Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences exactes et biologie. Génétique et biologie moléculaire : Reims : 2006. Reproduction de : Thèse doctorat : Sciences exactes et biologie. Génétique et biologie moléculaire : Monastir (Tunisie) : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p.110-155.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Paris 12 : 2003. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 197-216.

Thèse de doctorat : Bioinformatique : Evry-Val d'Essonne : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 1997. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2002. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Lmx1a et Lmx1b sont des facteurs de transcription connus pour leur rôle au cours du développement des neurones dopaminergiques du mésencéphale (mDA). Ils ont été montrés comme essentiels à chacune des étapes de différentiation des progéniteurs en neurones dopaminergiques matures. Des études récentes ont également mis en évidence l'importance de ces deux facteurs de transcription dans les neurones dopaminergiques chez l'adulte. Lmx1a/b sont impliqués dans la régulation de gènes mitochondriaux ainsi que dans l'autophagie. Cependant, jusqu'à présent, rien n'est connu sur le rôle de Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques post-mitotiques. Le but de cette thèse est d'élucider le rôle de Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques matures. L'analyse des projections axonales dopaminergiques de souris doubles conditionnelles mutantes (cKO) pour Lmx1a/b a mis en évidence un défaut de guidage axonal confirmant le rôle essentiel de ces deux facteurs de transcription dans la formation des circuits dopaminergiques. Afin d’identifier précisément les molécules impliquées dans la régulation du système dopaminergique des techniques adaptées doivent être développées pour déterminer les principaux acteurs régulés par Lmx1a/b. À cette fin, nous avons mis au point une technique de marquage immunohistochimique rapide de la tyrosine hydroxylase (TH, enzyme nécessaire à la synthèse de la dopamine) sur des sections de mésencéphale de souris afin de délimiter la région d’intérêt. Par la suite, nous utilisons une technique de microdissection au laser afin de spécifiquement récolter les cellules dopaminergiques du mésencéphale pour réaliser un profil d'expression génique. Un premier article de méthodologie a été publié concernant cette technique. Cette procédure menée sur des souris cKO pour Lmx1a et Lmx1b et leurs contrôles associés a permis de mettre en évidence des gènes régulés par Lmx1a et Lmx1b tels que Plxnc1. Plxnc1 est une protéine de guidage axonal ayant pour ligand la sémaphorine 7a (Sema7a). Afin d'observer si la régulation de Plxnc1 par Lmx1a/b est à l'origine du défaut de guidage axonal observé chez les souris cKO pour Lmx1a/b, nous avons réalisé une analyse in vitro de l’effet de la Sema7a sur les axones d'explants mDA. Notre étude a montré un effet chimiorépulsif de la Sema7a pour les axones des neurones mDA exprimant Plxnc1. De plus, l’étude de souris Sema7a KO montre une augmentation de l’innervation DA dans la partie dorsale du striatum, partie exprimant Sema7a chez des souris contrôles. Ce phénotype met en évidence une chimiorépulsion induite par l’interaction Sema7a/Plxnc1. L’étude de souris surexprimant Plxnc1 a, quant à elle, montré une perte d’innervation DA dans la partie dorsale du striatum. En effet, la majorité des cellules du mésencéphale se mettent à exprimer Plxnc1, les rendant ainsi sensibles à la chimiorépulsion induite par Sema7a. L’ensemble de ces résultats met en évidence l’importance de la régulation de la protéine de guidage axonal Plxnc1 par Lmx1a/b pour l'innervation des cibles du mésencéphale. La répression de Plxnc1 dans les neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta (SNpc) semble nécessaire à l’innervation du striatum dorsal riche en Sema7a. Cette étude est la première à identifier les bases moléculaires du guidage axonal expliquant la ségrégation des voies mDA nigrostriée et mésolimbique, et devrait contribuer à améliorer l'efficacité des thérapies cellulaires pour la maladie de Parkinson. Un second article sera soumis prochainement sur le rôle des facteurs de transcription Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques post-mitotiques du mésencéphale. La principale caractéristique histopathologique de la maladie de Parkinson est la dégénérescence des neurones mDA de la SNpc. La thérapie de remplacement cellulaire utilisant des neurones dopaminergiques nouvellement générés à partir de cellules souches représente une thérapie prometteuse. Cependant, la mauvaise innervation des neurones nouvellement greffés limite le succès des études de transplantation. L’identification de facteurs régulant la connectivité des neurones mDA devient primordiale pour élucider les mécanismes impliqués dans la mise en place