La matrice extracellulaire (MEC) constitue une source de balises moléculaires qui guident les axones moteurs en direction de leur cible musculaire. Le collagène XV (COLXV) est un collagène associé aux lames basales qui est codé par deux paralogues chez le poisson zèbre, col15a1a et col15a1b. Au cours de ma thèse, nous avons déterminé le patron d’expression du second paralogue col15a1b et caractérisé sa fonction in vivo au cours du développement du poisson zèbre. Dans le tronc, col15a1b est spécifiquement exprimé par les précurseurs du muscle lent qui sont la source d’un grand nombre de molécules de la MEC constituant le chemin des axones moteurs en croissance. Grâce à des anticorps spécifiquement dirigés contre COLXV-B nouvellement générés, nous avons montré que COLXV-B balise la trajectoire des axones moteurs. Des expériences de perte et de gain de fonction ont montré que l’expression et l’organisation extracellulaire de col15a1b dépend des voies de signalisation Hedgehog et unplugged/MuSK respectivement. L’inhibition de l’expression de col15a1b provoque principalement un arrêt de croissance ou des erreurs de trajectoire des axones des motoneurones primaires et secondaires au niveau du point de sélection des trajectoires. Ce défaut d’innervation s’accompagne d’une atrophie musculaire et d’un comportement de nage anormal des embryons en réponse à une stimulation. La conservation de la synthénie, la similarité du patron d’expression de col15a1b et COL15A1 pourrait avoir une fonction identique chez l’humain et représenter un gène candidat pour les maladies neuromusculaires / The extracellular matrix (ECM) provides positional information to guide motoneuron axons toward their muscle target. Collagen XV is a basement membrane component encoded by two paralogs in zebrafish, col15a1a and col15a1b. My PhD project consisted in the characterization of the expression pattern of the col15a1b paralog during development and in the analysis of the in vivo function of this paralog in developing zebrafish embryos. Interestingly, we showed that col15a1b paralog is expressed by slow muscle precursors that represent an important source of the ECM path. Using newly generated antibodies to collagen XV-B (COLXV-B), we found that COLXV-B paves the trajectory of motor axons. Loss and gain of function experiments showed that col15a1b expression and extracellular organization depends respectively on Hedgehog and unplugged/MuSK signaling. Col15a1b knockdown weakly affected slow muscle differentiation but provoked primary and secondary motoneuron axons truncation or pathfinding errors at the choice point where pathway selection takes place. This resulted in muscle atrophy and compromised swimming behavior. Our data identified an unexpected role for COLXV-B as an unplugged/MuSK-dependent cue that paves the axonal motor path to guide the decision of axons at the choice point. The conserved syntheny, the broad expression pattern of col15a1b similar to COL15A1 ortholog and the conservation of the primary sequence of COLXV-B with the mammalian counterparts suggested that the human protein COLXV could display similar function and represent a gene candidate for neuromuscular disorders

Les muscles sont des structures très organisées qui nous permettent d’effectuer un grand nombre de fonctions. Ils sont constitués de cellules musculaires mais aussi de tissus conjonctifs qui comprennent à la fois des cellules et la matrice extracellulaire. Les interactions entre les cellules musculaires et le tissu conjonctif sont cruciales pour la physiologie du muscle. Le collagène VI (COLVI) est une molécule hétérotrimérique ubiquitaire située dans les tissus conjonctifs, qui est impliquée dans un grand nombre de processus biologiques. Les trimères de COLVI sont composés de 2 chaines dites “courtes” et d’une chaine “longue”. Chez les mammifères, il existe à ce jour, 6 chaines COLVI (deux courtes (α1-2(VI) et 4 chaines longues (α3-6(VI)). Peu de choses sont encore connues à propos de l’assemblage des chaines les plus récemment décrites α4-6(VI) avec les chaines courtes ainsi qu’une la potentielle compensation entre les différentes chaines longues. De plus, chez l’homme, un déficit en α1-3(VI) du fait de mutations dans les gènes correspondants COL6A1-3 conduit à un spectre de maladies neuromusculaires appelées myopathies liées au COLVI. Pendant ma thèse, je me suis intéressée au COLVI durant le développement du poisson-zèbre, un modèle pertinent pour l’étude de maladies neuromusculaires. Dans la première partie de mon travail, j’ai identifié 2 orthologues des chaines α4-6(VI) chez le poisson-zèbre grâce à des études bio-informatiques. Du fait de leur plus grande homologie avec la chaine α4(VI) murine, nous les avons nommés col6a4a et col6a4b. Pour mieux comprendre les rôles des protéines correspondantes, j’ai créé des embryons de poissons-zèbres déficients en COLVI en utilisant l’approche transitoire par oligo morpholino antisens (MOs). Nous avons dessiné des MOs