs cérébrales. Pour réaliser cette étude il a également fallu concevoir une sonde de mesure (support + détecteur) spécialement dédiée à ce type d’étude. Le travail a permis de mettre en évidence l’apport de cette nouvelle méthode par rapport à la méthode classique de spectroscopie proton. Le travail sur la drosophile a permis la mise en place de la spectroscopie localisée par tranche, ce qui était l’objectif de départ, mais également la mise en place d’imagerie de déplacement chimique à 1 dimension spatiale, qui permet de réaliser une cartographie de la répartition spatiale des métabolites. Ces deux méthodes de spectroscopie sur la drosophile représentent à notre connaissance, deux premières, et ouvrent des perspectives importantes de recherche sur cet insecte qui est le plus utilisé dans le domaine, en particulier car il représente un très bon modèle génétique. / Here we present a 1H −13 C filtered method for localized spectroscopy for the study of mice brain metabolism and, also for the development of localized HRMAS spectroscopy methods for the in vivo study of drosophila. The aim of the work on mice was to study the effect of a vascular disrupting agent on glioma. We had to build a probe (cradle + detector) dedicated to this work. With this work we succeed to show the contribution of the 1H −13 C spectroscopic method, compared to the classical one, 1H spectroscopy. For the drosophila part of my work we succeed to perform slice selective spectroscopy on living drosophila using high Resolution Magic Angle Spinning, we even perform chemical shift imaging (1 spatial dimension) which give us a mapping of the metabolites distribution. As far we known, those methods represent two « premieres », and offer new perspectives of research on this insect, which is the most used in this field, particularly because of the numerous genetic studies on this animal.

Le cerveau de la drosophile est le siège de processus neuronaux complexes, et la drosophile se révèle être un organisme de choix pour leur étude grâce en particulier aux puissants outils de génétique moléculaire. Une drosophile peut former une mémoire olfactive associative aversive ou appétitive, selon qu’une odeur est associée à une punition ou à une récompense. En aversif, si le conditionnement est répété au moins cinq fois avec intervalles de repos, la mémoire se consolide en impliquant une synthèse protéique de novo et peut alors durer plus d’une semaine : on parle de mémoire à Long Terme (MLT). Dans le cadre du paradigme appétitif, il existe également une MLT dépendant de la synthèse protéique de novo, mais sa formation est engagée dès le premier cycle d’apprentissage. Les Corps Pédonculés sont le centre cérébral où est encodée la mémoire olfactive et comprennent 4000 neurones, les Cellules de Kenyon (KC). Ils sont contactés par environ 150 neurones de projection cholinergiques leur apportant l’information olfactive, mais également par environ 130 neurones dopaminergiques afférents et seulement 34 neurones efférents. Beaucoup des neurones impliqués dans la formation et le stockage des mémoires olfactives ont été identifiés au cours des 15 dernières années. Le premier objectif de mes travaux de thèse a été d’identifier précisément quels neurones encodent la MLT au sein des Corps Pédonculés et quels neurones convoient l’information mnésique hors des Corps Pédonculés. Pour ce faire, nous avons mis à profit des outils thermogénétiques permettant de bloquer la transmission synaptique de neurones choisis, et ce à un moment donné des processus mnésiques. Après avoir induit la formation de MLT aversive ou appétitive, il nous est possible d’inhiber les KC ou les neurones efférents aux Corps Pédonculés lors de la remobilisation, 24 heures après le conditionnement, des informations enregistrées. Ensuite, pour comprendre la physiologie des neurones identifiés, c’est à dire comment leur activité leur permet d’assurer leur fonction dans la mémoire, nous révélons leur activité grâce à une sonde calcique fluorescente exprimée génétiquement et nous enregistrons cette activité in vivo par microscopie confocale. Pour mimer les conditions de rappel de la MLT, nous représentons l'odeur ayant servi au conditionnement à des drosophiles ayant formé une MLT... / Drosophila brain is subject to complex neuronal processes, and their study is very convenient in drosophila due to powerful genetic tools. Drosophila can form aversive or appetitive olfactory associative memory, if an odor is associated to a punishment or a reward. When an aversive conditioning is repeated more than five times with rest intervals, the memory is strengthened, implying de novo protein synthesis and lasting over one week, in what we