du système dopaminergique. C'est pourquoi, dans une derniere partie, afin d'illustrer cette possibilité d'amélioration d'une thérapie de remplacement cellulaire, j’ai réalisé l’implantation de cellules souches différenciées en neurones dopaminergiques dans un modèle de souris lésées à la 6-hydroxydopamine (6OHDA). Les cellules nouvellement réimplantées sont de type SNpc, en raison de l'infection par un vecteur viral induisant l'inhibition de l'expression de Plxnc1. / Lmx1a and Lmx1b are transcription factors known for their role in the development of midbrain dopamine neurons (mDA). They were shown as essential for each stage of differentiation from progenitors to mature dopaminergic neurons. Recent studies have also highlighted the importance of these two transcription factors in dopaminergic neurons in adult mice. Lmx1a/b are involved in the regulation of mitochondrial genes and in autophagy. Although some evidence suggest that they could be involved in the formation of mDa circuit formation, their role in post-mitotic mDA neurons remains unknown. The aim of this thesis is to elucidate the role of Lmx1a/b in post-mitotic dopaminergic neurons. Analysis of dopaminergic axonal projections of double conditional mutant (cKO) mice for Lmx1a/b showed an axon guidance defect confirming the essential role of these transcription factors in the formation of dopaminergic circuits. In order to precisely identify the molecules involved in the regulation of the dopamine system, suitable techniques must be developed to identify the main genes that are regulated by Lmx1a/b. To this end we developed a new technique allowing gene profiling of brain sub-population. By combining rapid immunolabeling of mDA neurons with laser capture microdissection we manage to extract RNA from two sub-regions of mDA neurons such as ventral tegmental area (VTA) and substantia nigra pars compacta (SNpc). The advantage of this technique is to compare quickly the regulation of genes expression by studying controls and mutant mice. A first methodological article has been published regarding this procedure. We then applied this technique on cKO mice for Lmx1a/b and their associated controls to identify genes regulated by Lmx1a and Lmx1b. Among these genes, we identified Plxnc1, an axon guidance receptor for the semaphorin 7a (Sema7a). In order to verify whether the regulation of Plxnc1 by Lmx1a/b is at the origin of the axon guidance defect observed in double conditional mutant for Lmx1a/b, we have made an in vitro analysis of the effect of Sema7a on mDA explants. Our study showed a chemorepulsive effect of Sema7a on Plxnc1 positives axons. In addition, the study of knockout mice for Sema7a shows an increase of DA innervation in the dorsal part of the striatum which is the region expressing Sema7a in control mice. This phenotype reveals a chemorepulsion induced by Sema7a/Plxnc1 interaction. The study of mice overexpressing Plxnc1 shows a loss of DA innervation in the dorsal striatum. Indeed, by overexpressing Plxnc1, the majority of midbrain cells begin to express this axon guidance protein instead of only mDA neurons from the VTA. Thus, all mDA neurons including neurons from the SNpc express Plxnc1 making them sensitive to Sema7a. This interaction Sema7a/Plxnc1 leads to a chemorepulsion of axons guided away from the dorsal striatum. Overall these results highlight the importance of the regulation of the axon guidance protein Plxnc1 by Lmx1a/b for the innervation of midbrain targets. The repression of Plxnc1 expression in dopaminergic neurons of the SNpc appears necessary for the innervation of dopaminergic axons in the dorsal striatum, rich in Sema7a. This study is the first to identify the molecular basis of the development of the dopaminergic system explaining the segregation of the nigrostriatal and mesolimbic pathways. These results should help to improve the effectiveness of cell therapies for Parkinson's disease. A second article will be submitted soon about the role of Lmx1a/b transciption factors in post-mitotic midbrain dopaminergic neurons. The main histopathological feature of Parkinson's disease (PD) is the degeneration of SNpc neurons. The cell replacement therapy using newly generated dopaminergic neurons from stem cells represents a promising therapy. However, a poor innervation of the newly grafted neurons limits the success of transplantation studies. The identification of factors regulating neuronal connectivity of mDA neurons becomes essential to elucidate the mechanisms involved in the establishment of the dopaminergic system. Therefore, in a final section of this thesis, I report preliminary study about cell replacement therapy in PD mouse model. I differentiated DA neurons from stem cells, knock-down Plxnc1 expression and performed grafting in 6-hydroxydopamine (6OHDA) mouse model to illustrate the possibility of improving a cell replacement therapy.

