Le syndrome X-fragile, la première cause de retard mental héréditaire, est causé dans la majorité des cas par l'expansion d'une séquence répétée située dans la région 5' non-traduite du gène FMR1. Cette expansion entraîne l'inactivation du gène et l'absence des protéines FMR1 (6 isoformes) est directement responsable des phénotypes observés chez les patients. L'anticorps monoclonal 1C3, disponible depuis près d'une décennie, a permis l'étude de la protéine sous tous ses aspects ou presque. Cependant, il a été montré récemment que cet anticorps détecte aussi la protéine homologue FXR1. La contribution de cette réaction croisée au signal observé n'a pas été quantifiée mais représente probablement une proportion faible mais non négligeable selon la technique utilisée. Nous avons utilisé deux techniques en parallèle pour obtenir de nouveaux anticorps. Tout d'abord, nous avons tenté la sélection de fragments d'anticorps par la technologie du ?phage display?. Nous avons aussi entrepris la création de nouveaux hybridomes en injectant la protéine FMR1 purifiée à des souris Balb/C. Nous avons obtenu 23 lignées d'hybridomes parmi lesquelles 4 types d'anticorps différents ont été identifiés. La caractérisation de ces anticorps a débuté par l'identification de leur classe d'IgG et la chaîne lègère utilisée. Nous avons aussi vérifié leur spécificité et identifié l'épitope reconnu. L'anticorps produit par l'hybridome 14D3 est ressorti comme étant le plus intéressant compte tenu de sa spécificité et de la possibilité de le purifier. Nous avons évalué son efficacité en immunobuvardage, en immunofluorescence, en immunohistochimie, en ELISA et en immunoprécipitation. L'anticorps 14D3 s'est avéré un excellent anticorps pour toutes ces techniques à l'exception de l'immunoprécipitation. Certains de nos résultats diffèrent des travaux effectués avec l'anticorps 1C3. Cette différence est peut-être attribuable à la différence de spécificité des anticorps ou au fait que l'épitope reconnu par notre anticorps peut être absent de certaines isoformes. Nous avons aussi utilisé les anticorps 14D3 et 11F7 pour préparer un test de dosage par ELISA-sandwich. L'ELISA a été mis au point sur la protéine purifiée. Les tests effectués sont reproductibles et la précision de la courbe standard est excellente (R2 > 0.98).

Nos travaux de recherche ont consisté à étudier chez trois mammifères (la vache, la truie et la souris), la distribution des membres de la famille des protéines liées au X-fragile (protéines liant l'ARNm). Selon notre hypothèse, ces protéines seraient impliquées dans la formation et la fonction de transport des extensions cytoplasmique des cellules du cumulus vers l'ovocyte appelées projections transzonales (TZPs). L'étude de la présence de ces protéines (FMRP, FXR1P et FXR2P) dans l'ovaire a révélé une distribution selon le stade folliculaire. Nous avons observé une forte expression de FMRP dans les follicules primordiaux et primaires suivi d'une diminution de celle-ci à partir des follicules secondaires. Une expression faible mais stable de la protéine FXR2P le long de la folliculogenèse et une forte expression de la protéine FXR1P à partir du stade secondaire avec une compartimentation périnucléolaire. Nous avons également caractérisé la présence des protéines CYFIP1 comme ayant la même distribution que FMRP tout au long de la folliculogenèse. Le passage du follicule au stade secondaire étant marqué par la présence du réseau de TZPs, nous avons pu déduire un rôle de FMRP dans la formation des TZPs. Nous avons également pu observer que l'absence de FMRP aune incidence sur le réseau de TZPs en ce qu'elle entraîne l'immaturité de celui-ci. De plus, cette absence semble être en partie compensée par une augmentation de la protéine FXR2P mettant ainsi en évidence un processus essentiel à l'établissement de la compétence au développement supporté par l'infertilité des souris femelles double KO pour les gènes FMR1 et FXR2. Des trois protéines de la famille du X-fragile, FXR1P a été déterminé comme étant le plus abondant à l'intérieur des TZPs. Cette observation nous a permis de supposer une plus grande contribution de ce dernier au transport actif des transcrits. Ces travaux s'inscrivent dans une optique d'approfondissement des connaissances du rôle de soutien des cellules du cumulus. / Using three mammalian animal models (cow, pig, mouse), the focus of my work was to study the role and distribution of members of the Fragile X protein family (mRNA binding proteins) which we hypothesize as being implicated in the establishment and function of transzonal projections network (TZPs) which is a network formed by cytoplasmic extension of cumulus cells (CC) towards the