call Long Term Memory (LTM). With appetitive paradigm, a protein synthesis dependent LTM can also be formed, but from only one conditioning cycle.Mushroom Bodies (MB) are the brain memory center where olfactory memory is encoded, and they comprise 4000 neurons, the Kenyon Cells (KC). They are targeted by around 150 cholinergic projection neurons, bringing olfactory information, but also by 130 afferent dopaminergic neurons and only 34 efferent neurons. Over the past 15 years, one have identified many neurons involved in olfactory memory formation and storage. The first goal of my PhD work was to precisely identify which neurons encode LTM within MB and which neurons carry mnesic information out of MB. To this purpose, we used thermogenetic tools to block synaptic transmission, in precise neuronal populations and at precise time windows. After the induction of aversive or appetitive LTM formation, we can inhibit KC or MB output neurons during the retrieval of recorded informations, 24H later. Then, aiming at understanding the physiology of the unravelled neurons, i.e. how their activity support their role in memory, we record their calcic activity with a genetically encoded fluorescent probe, in vivo, with a confocal microscopy device. To mimick LTM retrieval conditions, we present the conditioned odor to LTM trained flies...

L’organisation de l’ADN sous forme de chromatine joue un rôle crucial dans la régulation de l’identité cellulaire. De par son rôle clé dans l’assemblage de la chromatine couplé à la synthèse d’ADN, le chaperon d’histone CAF-1 apparaît comme un acteur potentiel dans la transmission de l’information portée par la chromatine au cours des générations cellulaires. Bien que CAF-1 soit essentiel pour la survie au stade larvaire chez la Drosophile, les outils génétiques disponibles chez cet organisme permettent d’analyser sa fonction dans des types cellulaires ciblés. Mon travail montre que la grande sous-unité de CAF-1 (P180) est essentielle pour le maintien de la lignée germinale femelle. L’arrêt précoce de l’ovogénèse induit par la perte de P180 dans les cellules germinales a pu être attribué à l’activation de checkpoints, vraisemblablement en réponse à une accumulation d’ADN simple-brin liée à des défauts de réplication. De façon remarquable, les cellules souches germinales (GSCs) traversent une « crise identitaire » en absence de P180 : elles présentent des caractéristiques de cellules en cours de différenciation, dont une abscission incomplète, tout en conservant des propriétés spécifiques aux GSCs. En revanche, mon analyse n’a pas révélé de défaut d’identité des neuroblastes, une autre population de cellules souches, qui continuent de se diviser de façon asymétrique sans P180. De même, les cellules des disques imaginaux se divisant de façon symétrique prolifèrent en absence de P180, bien que plus lentement. Des analyses complémentaires permettront de déterminer si des mécanismes alternatifs d’assemblage de la chromatine compensent la perte de CAF-1 dans ces cellules. / The organization of DNA into chromatin is dynamic and plays important roles in the establishment and the maintenance of cellular identity. By virtue of its central role in replication-coupled chromatin assembly, the histone chaperone CAF-1 constitutes an interesting candidate in a search for molecular players involved in the inheritance of chromatin states in mitotic cells. In Drosophila, dCAF-1 is essential for viability at the larval stage. Yet, the genetic tools available in the fruit fly allow to analyze the function of dCAF-1 in specific tissues. Mainly, my thesis work shows that the large subunit of dCAF-1 (P180) is essential for oogenesis. I have shown that the early arrest of oogenesis observed upon depletion of P180 in germ cells results from the activation of checkpoints pathways and cell death, possibly in response to the accumulation of single-strand DNA as a consequence of replication defects. Strikingly, P180 plays an essential role in the female germline stem cells (GSCs), which upon depletion of P180 enter an “identity crisis” and harbor features of differentiating cyst cells, including incomplete abscission, while maintaining at the same time some GSCs features. In contrast, the loss of P180 does not seem to alter the identity of larval neuroblasts, another population of stem cells, which continue to divide in an asymmetric fashion in its absence. Finally, the cells of the imaginal discs, which divide symmetrically, are able to proliferate upon loss of P180, albeit at a slower rate. Further analyses are required to determine whether alternative chromatin assembly pathways compensate for the loss of dCAF-1 activity in these cells.