Le neutrophile humain est une cellule immunitaire qui a besoin de constamment adapter ses réponses aux signaux fournis par son milieu afin d'être efficace dans la première ligne de défense contre les pathogènes. Nous avons identifié au cours de cette thèse le rôle de cytohésine-1, un facteur d'échange du GTP pour les petites protéines G de la famille des Arfs dans la régulation de la signalisation et des fonctions des neutrophiles humains. Nous avons ainsi montré l'implication de cytohésine-1 dans l'activation d'Arfô et de la phosphohpase D, ce qui aboutit à la régulation de la dégranulation et la production d'anion superoxyde par le neutrophile. Nous avons également montré l'impact de cytohésine-1 sur les fonctions du neutrophile liées aux β2 intégrines LFA-1 et Mac-1, comme l'adhésion, la migration et la phagocytose. Ces résultats indiquant l'importance de cytohésine-1 dans la physiologie du neutrophile in vitro, suggèrent que cette protéine pourrait avoir un rôle dans le cadre d'une inflammation.

Les neurones dopaminergiques du mésencéphale (mDA) sont impliqués dans une variété de fonctions clefs du système nerveux central, incluant le mouvement volontaire, les processus affectifs, la récompense, l’attention, la mémoire de travail et l’apprentissage. La spécification des neurones mDA, de même que l’établissement des circuits dopaminergiques, sont finement régulés au cours du développement et requièrent l’activation spatiotemporelle complexe de facteurs de transcription et de leurs gènes cibles. La dégénérescence ou une perturbation de l’activité des neurones mDA peut mener au développement de troubles neurodégénératifs ou neuropsychiatriques graves, tels la maladie de Parkinson (PD), la schizophrénie (SCZ) et les troubles du spectre obsessif compulsif (OCD). Les facteurs de transcriptions Lmx1a et Lmx1b sont des déterminants précoces de la destinée dopaminergique, essentiels à la différenciation et à la spécification des neurones mDA. Des polymorphismes de LMX1A/B ont précédemment été associés à la SCZ et aux troubles du spectre OCD. Parmi les gènes développementaux sous le contrôle transcriptionnel de Lmx1a/b, nous avons identifié deux membres de la famille Slit et Trk (Slitrk), Slitrk2 et Slitrk5, comme contrôlant la formation des synapses excitatrices et inhibitrices afférentes aux neurones mDA. Des mutations de SLITRK2 et SLITRK5 furent également associées au développement de divers désordres neuropsychiatriques. Nous présentons ici le rôle de Lmx1a/b dans la régulation de l’activité électrophysiologique des neurones mDA, par leur régulation transcriptionnelle de Slitrk2 et Slitrk5. En utilisant un modèle de culture primaire de neurones mDA, nous avons identifié un rôle de Slitrk2 et de Slitrk5 dans la régulation postsynaptique de la synaptogénèse excitatrice et inhibitrice, respectivement. La perturbation de l’activité électrique des neurones mDA résultant de la perte ou du gain de fonction de Slitrk2/5 pourrait possiblement résulter en une perturbation de la libération de la dopamine aux noyaux cibles des neurones mDA, menant ainsi au développement de comportements pathologiques associés aux troubles neuropsychiatriques humains. / Mesodiencephalic dopaminergic (mDA) neurons regulate key functions of the mammalian central nervous system, including voluntary movement, affection, reward, attention, working memory and learning. The specification of mDA neurons and dopaminergic circuitry’s establishment are finely regulated during development and require specific and complex spatial and temporal activation of transcription factors and target genes. The degeneration of mDA pathways or their dysfunction can lead to severe neurodegenerative or neuropsychiatric disorders, including Parkinson’s disease (PD), schizophrenia (SCZ) and obsessive-compulsive disorder (OCD). Lmx1a and Lmx1b transcription factors are early determinants of the dopaminergic fate, essential to mDA neurons differentiation and specification. Polymorphisms of LMX1A/B were previously linked to SCZ and OCD. Within the transcriptional targets of Lmx1a/b, we identified to members of the Slit and Trk (Slitrk) family, Slitrk2 and Slitrk5, controlling excitatory and inhibitory afferent synapses formation of mDA neurons. Mutations of SLITRK2 and SLITRK5 were also previously linked to various neuropsychiatric diseases. We here present the role of Lmx1a/b in the regulation of the electrophysiological activity of mDA neurons, by their transcriptional regulation of Slitrk2 and Slitrk5. Using a mDA neurons’ primary cell culture paradigm, we identified a role of Slitrk2 and Slitrk5 in the post-synaptic regulation of excitatory and inhibitory synaptogenesis, respectively. The perturbation of mDA neurons’ electrophysiological activity, resulting from Slitrk2/5 loss or gain of function could lead to an alteration in dopamine release to mDA neurons target nuclei, and thus to the development of pathological behaviours associated with human neuropsychiatric diseases.