ciblant des sites d’épissage des pré-messagers col6a2, col6a4a et col6a4b, provoquant un saut d’exon et conduisant à un stop prématuré (PTC). J’ai observé une forte diminution des transcrits ciblés. Tous les embryons injectés (morphants) ont présenté des phénotypes morphologiques macroscopiques qui ont conduit à des défauts fonctionnels. Ces phénotypes ont été confirmés au niveau ultra-structural par microscopie électronique. Toutefois, l’analyse de la croissance des motoneurones a permis de mettre en évidence des différences entre ces morphants. Par la suite, j’ai voulu créer deux types de lignées transgéniques, pour pouvoir à la fois étudier le déficit en COLVI à plus long terme (grâce à l’utilisation de Zinc Finger Nucleases) et tester des approches de cribles pharmacologiques (lignée transgénique col6a2 contenant un PTC, fusionné à la GFP). J’ai effectué les clonages nécessaires à l’obtention des différentes constructions, et ces dernières ont été testées in vitro pour validation, lorsque cela était possible. Malheureusement, du fait des forts taux de mortalité in vivo dans les deux cas, nous avons dû nous résoudre à arrêter ces projets. En parallèle, ma connaissance du modèle poisson-zèbre m’a donné l’opportunité, dans le cadre d’une collaboration avec l’équipe de Denis Furling, d’aborder une autre problématique. Ce groupe, qui travaille sur la Dystrophie Myotonique de type 1 (DM1), s’est intéressé à la réexpression d’une isoforme fœtale de la dystrophine retrouvée chez les patients DM1 et à sa possible implication dans la pathologie. L’isoforme fœtale diffère de la forme adulte notamment par l’exclusion de l’exon 78, conduisant à un changement de cadre de lecture et un changement dans la partie 3’ de l’ARN de la dystrophine. Nous avons montré que le maintien de l’isoforme fœtale de la dystrophine était délétère pendant le développement du poisson-zèbre, puisque ces embryons ont présenté un phénotype macroscopique dépendant de la dose de MO injectée ainsi que des troubles de la mobilité. / Muscles are highly organized structures that allow us to perform many functions. They are made from muscular cells but also surrounding tissues that comprise both cells and extracellular matrix. The interactions between them are crucial for the muscle physiology. Collagen VI (COLVI) is a heterotrimeric protein, ubiquitously expressed in connective tissues. It plays multiple biological roles in the maintenance of structural integrity, cellular adhesion, migration and survival. COLVI trimers are formed by the assembly of 2 “short” chains and 1 “long” chain. To date, six COLVI chains are recognized in mammalians with 2 short (α1-2(VI)) and 3 long (α3-6(VI)) chains. Little is known regarding the possible assembly of the newly characterized α4-6(VI) polypeptides with the short chains, and a putative functional compensation between the different long chains. Furthermore, in humans, deficiency in α1-3(VI) due to mutations in the COL6A1-3 genes causes a heterogeneous group of neuromuscular disorders collectively termed COLVI-myopathies. During my Ph.D, I got interested in COLVI during the development of zebrafish, a relevant model of neuromuscular disorders. In the first part of my work, I identified 2 orthologs of the α4-6(VI) chains in zebrafish thanks to bio-informatics studies. In light of their stronger homology with the mammalian α4(VI) chain, we named the genes encoding the novel chains col6a4a and col6a4b. To further unveil the roles of the corresponding proteins, we created COLVI deficient zebrafish embryos using a morpholino antisense oligonucleotides approach (MO) . We chose to design MOs that block splicing of col6a2, col6a4a and col6a4b, thereby creating premature termination codons. As expected, the targeted transcripts levels were drastically reduced, likely due to degradation by the nonsense mediated RNA decay. All morphant embryos presented macroscopic and morphologic phenotypes that overall resulted in functional muscle defects: altered muscle structure detected by birefringence analysis and impaired motility upon touch-evoked escape test. These alterations were confirmed at the ultra-structural level by electron microscopy. Nevertheless, some phenotypical specificities were uncovered between the different col6a2, col6a4a and col6a4b morphants, with the discovery of axon outgrowth defects. In a second part, we wanted to create stable zebrafish lines to study COLVI deficiency at later stages using Zinc Finger Nucleases (ZFN) and to be able to carry out pharmacological screenings with a transgenic line containing col6a2 with a premature codon (PTC) fused to the GFP. I performed clonings to obtain the different constructs. When possible, constructs were tested in vitro. Unfortunately, due to high mortality in vivo in both cases, we had to interrupt these projects. In parallel, my knowledge of the zebrafish model gave me the opportunity to be part of another project, in collaboration with the team of Denis Furling...