Les cellules souches adultes sont des cellules non différenciées, essentielles au le renouvellement constant de nos tissus. Elles produisent des cellules différenciées nécessaires au fonctionnement de nos organes, tout en maintenant un réservoir de cellules souches dans le tissu. Cet équilibre entre prolifération et différentiation cellulaire est crucial pour le maintien d’un état constant du tissu appelé homéostasie tissulaire. Entre identité « souche » et différenciation : Quels programmes génétiques contrôlent ces états ? Cette question suscite un intérêt majeur tant pour la recherche dans le domaine des cellules souches que pour les perspectives thérapeutiques qui en découlent. Dans cette optique, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence un nouveau rôle du gène spen dans le contrôle des cellules souches intestinales chez Drosophila melanogaster. Une inactivation du gène spen est à l’origine d’une accumulation aberrante des cellules souches au sein de l’intestin de drosophile. La mise en place d’un protocole de purification par FACS des cellules souches, associé à un séquençage à grande échelle des ARN, a permis de mettre à jour les réseaux de gènes régulés par Spen dans les cellules souches. Ainsi, en combinant des techniques de génétique et d’analyses in vivo, ce travail montre que Spen est un facteur clé du processus de spécification des cellules souches intestinales et de la régulation de leur prolifération. Cette étude participe ainsi à la compréhension de la fonction moléculaire des protéines de la famille SPEN dans les cellules souches et les dérégulations à l’origine des pathologies auxquelles elles sont associées. / Adult stem cells are non-differentiated cells that maintain tissue homeostasis by supplying differentiated cells while at the same time self-renewing. How is this balance between stem cell state and differentiated state controlled? This question became one of the major interests of the Stem cell research and Translation, mostly due to the potential therapeutic perspectives that it gives. Regarding this effort, this thesis work describes a new function of a gene call split-ends/spen in adult stem cell regulation in Drosophila intestine. SPEN familly is composed by essential genes, which codes conserved proteins from Plants to Metazoa. They are involved in key cellular processes such as cell death, differentiation or proliferation, and are associated with various molecular functions controlling transcriptional and post-transcriptional gene expression. We found that a spen inactivation in Drosophila intestine leads to an abnormal increase in adult stem cells. In this work, by combining genetics tools and in vivo stem cell analysis methods, we could show that Spen works as a key factor of intestinal stem cell commitment and plays a role in their proliferation control. How does genetics programs control cellular identity? In order to investigate the molecular signature of intestinal stem cells and progenitor cells knockdowned for spen, we combined genetics, cell sorting and mRNA sequencing analysis to uncovered Spen target genes regulated in intestinal stem cells. Here, we provide a new function of spen in adult stem cell regulation, which may also shed light on its mode of action in other developmental and pathological contexts.