L'obésité représente un enjeu de santé publique important. Au Canada, près de 60 % de la population se retrouve en situation de surpoids ou d'obésité. Cette condition engendre des conséquences importantes sur la santé. En dépit des efforts investis, la prévention et le traitement de l'obésité demeurent peu efficaces. Des interventions ciblées selon des caractéristiques précises présentées par des groupes d'individus ainsi qu'une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels différents facteurs de risque d'obésité influencent le poids corporel sont susceptibles d'améliorer l'efficacité des interventions. De nombreux facteurs environnementaux, génétiques, physiologiques et comportementaux sont à l'origine de l'obésité. De plus, l'obésité résulte de l'interaction complexe de ces facteurs. Par exemple, des facteurs génétiques sont impliqués dans la variabilité interindividuelle observée dans l'influence de l'environnement sur le poids corporel. Quelques études ont également démontré que l'effet des gènes sur le poids corporel était expliqué par des comportements alimentaires. Ces derniers représentent des déterminants importants de l'obésité. Toutefois, l'effet médiateur de seulement quelques comportements alimentaires dans la susceptibilité génétique à l'obésité a été investigué. D'autres caractéristiques comme la distribution retardée de la prise alimentaire et la faible sensibilité des signaux de satiétés ont également des facteurs de risque d'obésité. Les mécanismes par lesquels ces facteurs influencent le poids sont méconnus. Toutefois, quelques études suggèrent qu'ils sont aussi associés aux comportements alimentaires. Les associations entre ces trois facteurs de risque individuel d'obésité et les comportements alimentaires ont été peu étudiées jusqu'à présent. L'objectif général de ce projet de doctorat est d'étudier le rôle des comportements alimentaires dans trois facteurs de risque d'obésité, soit la susceptibilité génétique à l'obésité, la distribution retardée de la prise alimentaire et la faible sensibilité des signaux de satiété, et ce, en contexte de susceptibilité à l'obésité ou en contexte de perte de poids. Ce projet visait d'abord à évaluer les associations entre ces facteurs de risque et les comportements alimentaires, puis à évaluer le potentiel de médiation des comportements alimentaires dans l'association entre ces facteurs et l'obésité ou l'apport énergétique. Les associations entre deux de ces facteurs, soit la distribution retardée de la prise alimentaire et la faible sensibilité des signaux de satiété, et la perte de poids ont également été étudiées. Finalement, ce projet visait à valider la version française du Adult Eating Behaviour Questionnaire (AEBQ) qui évalue des comportements alimentaires liés à l'appétit. La majorité des objectifs ont été répondus au moyen de données de l'Étude des familles de Québec (n=951) ou de la cohorte WeLIS qui regroupe quatre études sur la perte de poids (n=305). Une étude distincte a été réalisée pour la validation du questionnaire AEBQ (n=227). Une revue de la littérature a d'abord permis de souligner la ressemblance familiale dans les comportements alimentaires et que plusieurs gènes liés à l'obésité étaient associés à ces derniers. Ce projet a ensuite permis de documenter l'effet médiateur de la désinhibition et de la susceptibilité à la faim dans la susceptibilité génétique à l'obésité. En lien avec la distribution retardée de la prise alimentaire, les résultats indiquent que l'évaluation de ce facteur avant l'intervention ne permet pas d'identifier de faibles répondeurs à la perte de poids. Toutefois, ce facteur est associé à l'apport énergétique, et cette association est médiée par la désinhibition et la susceptibilité à la faim. Les résultats ont également démontré que les individus ayant une faible sensibilité des signaux de satiété ne sont pas résistants à la perte de poids basée sur une restriction énergétique, mais que ce type d'intervention engendre des changements moins optimaux dans certains de leurs comportements alimentaires. L'association entre la faible sensibilité des signaux de satiété et l'apport énergétique est également médiée par la susceptibilité à la faim et les envies alimentaires impérieuses. Finalement, ce projet a confirmé la validité de la version française du AEBQ auprès des Québécois. En conclusion, ces travaux mettent en lumière le rôle important des comportements alimentaires dans différents facteurs de risque d'obésité. Les résultats suggèrent que cibler ces comportements alimentaires pourrait être une avenue potentielle pour diminuer la susceptibilité à la surconsommation et à l'obésité associée à ces facteurs. Finalement, ce projet suggère que des recommandations portant sur le moment des prises alimentaires sont pertinentes dans une perspective de prévention et de traitement de l'obésité. / Obesity is an important public health issue. In Canada, nearly 60 % of the population is living with overweight or obesity. This condition yields important health consequences. Despite many efforts, obesity prevention and treatment remain ineffective. Interventions targeting specific characteristics common to groups of individuals combined with a better understanding of mechanisms by which different risk factors for obesity impact