oolemma (OO). Our results show an overall fluctuation in protein abundance during folliculogenesis. We observed high FMRP levels in primordial and primary follicles and declining of those levels in secondary follicles. FXR2P was weakly but stably detected in all stages of folliculogenesis. FXR1P was highly abundant and characterized by a perinucleolar localization starting from the secondary follicle stage. Finally, CYFIP1 showed a similar distribution to FMRP during folliculogenesis. One of the main physical differences of reaching the secondary follicle stage is the noticeable presence of TZP's network. The distribution of FMRP and CYFIP1 in folliculogenesis suggests a role for FMRP and CYFIP1 in the establishment of TZPs. In the absence of FMRP, the TZPs network was noticeably immature in appearance. The absence of FMRP also led to the up regulation of FXR2P in primordial and primary follicles proving that this family has an important role in the ovaries. This was further supported by evidence in the literature of infertility in the absence of both FMRP and FXR2P. Of the three the fragile X protein family members, FXR1P was the most abundant in TZPs suggesting that it is the likely one involved in active transport of mRNA granules from the cumulus cells to the oocyte. This work is part of an effort to deepen our knowledge of the supporting role of cumulus cells.

Résumé: Mémoire présenté à la Faculté de médecine et des sciences de la santé en vue de l’obtention du diplôme de maître sciences (M.Sc.) en biochimie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, Canada, J1H 5N4. Le document présent est un mémoire par article, lequel explorera la fonction d'une protéine liant l'ARN, FMRP, dans la différenciation cellulaire. Cette protéine joue un rôle de premier plan puisque son absence conduit à des anomalies développementales durant la neurogenèse et à une plasticité synaptique déficiente. Ces anomalies sont observées chez la souris KO pour le gène FMR1, mais également dans le cerveau des individus avec le syndrome du X fragile (SXF). Ces derniers dont le gène FMR1 est muté présentent une déficience intellectuelle (DI). Puisque la DI est la principale manifestation du SXF, et que les neurones « normaux » expriment FMRP à des niveaux supérieures à ceux des autres tissus corporels, son rôle a presqu'exclusivement été étudié dans les cellules neuronales. Pourtant, FMRP est une protéine hautement conservée et est exprimée dans presque toutes les cellules du corps. Logiquement, FMRP devrait jouer un rôle important dans tous les tissus l’exprimant à des niveaux de base, bien que son absence dans les tissus ne se manifeste pas cliniquement. Cette polyvalence fonctionnelle est encore plus probable de par le fait que plusieurs ARNm différents ont la possibilité d’interagir avec FMRP puisqu’elle identifie ses cibles par reconnaissance de motifs. L'étude présentée se fonde sur l'hypothèse que FMRP effectue des fonctions de base critiques au développement de tous types de tissus humains, et non seulement dans les neurones. L’hypothèse sera davantage développée. Puis, un modèle innovateur de la différenciation cellulaire non-neuronal sera présenté pour l'étude de FMRP. L'enquête sur la distribution subcellulaire et les interactions dynamiques de cette protéine sera détaillée durant les différents changements morphologiques de la spécialisation et de la maturation cellulaire. Les résultats des expériences seront analysés en profondeur. Puis, un retour sur l'hypothèse en guise des résultats expérimentaux permettra de constater que FMRP semble bien jouer un rôle durant la différenciation cellulaire non-neuronale. Ce rôle est intimement lié à la réorganisation du cytosquelette et à la synthèse protéique locale, régulée dans les complexes mRNPs composés de FMRP et ses cibles d'ARNm qui sont régulés, stabilisés et transportés vers les régions en maturation. Ultimement, plusieurs éléments indiquent que FMRP doit interagir correctement avec de nombreuses molécules, décrites dans ce mémoire, afin de permettre aux cellules de se spécialiser et d'acquérir les caractéristiques désirées au cours d’une différenciation normale. / Abstract: The present article-based memoire will explore the involvement of an important RNA-binding protein, FMRP, in cellular differentiation. This protein is well-known for the developmental anomalies during neurogenesis as well as the loss of synaptic plasticity which occur when its gene, FMR1, is mutated. Since FMRP expression is most pronounced in neurons and because the absence of its expression results in the intellectual deficiency known as the Fragile X Syndrome, FMRP has nearly always been studied in neurons alone. However, FM