L’obésité maternelle, dont la prévalence ne cesse d’augmenter, est associée à de nombreux troubles de l’accouchement, tels que des dépassements de terme à l’origine d’une augmentation du taux de césariennes. Ces troubles pourraient, en partie, s’expliquer par une concentration plasmatique de leptine plus élevée chez les femmes enceintes obèses ainsi que par les effets inhibiteurs, démontrés in vitro, de cette adipokine sur la contractilité myométriale. Au moment de l’accouchement, la transition phénotypique du myomètre d’un état de quiescence utérine à un état contractile est une étape clé indispensable à la mise en route du travail. Elle est associée à une activation de l’apoptose des cellules myométriales ainsi qu’à un remodelage de la matrice extracellulaire utérine. Le but de notre travail était d’étudier la capacité de la leptine à moduler l’apoptose et le remodelage myométriaux induits par le lipopolysaccharide (LPS).Les échantillons de myomètre ont été prélevés lors de césariennes réalisées avant la mise en route du travail, à la maternité du CHU de Dijon. Les effets de la leptine ont été évalués après incubation des explants myométriaux pendant 48 heures avec du LPS (10 µg/ml) avec ou sans leptine (de 10-10 à 10-8 M).Nos résultats ont démontré la capacité de la leptine à inhiber, de façon concentration-dépendante, l’apoptose induite par le LPS en diminuant l’expression des protéines pro-apoptotiques (caspase-3 clivée, BAX) et en augmentant celle du médiateur anti-apoptotique BCL2. Cet effet anti-apoptotique de la leptine dans le myomètre gestant était associé à l’activation de la voie de signalisation ERK1/2. De plus, nos résultats ont montré que la leptine était également capable de s’opposer, de façon concentration-dépendante, à la dégradation du collagène de la matrice extracellulaire myométriale induite par le LPS. Cet effet était associé à l’inhibition de l’activation et de la surexpression des métalloprotéinases MMP2 et MMP9 induites par le LPS.Ce travail a permis d’approfondir les connaissances sur le rôle de la leptine dans la régulation de l'activité du myomètre. Nos résultats suggèrent que les troubles de l’accouchement observés chez les femmes obèses résulteraient de l’inhibition de l’apoptose et du remodelage myométriaux par la leptine, en plus de l’inhibition de la contractilité utérine déjà décrite. / Maternal obesity is associated with a wide spectrum of delivery disorders, such as delayed or post-term delivery, that might be explained partly by the increase in plasma leptin levels in obese women, as leptin inhibits in vitro myometrial contractility. Delivery involves uterine apoptosis and remodelling of the extracellular matrix, via the activation of matrix metalloproteinases (MMP). This study was aimed to assess the role of leptin on human myometrium, by studying the interaction of leptin with lipopolysaccharide (LPS)-induced apoptosis and degradation of myometrial collagen.Myometrial biopsies were obtained from women undergoing caesarean delivery before labour onset. The effects of leptin on myometrial apoptosis and remodelling were assessed by incubating the strips for 48h with LPS (10 µg/ml) alone or with leptin (from 10-10 to 10-8 M).Leptin prevented LPS-induced apoptosis, in a concentration-dependent manner, by down-regulating cleaved caspase-3, BAX and up-regulating BCL2 expression. This effect was specifically mediated through leptin receptors stimulation followed by ERK1/2 signalling pathway activation. Leptin prevented, in a concentration-dependent manner, an LPS-induced decrease in myometrial collagen content, and this effect was associated with a decrease in MMP2 and MMP9 activity and overexpression. These effects of leptin were abolished by pre-treatment with a selective leptin receptor antagonist. These results suggest new potential pathways involved in delivery disorders of obese women and propose a role for leptin-induced inhibition of myometrial apoptosis and extracellular matrix remodelling in the development of such disorders.