body weight could improve the efficacy of interventions. Causes for obesity include a complex interplay between environmental, genetic, physiological, and behavioural factors. For instance, genetic factors play an important role in the interindividual variability in body weight observed in response to the environment. Moreover, few studies have shown that genes impact body weight partly through eating behaviour traits which represent important determinants of obesity. However, only a few eating behaviour traits have been tested as mediators of the genetic susceptibility to obesity. Other characteristics such as the timing of food intake and low satiety responsiveness also represent risk factors for obesity. The mechanisms by which these risk factors influence body weight remain to be fully understood. Few studies suggest that these factors are also associated with eating behaviour traits. To date, the associations between these three individual risk factors for obesity and eating behaviour traits have been scarcely studied. The overall objective of this thesis is to investigate the role of eating behaviour traits in three obesity risk factors, namely, genetic susceptibility to obesity, timing of food intake and low satiety responsiveness, either in a context of susceptibility to obesity or weight loss. This thesis first aims to assess the associations between these risk factors and eating behaviour traits, and to investigate whether eating behaviour traits mediate the associations between these risk factors and obesity or energy intake. Second, the associations between two of these risk factors, namely timing of food intake and low satiety responsiveness, and weight loss are also investigated. Lastly, this thesis aims to validate the French version of the Adult Eating Behaviour Questionnaire (AEBQ), which assesses eating behaviours related to appetite. Most of the objectives were achieved with the use of data from the Quebec Family Study (n=951) or the WeLIS cohort, which includes four weight loss studies (n=305). A separate study was carried out to validate the AEBQ (n=227). In a literature review, this project first highlighted the familial resemblance in eating behaviour traits and that several obesity-related genes were associated with these traits. This project also found that genetic susceptibility to obesity was mediated by disinhibition and susceptibility to hunger. With regard to the timing of food intake, the results of this thesis suggest that a late distribution of food intake, assessed prior to a weight loss intervention, does not permit the characterization of low weight loss responders. However, a late distribution of food intake was positively associated with energy intake, and this association was mediated by disinhibition and susceptibility to hunger. The results of this thesis also showed that individuals with low satiety responsiveness were not resistant to weight loss based on an energy-restricted diet, but that this type of intervention leads to less optimal changes in some of their eating behaviour traits. The association between low satiety responsiveness and energy intake was also mediated by susceptibility to hunger and food cravings. Finally, this thesis indicated that the AEBQ is a valid tool to assess eating behaviours in the French-speaking adult population from the province of Quebec. In conclusion, this thesis highlights the important role of eating behaviour traits in several risk factors for obesity. These results suggest that targeting these eating behaviour traits could be a potential avenue to decrease the susceptibility to overeating and obesity associated with these risk factors. This project also suggests that the inclusion of recommendations about the timing of food intake is relevant from the perspective of obesity prevention and treatment.

La voie de l’hypoxie cellulaire, contrôlée par le facteur induit par l’hypoxie, est un processus permettant aux cellules de s’adapter à un changement des niveaux d’oxygène ambiant de leurs milieux en stimulant des gènes de la glycolyse qui permettent d’adapter la production d’ATP essentielle à la survie cellulaire. Celle-ci permet de conserver une respiration cellulaire efficace ainsi que de réduire la quantité de substances néfastes pour la cellule. Cette voie a été étudiée dans le contexte du syndrome de Leigh type Canadien-Français, maladie rare causée par une mutation du gène leucine-rich pentatricopeptide repeat containing (LRPPRC) qui entraîne une diminution de l’activité de l’enzyme cytochrome c oxydase et cause un déficit dans la production d’énergie. Bien que l’implication de cette voie ait été rejetée dans le contexte de cette maladie au niveau génétique, cette étude a permis d’identifier l’enzyme NADH déshydrogénase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 4-like 2 (NDUFA4L2), qui est responsable de l’inhibition du complexe I en situation d’hypoxie. Cette protéine pourrait être un mécanisme de compensation dans le syndrome de Leigh type Canadien-Français. La suite logique de cette étude devrait avoir comme objectif d’évaluer les différences entre le profil protéique (niveau des protéines de la voie de l’hypoxie) selon le degré d’atteinte (sévérité clinique) des patients atteints du syndrome de Leigh type Canadien-Français.