RP is a highly conserved protein, expressed ubiquitously across the body. Additionally, its influence in cells can be vast since its motif - based RNA recognition renders it capable of binding a variety of transcripts. Logically speaking, FMRP should play a role of first rate importance in the other tissues where it is present. The clinical manifestation of its impact in those tissues is likely to be lessened only by the lower levels of FMRP expressed in the average human cell. The main hypothesis of the current study is that FMRP performs critical but basic functions involved in the development of all human tissues where it is present at basal levels, rather than exerting an impact limited to the nervous system alone. The hypothesis will be further elaborated. An innovative non-neuronal model will be presented for the study of FMRP throughout the differentiation process. The behaviour and dynamic interactions of FMRP during cell specialization and morphological maturation will be investigated. An in-depth analysis of the experimental results will follow. Returning to the hypothesis of the study with these results at hand, it will be concluded that FMRP does indeed appear to play a major role in the differentiation of non-neuronal cells. In fact, FMRP's function seems to be closely linked to cytoskeletal reorganization, as well as local protein synthesis through the formation of mRNP complexes with its target mRNAs, which are stabilized, regulated and transported towards the active areas of the cell in differentiation. Ultimately, it is clear that proper interaction between FMRP and certain types of molecules, described in this memoire, is required for cells to specialize and acquire the characteristics of mature cells through normal differentiation.

Reduced activity of Fragile X mental retardation protein (FMRP) in brain neurons results in the most common form of heritable mental retardation in humans, Fragile X Syndrome (FXS). FMRP is a selective RNA-binding protein that is implicated in the translational regulation of specific mRNAs in neurons. Although very few direct targets of FMRP have been identified and verified in vivo, FXS is thought to result from the aberrant regulation of potentially hundreds of mRNAs causing defects in neuron morphology and synapse function. Identifying additional targets will be important for elucidating the mechanism of FMRP regulation as well as the etiology of FXS. Drosophila melanogaster offers a unique and powerful system for studying the function of FMRP. Flies with loss of FMRP activity have neuronal and behavioral defects similar to those observed in humans with FXS. Importantly, FMRP regulates common target mRNAs in neurons in both mice and flies. Here, I will describe our discovery of a previously unknown requirement for Drosophila FMRP (dFMRP) during the cleavage stage of early embryonic development. First, we identified a requirement for dFMRP for proper cleavage furrow formation and found that dFMRP functions to regulate the expression of specific target mRNAs during the cleavage stage. Among these is trailer hitch (tral) mRNA, which encodes a translational regulator as well, and represents a new in vivo target of dFMRP translational regulation. In addition, I have identified twenty-eight proteins that change in expression in the absence of dFMRP using a comparative proteomics based screen for dFMRP targets. One of these is the Chaperonin containing tcp-1 complex (CCT), a previously unidentified target, which I found is itself also required for cleavage furrow formation. Finally, we have identified a new dFMRP protein-binding partner, Caprin, and found that together dFMRP and Caprin are required for the proper timing of the MBT. This set of work has led to a better understanding of the mechanism of dFMRP-dependent regulation of cellular morphogenesis in early embryos and has the potential to lead to a better understanding of the etiology of FXS. / text

Les analyses présentées dans ce mémoire portent sur l'endommagement et la rupture de matériaux hétérogènes. Le mécanisme principal de dégradation est la fissuration à l'échelle la plus petite. Une approche probabiliste s'avère être un outil efficace. Ceci concerne des matériaux à comportement fragile (céramiques, fontes GS sous sollicitation cyclique) ou quasi-fragile (céramiques monolithiques impactées ou renforcées par des fibres longues, ciments renforcés par des fibres longues ou courtes). Le dialogue entre les différentes échelles a d'une part permis de construire des modèles de prévision de l'endommagement et de la rupture. D'autre part, diverses stratégies d'identification des paramètres du matériau ont été mises en oeuvre.