La perception de la viande bovine par le consommateur est un enjeu crucial pour l’industrie de la viande. La tendreté reste l’une des qualités organoleptiques essentielle aux yeux du consommateur, avec la jutosité et la flaveur. L’objectif de ma thèse a été d’étudier les propriétés structurales et biochimiques du tissu conjonctif intramusculaire responsables de la dureté de base et de faire le lien avec la tendreté et plus largement avec les qualités organoleptiques de la viande. Le développement et la mise au point d’une méthode d’analyse d’images a permis d’étudier objectivement les caractéristiques des composantes périmysiale et endomysiale du tissu conjonctif intramusculaire et de montrer que la surface occupée par ces deux structures influençait la tendreté de la viande. Préalablement à l’étude biochimique et moléculaire du tissu conjonctif intramusculaire le dosage des protéoglycanes totaux a été développé et mis en place au laboratoire. Les résultats de cette deuxième partie ont permis de mettre en avant la complémentarité entre protéoglycanes, collagène total et liaisons de réticulation au sein du muscle et leur rôle sur la jutosité. Par ailleurs, nous avons pu mettre en évidence le rôle positif des protéoglycanes de haut poids moléculaire sur la jutosité, alors que les protéoglycanes de faible poids moléculaire, telle que la décorine,joueraient plutôt un rôle sur la dureté de la viande. L’ensemble des résultats obtenus confirme nos hypothèses, à savoir que la composante structurale ainsi que les molécules minoritairement présentes dans le tissu conjonctif peuvent influencer les qualités organoleptiques de la viande bovine. / The perception of beef by consumers is a crucial issue for the meat industry. Tenderness remains one of the sensory qualities essential to the consumer, with the juiciness and flavour. The aim of my thesis was to study the structural and biochemical properties of intramuscular connective tissue responsible for the background toughness and study relationships with tenderness and more widely with the sensory qualities of beef. The development of a method of image analysis was used to study objectively the characteristics of the perimysial and endomysial component of the intramuscular connective tissue. The results showed that the area occupied by these two structures influenced the beef tenderness. An assay for total proteoglycan measurement has been developed previously to the study of biochemical and molecular characteristics intramuscular connective tissue. The results obtained in this second part have highlighted the complementarities between proteoglycans, total collagen and cross-links within the muscle and their role on the juiciness. Furthermore, we were able to highlight the positive role of high molecular weight proteoglycans on juiciness, while low molecular weight proteoglycans, such as decorin, rather played a role in beef toughness. The overall results confirm our hypothesis that the structural components of the connective tissue and the small quantity of extracellular matrix molecules could influence the sensory qualities of beef.

