Ce projet de maitrise s’inscrit dans le cadre de l’étude du rôle de DLK dans les neurones. Depuis quelques années seulement, plusieurs auteurs ont démontré l’implication de DLK dans les mécanismes de dégénérescence et de régénérescence neuronale, des processus pouvant survenir lors du développement ou dans le cas de certaines pathologies reliées au système nerveux, comme l’Alzheimer et le Parkinson. Jusqu’à maintenant, peu de travaux sur la régulation de l’activité de DLK dans les cellules nerveuses ont été rapportés dans la littérature. Au cours de ce travail, nous avons démontré que la voie de signalisation DLK/JNK est activée suite à la dépolymérisation des microtubules, des composants majeurs du cytosquelette souvent affectés lors de stress infligés aux cellules. Cette démonstration s’est fait grâce aux traitements des cellules Neuro-2a avec la colcémide, suivis par des immunobuvardages de type Western dont l’anticorps était dirigé contre la forme phosphorylée de JNK (p-JNK), une cible majeure de DLK. Nous avons par la suite été en mesure de confirmer que l’activation de JNK était bel et bien DLK-dépendante à l’aide de cellules déplétées en DLK par des ARN interférents. Dans ces cellules, les niveaux de p-JNK étaient significativement inférieurs, comparés aux cellules contrôles, et ce même lorsqu’on active la voie de signalisation. Nous avons par la suite identifié, à l’aide d’une méthode de séquençage de nouvelle génération, le «RNA-seq», des gènes étant différentiellement exprimés dans les cellules déplétées en DLK. Nous avons été en mesure d’établir un lien entre certains des gènes régulés par DLK et le guidage axonal, un processus essentiel au développement neuronal. Donc, en plus d’avoir démontré un mécanisme possible de régulation de DLK, nous avons, pour la première fois, identifié des gènes régulés par la présence/absence de cette dernière dans les cellules neuronales de mammifères.

La demande de réduire les coûts de conception et d'exploitation amène aujourd’hui à la recherche de plus d’autonomie à bord des satellites. On souhaite par exemple réduire les frais d'opération en employant moins de main-d'œuvre pour le calcul des trajectoires ou en optimisant l’utilisation des actionneurs. On désire également augmenter la performance des satellites pour obtenir de meilleurs résultats. Cependant, l’apport d’autonomie au sein des satellites ne peut se faire au détriment de la fiabilité. Par ailleurs, la présence de charges utiles sensibles à certains éléments dangereux entourant le satellite (Soleil, Terre...) ou la complexité des missions de mesure ou de pointage demande un apport important en manœuvrabilité directionnelle des satellites. L’apport de l’autonomie impose donc la prise en charge des directions dangereuses qui étaient normalement évitées par les commandes issues de la station au sol. On retrouve donc un besoin d’autonomie de manœuvre auquel il faut ajouter une autonomie d’évitement de directions dangereuses. La méthode du potentiel apparait comme une technique de guidage qui permettrait de combler ces deux besoins. Elle a notamment déjà fait ses preuves dans le domaine d’évitement d’obstacle des robots mobiles autonomes et des robots manipulateurs. C’est une démarche caractérisée par sa simplicité d’utilisation et qui se base sur le principe de forces virtuelles appliquées au véhicule. Les obstacles exercent des forces répulsives et la cible une force attractive. À partir de ces affectations, un champ de potentiel est créé et le vecteur vitesse du véhicule est déterminé par le gradient de ce dernier. L’application de la méthode du potentiel au domaine de l’aérospatiale n’a jamais complètement abouti. En effet, quelques auteurs ont démontré la faisabilité théorique de la méthode, mais sans pour autant tenir compte des contraintes réelles d’une application. Ce projet portera donc sur l'adaptation de cette approche afin de la rendre réalisable sur un satellite en mission.