In this dissertation, the methods of protection and authentication for digital images are presented. In the study of fragile image authentication, the method that can thwart the counterfeit attack is proposed in Chapter 2, and we analyze this method in order to prove the effect. In the study of semi-fragile image authentication, two image authentication methods with digital signature-based and digital watermark-based are presented in Chapter 3 and Chapter 4 respectively. These two methods can improve the disadvantages of related works, and the main contributions are: (1) can adjust the fragile degree by assigning the least authenticable bound of image and (2) the related theorems about the proposed methods are analyzed completely. Finally, a new issue and solution about semi-fragile image authentication are presented in Chapter 5. The main contributions of this method are: (1) only the spatial domain is adopted during feature generation and verification, making domain transformation process is unnecessary, (2) more reasonable non-malicious manipulated images (JPEG, JPEG2000 compressed and scaled images) than related studies can be authenticated, achieving a good trade-off of image authentication between fragile and robust under practical image processing, and (3) non-malicious manipulation is clearly defined to meet closely the requirements of sending them over the Internet or storing images.

Thesis (Ph. D. in Biological Science)--Vanderbilt University, Dec. 2007. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

Le développement d'outils de phénotypage comportemental sophistiqués est indispensable pour comprendre le fonctionnement cognitif. A partir d'une analyse élaborée de tests comportementaux classiques, mes résultats suggèrent que l'hypersensibilité sensorielle associée à un canal potassique spécifique (BkCa) participe aux divers troubles comportementaux du syndrome de l'X-Fragile et du spectre autistique. Grâce à un dispositif expérimental nouveau et original, comprenant des capteurs de pression hyper-sensibles à même de détecter les moindres mouvement d'un rat ou d'une souris avec une sensibilité et une précision temporelle exceptionnelles, j'ai pu identifier des composantes comportementales normales et pathologiques inédites, telles que des tremblements ou la dynamique des forces mises en jeu dans divers mouvements, qui modifieront certainement nos capacités d'investigation des mécanismes impliqués dans la douleur, la peur ou la locomotion, dans les conditions normales et pathologiques. / Modern neuroscience highlights the need for designing sophisticated behavioral readout of internal cognitive states. From a thorough analysis of classical behavioural tests, my results support the hypothesis that sensory hypersensitivity might be the cause of other behavioural deficits, and confirm the potassium channel BKCa as a potentially relevant molecular target for the development of drug edication against Fragile X Syndrome / Autism Spectrum Disorders. I have also used an innovative device, based on pressure sensors that can non-invasively detect the slightest animal movement with unprecedented sensitivity and time resolution, during spontaneous behaviour. Analysing this signal with sophisticated computational tools, I could demonstrate the outstanding potential of this methodology for behavioural phenotyping in general, and more specifically for the investigation of pain, fear or locomotion in normal mice and models of neurodevelopmental and neurodegenerative disorders.