Les interactions cellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire (MEC) sont cruciales pour entretenir la cohésion tissulaire. Ces deux types d'adhésions sont fonctionnellement interconnectés par un dialogue permanent qui met en jeu des voies de signalisation convergentes régulant notamment l'architecture et la contractilité du cytosquelette d'acto-myosine sous-jacent. Ce dialogue permet d'établir un équilibre de forces intracellulaires en réponse à la tension appliquée par le milieu extérieur. L'endothélium des vaisseaux sanguins est un tissu soumis à des conditions mécaniques particulières. En plus des compressions intercellulaires subies par tout épithélium, les cellules endothéliales (CEs) doivent également subir et résister aux forces hémodynamiques du flux sanguin et à la rigidité de la lame basale – deux signaux mécaniques agissant de part et d'autre de l'endothélium. Les Cerebral Cavernous Maformations (CCM) ou encore angiomes caverneux sont des lésions vasculaires hémorragiques d'origine génétique qui se développent au niveau des capillaires du système nerveux central et qui se caractérisent par des défauts dans l'environnement proche des CEs. La perte des jonctions intercellulaires et du recouvrement par les cellules murales, l'organisation aberrante de la membrane basale aussi que la stagnation du flux sanguin sont les caractéristiques des CCM. C'est pourquoi nous avons choisi cette pathologie comme modèle intéressant de mécanotransduction mettant en jeu le dialogue entre les intégrines et les cadhérines. En effet, les trois gènes indifféremment mutés dans cette pathologie codent pour des protéines, CCM1-3, qui s'associent en un complexe ternaire et qui sont reconnues comme des acteurs importants de la régulation des jonctions adhérentes. Des études moléculaires et protéomiques montrant que le complexe CCM interagit avec la protéine ICAP-1, un régulateur négatif de l'intégrine β1, nous ont conduit à formuler l'hypothèse selon laquelle ce complexe jouerait un rôle pivot dans la signalisation croisée entre ces intégrines et cadhérines. Les études effectuées pendant ma thèse ont démontré que les protéines CCM régulent l'homéostasie tensionnelle médiée par les structures d'adhérence intercellulaires et à la MEC par leur action inhibitrice sur l'intégrine β1 et en controlant une balance d'activité entre les deux isoformes de ROCK, ROCK1 et ROCK2. Nous avons montré que, suite à la perte des protéines CCMs, la suractivation de l'intégrine β1 augmente la sensibilité des CEs aux signaux mécaniques comme la rigidité de la MEC ou les forces hémodynamiques du flux sanguin. Il en résulte une suractivation de la contractilité cellulaire dépendante de ROCK1 déclenchant une boucle de rétrocontrôle mécanique conduisant à l'amplification des tensions intra- et extracellulaire et brisant ainsi l'homéostasie tensionnelle pour favoriser le phénotype malin. / Cell-cell or cell-matrix interactions have crucial roles in the maintenance of the physical cohesion of any tissue. In addition, growing body of evidence indicates that these two adhesion systems do not act independently, but rather are functionally interconnected by a permanent crosstalk. This dialog usually operates via common molecules that trigger convergent signaling as well as by actomyosin network which, by providing physical link, contributes to establishment of intracellular force counterbalancing tension applied by extracellular surrounding. Blood vessels endothelium is a particular tissue in term of mechanical conditions. Apart from intracellular compression, endothelial lining needs to resist hemodynamic forces as well as rigidity of the basal membrane - two mechanical inputs acting from opposite sides of the endothelial layer. Cerebral Cavernous Malformation (CCM) is a sporadically acquired or inherited disease of venous capillaries within neuro-vascular unit characterized by defects in all aspects of local microenvironment. Loss of intra-endothelial junctions and mural cell coverage, aberrant organization of basal lamina as well as stagnant blood flow are features of CCM lesions. Thereby, CCM became for us an interesting model to study mechanotrasduction process and in this context, the cross-talk between integrin and cadherin mediated adhesion structures. Indeed, CCM proteins are well recognized players involved in a control of VE-cadherin mediated intracellular junctions. In addition, CCM1 was found to interact with ICAP-1, a negative regulator of β1 integrin, raising the possibility that this complex most likely acts as molecular node regulating β1 integrin/ VE-cadherin convergent signaling pathways.Studies performed during this thesis have demonstrated that CCM complex coordinates cadherin- and integrin-mediated tensional homeostasis by repressing β1 integrin activation and maintaining a balance of activity between the two isoforms of RhoA-associated kinases ROCK1 and ROCK2. We have found that β1 integrin sustained over-activation upon CCM proteins loss contributes to increased ECs sensitivity to mechanical cues, such as ECM physical reorganization or hemodynamic force that in turn activates ROCK1-dependent contractility. This establishes a positive feedback mechanical loop that breaks tensional homeostasis and switches on the malignant phenotype.