L’homéostasie des tissus et la formation d’organes fonctionnels au cours du développement mettent en jeu un équilibre entre prolifération, croissance, mort et différenciation des cellules. Cycline G de D. melanogaster est une protéine impliquée dans plusieurs de ces processus de maintien de l’homéostasie tissulaire. Au cours de ma thèse, j’ai montré que Cycline G est impliquée dans le maintien épigénétique des identités cellulaires au cours du développement. En effet, CycG interagit avec des gènes codant des facteurs chromatiniens des groupes Polycomb (PcG) et Trithorax (TrxG), impliqués respectivement dans le maintien d’un état réprimé ou activé des gènes au cours des divisions cellulaires. Ces interactions corrèlent avec une modification du profil d'expression des gènes homéotiques Scr et Ubx, qui suggère un rôle de Cycline G dans la répression de ces gènes. Je me suis également intéressée au rôle de CycG dans la stabilité du développement (SD), qui participe au maintien de l’homéostasie en contrôlant les variations stochastiques des processus développementaux. En effet, la surexpression de CycG induit une asymétrie visible de la taille des ailes des mouches, indiquant que la SD est altérée. L’étude des bases génétiques de ce processus par une analyse de gènes candidats suggère que des gènes PcG et trxG jouent un rôle dans la SD. Par ailleurs, l’asymétrie induite par CycG est aggravée par des mutations des effecteurs de la compétition cellulaire, un mécanisme via lequel des cellules entraînent l’apoptose de cellules voisines de moindre capacité proliférative. Ces résultats soulèvent l’intéressante possibilité d’une implication de la compétition cellulaire dans la SD. / Tissue homeostasis and formation of functional organs during development require a precise balance between proliferation, growth, cell death and differentiation. Drosophila Cyclin G is involved in several of these processes. During my PhD, I showed that Cyclin G is implicated in epigenetic maintenance of cell identities during development. Indeed CycG interacts with genes of the Polycomb (PcG) and trithorax (trxG) groups that encode chromatin factors involved in the maintenance through cell divisions of repressed or active transcriptional state of genes, respectively. These interactions correlate with a change of the homeotic genes Scr and Ubx expression profile, suggesting a role for Cyclin G in the repression of these genes. I also addressed the role of CycG in developmental stability that participates in tissue homeostasis by buffering stochastic variations of developmental processes, also known as developmental noise. CycG overexpression induces a visible asymmetry of wing size, indicating that developmental stability is impaired. Genetic and cellular bases of this process are poorly understood. The results of a gene candidate approach suggest that PcG and trxG genes contribute to developmental stability. Besides, CycG-induced asymmetry is increased by mutating effectors of cell competition, a phenomenon through which cells induce apoptosis of less fit neighbour cells. These observations raise the question of a role for cell competition in developmental stability.

Les TAS (Telomeric Associated Sequences) sont des régions sub-télomériques répétées non codantes formant un locus hétérochromatique chez Drosophila melanogaster. Il existe deux grandes familles de TAS, les TAS-R et les TAS-L possédant une structure et des propriétés différentes. Durant cette thèse, j'ai montré que les TAS dériveraient d'une séquence commune appelée TLL rapprochant ainsi les TAS-R et les TAS-L. Par ailleurs, une étude des populations de drosophiles récoltées récemment dans la nature a permis de montrer qu'il existe une pression de sélection pour la présence du TAS-X dans ces souches alors que celui peut être perdu quand les drosophiles sont maintenues dans les laboratoires pendant plusieurs générations. Le TAS-X pourrait avoir un rôle différent dans la nature. Par ailleurs, j'ai montré que les locus TAS permettent l'établissement de la répression des séquences qui s'y insèrent par la transmission de ses propriétés épigénétiques. Ce type de mécanisme pourrait être généralisé aux autres locus producteurs de piRNA du génome qui assurerait ainsi la répression d'un nouvel élément qui arriverait dans une " trappe génomique ". / TAS (Telomeric Associated Sequences) are heterochromatic subtelomeric region made of non coding repeated sequences in Drosophila melanogaster. There are two TAS families : TAS-R and TAS-L, with different structures and properties. In this study, we are showing that the TAS could have derived from a common sequence called TLL suggesting that TAS-R and TAS-L are more related than previously thought. Moreover, analysis of drosophila populations recently collected from the wild have shown that there is selection pressure for the presence of TAS-X in those lines, while this locus can be lost when flies are maintened in laboratory conditions for several generations. Thus TAS-X could have a special role in the wild. I have also shown that TAS loci transfer their epigenetic properties to the sequences that land in their loci, thereby establishing their repression. This kind of mechanism could be generalized to the other genomic piRNA producing loci that would ensure the repression of a novel element landing in a « genomic trap ».