Mise en contexte : Le syndrome du X fragile (SXF) résulte de la perte d’expression de la protéine FMRP. L’absence de FMRP est responsable d’une série de perturbations signalétiques, notamment une hyperactivation de la voie MAPK/ERK. La lovastatine, un médicament hypocholestérolémiant, possède comme effet pléiotrope la capacité d’inhiber la voie MAPK/ERK et a permis de corriger certains phénotypes pathologiques clés du modèle murin du SXF, mettant en lumière son potentiel thérapeutique chez l’humain. Ainsi, nous avons réalisé en 2013 une étude ouverte visant à étudier l’effet d’un traitement de 12 semaines à la lovastatine sur les troubles cognitifs et comportementaux des enfants et des adultes avec SXF. La plupart des individus ont présenté des améliorations cognitives et comportementales, telles qu’évaluées par les échelles cliniques Vineland-II Adaptive Behavior Scale (VABS-II) et Aberrant Behavior Checklist-Community (ABC-C), respectivement. Ces échelles remplies par les tuteurs et les soignants sont toutefois évaluateur-dépendantes et sujettes à l’effet expérimentateur. Ces variables parasites, qui s’ajoutent à l’effet placebo inhérent à la conception ouverte de l’essai thérapeutique, peuvent ainsi avoir faussé l’évaluation de la réponse au traitement. Nous avons donc étudié si les cascades signalétiques des plaquettes sanguines peuvent être utilisées comme biomarqueurs objectifs pour surveiller la réponse au traitement. Méthode : Des échantillons sanguins des 15 individus SXF ayant participé à l’essai clinique ont été recueillis au début et à la fin de l’étude afin d’évaluer par Western Blot l’effet in vivo de la lovastatine sur l’activité de ERK dans les plaquettes sanguines, et ainsi de pouvoir corréler les réponses biologiques et cliniques. L’état de phosphorylation de ERK a également été étudié dans les plaquettes d’une cohorte contrôle. Résultats : Nos résultats démontrent une augmentation significative de près du double de la phosphorylation basale de ERK dans les plaquettes sanguines des individus avec SXF en comparaison avec les sujets contrôles (p=0,002). De plus, nous avons observé une normalisation de la phosphorylation de ERK chez 13 des 15 individus SXF après le traitement de 12 semaines à la lovastatine (p=0,007). Notre étude fournit ainsi les premières évidences d’un effet bénéfique de la lovastatine dans le SXF chez l’humain. Nous avons également démontré que les changements de la phosphorylation de ERK étaient partiellement corrélés à la réponse clinique, et ce, pour le score total et les scores des sous-domaines ‘socialisation’ et ‘compétences de la vie quotidienne’ de l’échelle VABS-II (p=0,003). Conclusion : De façon générale, ces résultats suggèrent que les cascades signalétiques plaquettaires peuvent être utilisées comme biomarqueurs pour évaluer de façon objective la réponse au traitement lors de futurs essais thérapeutiques. / Abstract: Background: Fragile X syndrome (FXS) results from loss of FMRP expression, which causes several signaling dysregulations, including the hyperactivation of the Mitogen-activated protein kinase (MAPK)/Extracellular signal-regulated kinase (ERK) pathway. Lovastatin, a drug used for the treatment of hypercholesterolemia, pleiotropically inhibits the MAPK/ERK cascade and has successfully corrected key pathological phenotypes in the FXS mouse model, underscoring its ‘disease-modifying’ potential. Thereby, we conducted in 2013 the first open-label clinical trial investigating the effect of a 12-week lovastatin regimen on cognitive and behavioral disabilities in FXS. Most individuals presented subtle positive cognitive changes as assessed by the Vineland-II Adaptive Behavior Scale (VABS-II) as well as behavior improvements using the widely used scale Aberrant Behavior Checklist-Community (ABC-C). The latter two scales are filled up by caregivers making them rater-dependent and prone to observer-expectancy effect. This might result in a placebo effect which is inherent to the open-label design of the trial. We therefore investigated whether blood platelets’ signaling cascades may be used as objective biomarkers to monitor treatment response. Methods: Blood samples were gathered from 15 FXS individuals during the trial in order to evaluate by quantitative Western Blotting the in vivo effect of lovastatin on ERK activity in blood platelets, and to correlate clinical and biological responses. The basal phosphorylation status of ERK was also assessed in platelets from a control cohort. Results: Our results showed a more than two-fold significant increase in FXS blood platelet basal ERK phosphorylation as compared to controls (p=0.002). Of note, we found that this hyperphosphorylation was normalized following the 12-week lovastatin trial (p=0.007) in 13 of the 15 FXS individuals enrolled in the trial. This represents the first evidence for a beneficial effect of lovastatin in human FXS. The extent of changes in ERK phosphorylation was also found to partly correlate with the clinical response scales’ scores, especially for the VABS-II. Indeed, the composite total score and the ‘daily living skills’ as well as the ‘socialization’ subscales scores of the VABS-II were correlated with the biological response (p=0.03). In comparison, no correlation was observed with the ABC-C scale. Conclusion: Broadly, these results suggest that platelets’ signaling cascades could be used as biomarkers to objectively assess treatment response during future clinical trials.