La mise en place de l’asymétrie droite/gauche (D/G) est fondamentale au développement normal des organismes bilatériens. Cependant, les mécanismes essentiels à la cassure de symétrie ainsi que leur conservation au cours de l’évolution sont encore mal compris. Chez le poisson-zèbre l’organisateur de l’asymétrie D/G ou vésicule de Kupffer (KV), consiste en une sphère remplie d’un liquide mis en mouvement de façon circulaire antihoraire pas le battement de cils motiles. Nous avons observé dans la lumière de la KV la présence de vésicules positives pour la protéine ESCRT Chmp1b. De plus, une diminution du nombre de ces vésicules est associée à l’apparition de défauts de latéralité, ce qui suggère un rôle potentiel de ces vésicules dans la mise en place de l’asymétrie D/G. Nous montrons que malgré sa forme circulaire, le flux de la KV peut transporter de façon asymétrique des vésicules. Deuxièmement, nous avons également montré que la fonction de la protéine Myo1D, impliquée dans l’asymétrie D/G chez la drosophile, est conservée chez le poisson-zèbre. La perte de Myo1D a un impact sur les signaux les plus précoces d’initialisation de la latéralité. De plus, Myo1D interagit de façon fonctionnelle avec la protéine Vangl2, un composant de la voie PCP contrôlant le positionnement et l’orientation des cils de la KV. Ces découvertes établissent ainsi que le système Myo1D représente une machinerie conservée au cours de l’évolution pour l’établissement d’une latéralité chez les animaux. / The proper establishment of Left/Right (L/R) asymmetry is fundamental to normal development in bilaterians. However, the initial mechanisms involved in symmetry breaking and their conservation throughout the course of evolution remain poorly understood. In zebrafish, the L/R organizer region or Kupffer’s vesicle (KV) consists as a fluid filled cavity, whose circular counterclockwise motion is driven by the motion of motile cilia. We have observed the presence of vesicles containing the ESCRT component Chmp1b in the lumen of the KV. Hence, the diminution of their number is associated with laterality defect, suggesting a potential role for those vesicles in L/R asymmetry establishment. We also participate to show that in spite of its overall circular geometry, the KV flow can ensure the directional transport of vesicles in the organ lumen. Secondly, we are also showing that the function of the Myo1D protein, implicated in L/R asymmetry establishment in drosophila, is conserved in zebrafish. The loss of Myo1D leads to an impaired early lateralization. Moreover, Myo1D functionally interact with the protein Vangl2, a component of the PCP pathway, which controls the tilt and positioning of KV cilia. These findings are supportive of a mechanism according to which Myo1D system represents a conserved molecular machinery essential for L/R asymmetry establishment in bilaterians.

Le micro-environnement tumoral joue un rôle dans la croissance, l'invasion tumorale et la résistance aux traitements. Il est essentiel de comprendre les mécanismes qui régulent la communication entre les cellules tumorales et ce micro-environnement pour développer des thérapies efficaces. Dans ce contexte, les protéases extracellulaires de la famille des Adamalysines sont des acteurs importants dans la progression tumorale en agissant sur le remodelage de la matrice extracellulaire (MEC) et la biodisponibilité des médiateurs de communication cellulaire tels que les cytokines, les chimiokines et les facteurs de croissance. Mes travaux ont mis en évidence une nouvelle interaction entre ADAM12, un marqueur mésenchymateux induit au cours de la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) dépendante du TGF-β et ZO-1, une protéine d’échafaudage exprimée dans des jonctions serrées de cellules épithéliales. Ces deux protéines sont redistribuées, dans des structures de type invadopodes pour promouvoir la dégradation de la MEC. Nous avons par ailleurs réalisé un criblage in silico qui nous a permis d’identifier un cluster d’adamalysines dont les gènes sont co-exprimés chez des patients atteints d’un carcinome hépatocellulaire. Parmi ces adamalysines, nous avons mis en évidence la protéine ADAMTS12, qui joue un rôle clé dans le développement de la fibrose hépatique en lien avec une réponse inflammatoire aigüe ou chronique. / Tumor microenvironment plays a major role in tumor growth, invasion and resistance to treatments. Understanding the mechanisms that regulate communication between tumor cells and their microenvironment is essential to develop effective therapies. In this context, Adamalysin extracellular proteases play major role in tumor progression, by modulating the extracellular matrix (ECM) remodeling and the bioavailability of cell communication mediators such as cytokines, chemokines and growth factors. My work revealed a new interaction between ADAM12, a mesenchymal marker induced during the epithelial-mesenchymal transition (EMT) dependent on TGF-β and ZO-1, a scaffolding protein expressed in tight junctions of epithelial cells. Both proteins are redistributed in invadopodia-like structures to promote ECM degradation. In a second study, we carried out an in silico screening that allowed us to identify a cluster of Adamalysin genes co-expressed in patients with hepatocellular carcinoma. Among these Adamalysins we have studied the protein ADAMTS12 in more details, and shown that this protein plays a key role in the development of liver fibrosis involving an acute or chronic inflammatory response.