Les microtubules (MTs), qui sont composés de dimères d'α- et de β-tubulines, constituent un des composants du cytosquelette des cellules eucaryotes. De nombreuses protéines interagissent avec les MTs. Ces interactions, qui permettent aux MTs de remplir leurs fonctions, sont contrôlées spatialement et temporellement. Les MTs sont des structures hétérogènes. Cette hétérogénéité est générée d'une part par l'existence de différents isotypes d'α- et de β-tubulines qui peuvent composer un MT et, d'autre part, par des modifications post-traductionnelles (MPTs) portées par chaque isotype d'α- et de β-tubuline. Les nombreuses combinaisons que ces deux éléments génèrent pourraient réguler finement les interactions entre les MTs et leurs protéines associées et ainsi permettre aux MTs de remplir leurs fonctions.La polyglutamylation est une MPT réversible qui consiste à ajouter des chaînes de glutamates au niveau de l'extrémité C-terminale de l'α- et de la β-tubuline. Chez les mammifères, certaines Tubulin Tyrosin Ligase-Like (TTLL) contrôlent l'initiation de la chaîne en ajoutant le premier glutamate alors que d'autres sont responsables de l'élongation de la chaîne. La glutamylation est particulièrement enrichie dans le système nerveux des vertébrés. Cependant, son rôle est mal compris. Mon travail de thèse a permis de confirmer que seule l'α-tubuline est glutamylée dans le système nerveux de drosophile et d'identifier une glutamylase majeure présente dans le système nerveux de drosophile, la protéine dTTLL5. Chez les drosophiles mutantes pour dTTLL5, la glutamylation disparaît dans le système nerveux. Au contraire, lorsque dTTLL5 est surexprimé dans tous les neurones, la glutamylation augmente dans le système nerveux. En absence et en excès de glutamylation, les drosophiles sont viables et ne présentent pas de défaut majeur. J'ai également analysé la morphologie et le fonctionnement de la jonction neuromusculaire (JNM) chez la larve en absence et en excès de glutamylation des MTs. Les JNMs semblent normales et fonctionnelles en absence de glutamylation. De même, peu de défauts sont constatés lorsque les MTs sont davantage glutamylés. En conclusion, mon travail montre que la glutamylation des MTs n'apparaît pas essentielle pour le fonctionnement des motoneurones. Cette MPT est donc probablement impliquée dans des fonctions neuronales plus subtiles qui restent à explorer chez la drosophile. / Microtubules (MTs) are made of α- and β-tubulins dimers and are one of the cytoskeleton components in eukaryotic cells. Many proteins interact with MTs. MTs are able to fulfill their functions because of these interactions, which are spatially and temporally controlled. MTs are heterogeneous structures. This heterogeneity has two sources. Firstly, there exists several isotypes of α- and β-tubulins that can form a MT. Secondly, post-translational modifications (PTMs) are carried by α- and β-tubulins. Using both of these many combinations is possible and this heterogeneity could allow a fine-tuned regulation of MTs interactions with associated proteins in order to make MTs fufil their functions properly. MT polyglutamylation is a reversible PTM which consists of the addition of glutamyl side chains at the C-terminal tail of α- and β-tubulins. In mammals, the enzymes in charge of this PTM are called Tubulin Tyrosin Ligase-Like (TTLL). Some are responsible for the initiation of the side chain and are able to add the first residue, while others are in charge of the elongation of the side chain. MT polyglutamylation is enriched in the nervous system (NS) of vertebrates, however its exact role is not well understood. My work led to confirm that MT glutamylation is only carried by the α-tubulin in the drosophila NS and to identify a major glutamylase present in drosophila NS called dTTLL5. In dTTLL5 mutants, glutamylation marks disappear in the NS while the dTTLL5 over-expression in neurons causes an increase of MT glutamylation in the NS. In cases of lack and excessive glutamylation, drosophila are viable and they do not show any obvious defect. I analyzed the morphology and function of larval neuromuscular junction (NMJ) in cases of lack and excess of MT glutamylation. NMJs seem to be normal and functional without glutamylation. Likewise not much defect are observed in excess of glutamylation in drosophila NS. To conclude, my work shows that MT glutamylation appears not to be essential for the function of motoneurons. This PTM is likely involved in more subtle neuronal functions, which remain to investigate in drosophila.