Le Syndrome de l'X Fragile (FXS) est la forme héréditaire majoritaire dedéficience intellectuelle et la cause monogénique de l'autisme. Le FXS est causé par unemutation du gène Fragile X Mental Retardation 1 (Fmr1), qui entraîne son inactivationet l'absence d’expression de la protéine codée: Fragile X Mental Retardation Protein(FMRP). FMRP est une protéine de liaison à l’ARN, impliquée dans la régulation de lasynthèse protéiques à la synapse. Un rôle central est attribué au sous-type 5 desrécepteurs métabotropiques au glutamate du groupe I (mGluR5) dans laphysiopathologie du FXS. En effet, une réponse exagérée suite à l'activation de mGluR5pourrait expliquer le dysfonctionnement synaptique dans ce syndrôme. Bien que denombreux travaux aient mis l'accent sur la dérégulation de la synthèse des protéinessynaptiques comme une conséquence de cette signalisation accrue du mGluR5, il y aaussi un équilibre altéré dans l'association de mGluR5 avec les différentes isoformes desprotéines Homer, partenaires de densité post-synaptique (PSD) du mGluR5. Bien qu'uneabondante littérature décrit l'association mGluR5/Homer, les conséquences de laperturbation de cette interaction dans le contexte du FXS sont peu connues. Parconséquent, l'objectif de ma thèse était d'étudier les conséquences de la perturbation del’interaction mGluR5/Homer au niveau des propriétés et des fonctions de mGluR5, tellesque l'expression durant le développement, l'expression de surface et le ciblageaxonal/dendritique, l’internalisation déclenchée par l'agoniste, les dynamiques desurface, et la modulation des courants NMDAR induite par mGluR5.Dans un premier temps, nous avons étudié l’expression de surface de mGluR5dans des neurones hippocampiques in vitro issus de souris sauvages et Fmr1 KO, par destechniques d’immunofluorescence et de biotinylation. Nous avons constaté que mGluR5est plus exprimé à la surface neuronale et est différemment distribué dans les dendrites etles axones des neurones Fmr1 KO. Puis, nous avons démontré que cette altérationd’expression et de ciblage est une conséquence directe de l’altération de l’interactionmGluR5/Homer. Nous avons aussi observé que mGluR5, indépendamment del’altération de l’interaction mGluR5/Homer, ne subit pas d’internalisation suite sonactivation soutenue par DHPG dans les neurones Fmr1 KO.Dans la seconde partie de mon étude, nous avons étudié les conséquences de laperturbation de l’interaction mGluR5/Homer dans les dynamiques de surface de mGluR5et par conséquent pour la fonction du NMDAR dans les neurones Fmr1 KO. Par destechniques d'imagerie et de pistage moléculaire, nous avons constaté que l’altération ducomplexe mGluR5/Homer augmente spécifiquement la diffusion latérale à la synapsedes neurones hippocampiques Fmr1 KO in vitro.La mobilité élevée du mGluR5 conduit à une probabilité accrue d'une interactionphysique transitoire avec NMDAR dans la PSD du Fmr1 KO.Cette interaction altère la modulation, induite par mGluR5, des courantsNMDAR. En effet, en utilisant des enregistrements en patch-clamp de neuronespyramidaux de CA1 sur tranches couplés à la stimulation des fibres collatérales deSchaffer, nous avons constaté que les courants excitateurs post-synaptiques induits parNMDAR (NMDAR-EPSCs) présentent des amplitudes plus faibles dans les neuronesFmr1 KO. De plus, l'expression post-synaptique de mGluR5, induite par la dépression àlong-terme de NMDAR-EPSCs est réduite dans les neurones Fmr1 KO. Finalement,nous avons démontré que ces défauts des courants NMDAR sont dépendants de laperturbation de l’interaction mGluR5/Homer et altèrent les dynamiques de mGluR5.Cette étude pourrait avoir des conséquences dans le traitement desdysfonctionnements synaptiques du mGluR5 dans le FXS, en ciblant l’interactionmGluR5/Homer, et offre de nouvelles suggestions pour corriger la signalisationdéfectueuse sous-jacente aux troubles du spectre autistique. / Fragile X Syndrome (FXS) is the most common inherited form of intellectualdisability and autism. FXS is caused by a mutation in the fragile X mental retardation 1(Fmr1) gene which leads to the lack of the encoded FMRP protein. FMRP is an RNAbinding protein involved in protein synthesis regulation at synapses. Many evidencessuggest a central role of the Group-I metabotropic glutamate receptor subtype 5(mGluR5) in the FXS pathophysiology. In particular, an exaggerated signaling responsefollowing mGluR5 activation may underlie synaptic dysfunction in this disorder.Although much work has focused on the dysregulation of synaptic protein synthesis as aconsequence of this enhanced mGluR5 signaling, it becomes clear that in FXS there isalso an altered balance of mGluR5 association with Homer scaffolding proteins, whichare postsynaptic density (PSD) partners of mGluR5. Although an extensive literaturedescribes the mGluR5/Homer association, very little is known about the consequences ofthe disruption of this interaction in the FXS context. Therefore, the goal of my thesis wasto study the consequences of mGluR5/Homer crosstalk disruption in the Fmr1 knockout(KO) mouse model of FXS in terms of properties and functions of mGluR5, such asexpression during development, surface expression and axonal/dendritic targeting,agonist-induced internalization, surface dynamics and mGluR5-mediated modulation ofNMDA receptor (NMDAR) currents.In a first set of experiments we investigated the mGluR5 surface expression incultured hippocampal neurons from WT and Fmr1 KO mice by usingimmunofluorescence techniques and biotinylation assay. We found that mGluR5 wasmore expressed on the neuronal surface and was differently distributed in dendrites andaxons of Fmr1 KO cultured neurons. We then hypothesized that these alterations were adirect consequence of the mGluR5/Homer crosstalk disruption. We demonstrated thatthe altered expression and targeting of mGluR5 were critically dependent onmGluR5/Homer crosstalk disruption. We also observed that mGluR5 did not undergointernalization upon sustained mGluR5 activation with DHPG in Fmr1 KO neurons.This latter phenotype, however, was not dependent on the disruption of themGluR5/Homer crosstalk. Altogether, these results demonstrate that mGluR5/Homercrosstalk disruption contributes to the pathophysiology of FXS altering expression andtargeting of mGluR5 on the surface of Fmr1 KO neurons.In the second part of my study we investigated the consequences of the disruptedmGluR5/Homer crosstalk for the mGluR5 surface dynamics, and consequently forNMDAR function in Fmr1 KO neurons. Using a combination of live-cell imaging andsingle-molecule tracking, we found that mGluR5/Homer crosstalk disruption specificallyincreased the mGluR5 lateral diffusion at the synapse of cultured Fmr1 KO hippocampalneurons. The higher mGluR5 mobility resulted in an increased probability of transientphysical interaction with NMDAR in the PSD of Fmr1 KO. This interaction altered themGluR5-mediated modulation of NMDAR currents as evidenced by the two followingchanges. First, using patch-clamp recordings from CA1 pyramidal neurons, we foundthat NMDAR-mediated excitatory postsynaptic currents (NMDAR-EPSCs) evoked bySchaffer collateral stimulation showed lower amplitudes in Fmr1 KO neurons. Second,the postsynaptic expression of mGluR5 mediated long term depression (LTD) ofNMDAR-EPSCs was reduced in Fmr1 KO neurons. Finally, we demonstrated that thesedefects in NMDA currents were strongly dependent on the mGluR5/Homer crosstalkdisruption and altered mGluR5 dynamics.Altogether, our results show that mGluR5/Homer disruption contributes to themGluR5 dysregulation in Fmr1 KO neurons. This study might have implication for thetreatment of mGluR5 synaptic dysfunctions in FXS by targeting mGluR5/Homerinteraction and provide new suggestions to correct the defective signaling underlyingcognitive impairment and autism.