Les vésicules extracellulaires telles que les microvésicules et les exosomes sont libérées lors de l’apoptose ou de l’activation cellulaire. Ce sont des médiateurs importants dans la communication intercellulaire, suggérant que ces vésicules pourraient jouer un rôle physiopathologique, en particulier dans les maladies cardiovasculaires. L'athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique de la paroi artérielle qui résulte de l’interaction entre les lipoprotéines, les cellules inflammatoires, et les cellules vasculaires. L'infarctus du myocarde est une complication aiguë et grave de l'athérosclérose. La réaction inflammatoire post-infarctus joue un rôle central dans la formation de néovaisseaux sanguins et la cicatrisation. Cependant, les mécanismes de l’inflammation sont encore mal connus dans ces pathologies. Mon travail de thèse a porté sur les effets des vésicules extracellulaires isolées de tissus pathologiques sur les cellules inflammatoires. Nous avons montré dans un premier travail que les microvésicules s’accumulant dans les lésions d’athérosclérose humaines contribuent à la surcharge en cholestérol et en triglycérides des macrophages et facilitent la formation de cellules spumeuses. L’accumulation des lipides intracellulaires induite par ces microvésicules est contrebalancée par une augmentation de l’efflux du cholestérol associée à une activation d’ABCA1. Dans un deuxième travail, nous avons examiné les effets des vésicules produites dans le cœur post-infarctus sur la réponse inflammatoire. Nos résultats montrent : 1- une augmentation de la libération in situ des microvésicules majoritairement d’origine cardiomyocytaire et des exosomes 15 heures après infarctus ; 2- la stimulation de la production de VEGF monocytaire par les vésicules extracellulaires ; 3- l’incapacité en ce qui concerne les vésicules isolées de cœur diabétique infarci à reproduire cet effet sur les monocytes des souris contrôles. Afin de clarifier les déterminants de l’angiogenèse post-ischémique, nous avons également étudié les profils de miARNs des vésicules contrôles et diabétiques. Après infarctus du myocarde, l’expression de miR-126-3p et de miR-92a-3p est significativement diminuée dans les vésicules diabétiques en comparaison avec les vésicules contrôles. Par ailleurs, nous avons observé une augmentation de miR-126-3p et de miR-92a-3p respectivement dans les microvésicules et les exosomes chez les souris contrôles post-infarctus. En conclusion, ce travail apporte des éléments nouveaux sur les fonctions des vésicules extracellulaires générées localement dans les tissus inflammatoires, en particulier leur capacité à promouvoir la transformation des macrophages en cellules spumeuses dans la plaque. Par ailleurs, les vésicules isolées du cœur ischémique pourraient favoriser l’angiogenèse post-infarctus en stimulant la production de VEGF monocytaire. La disparition de cet effet bénéfique dans le diabète pourrait être associée à des modifications d’adressage des miARNs dans les vésicules extracellulaires au cours de cette pathologie. / Extracellular vesicles, such as microvesicles and exosomes, are released during cell apoptosis or activation. They are important mediators of intercellular communication, suggesting that these vesicles could play a pathophysiological role, especially in cardiovascular diseases. Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease of the arterial wall which results from the interaction between lipoproteins, inflammatory cells, and vascular cells. Myocardial infarction is an acute and severe complication of atherosclerosis. The postinfarction inflammatory response plays a central role in the formation of new blood vessels and scarring. However, the mechanisms of inflammation are still poorly known in these pathologies. My thesis concerned the effects of extracellular vesicles isolated from pathological tissues on inflammatory cells. We showed in the first work that microvesicles accumulating in human atherosclerotic lesions contribute to cholesterol and triglyceride overload in macrophages and facilitate foam cell formation. The accumulation of the intracellular lipids induced by those microvesicles is offset by an increase in cholesterol efflux associated with activation of ABCA1. In the second study, we examined the effect of vesicles produced in the infarcted heart on the inflammatory response. Our results showed : 1- an increased release in situ of microvesicles mostly of cardiomyocyte origin and exosomes 15 hours after infarction ; 2- the stimulation of monocyte VEGF production by extracellular vesicles ; 3- the incapacity of diabetic vesicles isolated from infarcted heart to reproduce that effect on control mice monocytes. In order to clarify the determinants of postischemic angiogenesis, we also studied miRNA profiles of control and diabetic vesicles. After myocardial infarction, the expression level of miR-126-3p and miR-92a-3p was significantly decreased in diabetic vesicles compared to control vesicles. Furthermore, we observed an increased expression of miR-126-3p and miR-92a-3p respectively in the microvesicles and the exosomes isolated from control mice heart after myocardial infarction. In conclusion, this work provides new information on the functions of extracellular vesicles locally generated in inflamed tissues, particularly in promoting macrophage transformation into foam cells in the atherosclerotic plaque. Furthermore, vesicles isolated from ischemic heart could enhance postinfarction angiogenesis by stimulating monocyte VEGF production. The loss of this beneficial effect in diabetes may be associated with changes of miRNA cargo in extracellular vesicles in this pathology.

La sclérose systémique est une maladie autoimmune dont l’une des complications majeures est la fibrose. La DNA topoisomérase I (topo) est l’un des principaux autoantigènes associés à cette maladie. Toutefois, aucun lien n’a encore pu être établi entre la présence des anti-topo et le développement de la fibrose. Les travaux antérieurs du laboratoire d’accueil ont montré une interaction directe de la topo avec la surface des fibroblastes et la matrice extracellulaire. Nous avons voulu caractériser ces interactions du point de vue moléculaire. La topo a donc été exprimée sous forme de 5 fragments, déterminés à partir de ses principaux domaines structuraux et de ses épitopes majeurs, chez E. coli. Les fragments purifiés ont été analysés pour leur interaction avec l’héparine, représentant les héparane sulfates de la surface des fibroblastes, et avec des protéines purifiées de la matrice extracellulaire. Nous avons montré que le fragment topo-N est le principal responsable de l’interaction avec l’héparine, ce qui suggère donc l’implication potentielle de ce domaine dans l’interaction de la topo avec la surface des fibroblastes. Le fragment topo-DIDII est responsable de l’interaction avec la plupart des protéines de la matrice extracellulaire étudiées, alors que le fragment topo-H15 n’interagit qu’avec la vitronectine. Aucune interaction des fragments topo-DIII et topo-C n’a été décelée. Ces résultats pourront maintenant servir à mieux comprendre le rôle potentiel de la topo et des autoanticorps circulants anti-topo dans la fibrose présente chez les personnes atteintes de sclérose systémique en contribuant à l’identification de la cible de la topo sur les fibroblastes. / Systemic sclerosis is an autoimmune disease in which one of the major complications is fibrosis. DNA topoisomerase I (topo) is a major autoantigen associated with this disease. However, no link has yet been established between the presence of anti-topo and the development of fibrosis. Previous work of the host laboratory showed a direct interaction of the topo with the surface of fibroblasts and extracellular matrix. We wanted to characterize these interactions at the molecular level. Topo was expressed in 5 fragments, determined from its main structural domains and its major epitopes, in E. coli. The purified fragments were analyzed for their interaction with heparin, representing heparan sulfates on the surface of fibroblasts, and with purified proteins of the extracellular matrix. We have shown that the topo-N fragment is responsible for interaction with heparin, suggesting hence, potential involvement of this domain in the interaction of topo with the surface of fibroblasts. The topo-DIDII fragment is responsible for the interaction with most proteins of the extracellular matrix studied, whereas the topo-H15 fragment only binds to vitronectin. No interaction of fragments topo-DIII and topo-C was found. These results can now be used to better understand the potential role of topo and circulating anti-topo autoantibodies in the fibrosis present in patients with systemic sclerosis in helping to identify the target of topo on fibroblasts.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.