Une des questions fondamentales en neurobiologie du développement est de comprendre quels sont les mécanismes responsables de la formation des circuits neuronaux. Alors que les circuits de neurones projecteurs ont fait l'objet d'études intensives, aujourd'hui encore peu de chose est connu sur les molécules et les voies de signalisation impliquées dans la croissance et la différentiation axonale des interneurones GABA. Au cours de ma thèse, j'ai étudié le rôle de la molécule de guidage axonal Semaphorine 3a (Sema3A) dans le développement des axones des interneurones GABA du cervelet. Pour mener à bien cette étude, j'ai développé de nouvelles approches expérimentales in vitro et in vivo. En utilisant ces nouveaux outils, j'ai montré que la SEMA3A était capable d'attirer l'axone des interneurones GABA. In vitro, la SEMA3A induit une augmentation locale de la formation de branches axonales et l'apparition précoce d'un marqueur présynaptique (GAD65). Nous avons également montré que la combinaison d'expression de SEMA3A avec une molécule d'adhésion de la famille L1CAM dans les cellules hétérologues était capable d'induire l'innervation de cette cellule de manière spécifique par les interneurones GABA du cervelet. Cette étude nous a permis de montrer que la combinaison entre une molécule de guidage axonal et une molécule d'adhésion cellulaire spécifique était suffisante pour induire des mécanismes de reconnaissance cellulaire par les interneurones GABA du cervelet. / GABAergic interneurons are fundamental component in neural processing and their specific innervation patterns are though to be the building block for physiological brain function and computing. However the molecular and cellular mechanisms that assemble inhibitory local circuits remain largely unknown. In cerebellar cortex, molecular layer GABAergic interneurons are key regulators of cerebellar signal coding and memory formation by sending specifically their axons to innervate the Purkinje cells. Here, we show that a combination of both secreted axon guidance and recognition molecules of L1CAM family is sufficient to trigger target cell recognition by molecular layer GABAergic interneuron˙s in vivo. Using BAC transgenic reporter mice for cell-type specific gene-expression profiling of secreted SEMAPHORIN molecules, we identified that SEMAPHORIN3A (SEMA3A) expression picked precisely at relevant time-point of GABAergic local circuit formati on. In vitro, in a co-culture model, we found that semaphorin3A (SEMA3A) secreted by CHO cells attracts GABAergic interneurons axons and triggers their local specific branching. In vivo, the injection of these heterologous cells expressing SEMA3A ectopically in the granule cell layer is able to disrupt the « crystal »like organization of molecular GABAergic interneurons and attracts their axons in this ectopic territory. Moreover we found that both in vitro and in vivo, the co-expression of SEMA3A and the L1CAM family recognition molécules, Neurofascin, but not their respective expression alone, are able to induced heterologous cells innervation by molecular GABAergic interneurons. These results suggest that specific combination between axon guidance molecules and L1CAM family is sufficient to specify cell type recognition in a space and timely dependent manner.

Les cellules sont capables de détecter les distributions spatiales de protéines et ainsi de migrer ou s’étendre dans la direction appropriée. Une compréhension de la réponse cellulaire aux modifications de ces distributions spatiales de protéines est essentielle pour l’avancement des connaissances dans plusieurs domaines de recherches tels que le développement, l’immunologie ou l’oncologie. Un exemple particulièrement complexe est le guidage d’axones se déroulant pendant le développement du système nerveux. Ce dernier nécessite la présence de plusieurs distributions de molécules de guidages étant attractives ou répulsives pour connecter correctement ce réseau complexe qu’est le système nerveux. Puisque plusieurs indices de guidage collaborent, il est particulièrement difficile d’identifier la contribution individuelle ou la voie de signalisation qui est déclenchée in vivo, il est donc nécessaire d’utiliser des méthodes pour reproduire ces distributions de protéines in vitro. Plusieurs méthodes existent pour produire des gradients de protéines solubles ou liées aux substrats. Quelques méthodes pour produire des gradients solubles sont déjà couramment utilisées dans plusieurs laboratoires, mais elles limitent l’étude aux distributions de protéines qui sont normalement sécrétées in vivo. Les méthodes permettant de produire des distributions liées au substrat sont particulièrement complexes, ce qui restreint leur utilisation à quelques laboratoires. Premièrement, nous présentons une méthode simple qui exploite le photoblanchiment de molécules fluorescentes pour créer des motifs de protéines liées au substrat : Laser-assisted protein adsorption by photobleaching (LAPAP). Cette méthode permet de produire des motifs de protéines complexes d’une résolution micrométrique et d’une grande portée dynamique. Une caractérisation de la technique a été faite et en tant que preuve de fonctionnalité, des axones de neurones du ganglion spinal ont été guidés sur des gradients d’un peptide provenant de la laminine. Deuxièmement, LAPAP a été amélioré de manière à pouvoir fabriquer des motifs avec plusieurs composantes grâce à l’utilisation de lasers à différentes longueurs d’onde et d’anticorps conjugués à des fluorophores correspondants à ces longueurs d’onde. De plus, pour accélérer et simplifier le processus de fabrication, nous avons développé LAPAP à illumination à champ large qui utilise un modulateur spatial de lumière, une diode électroluminescente et un microscope standard pour imprimer directement un motif de protéines. Cette méthode est particulièrement simple comparativement à la version originale de LAPAP puisqu’elle n’implique pas le contrôle de la puissance laser et de platines motorisées, mais seulement d’envoyer l’image du motif désiré au modulateur spatial. Finalement, nous avons utilisé LAPAP pour démontrer que notre technique peut être utilisée dans des analyses de haut contenu pour quantifier les changements morphologiques résultant de la croissance neuronale sur des gradients de protéines de guidage. Nous avons produit des milliers de gradients de laminin-1 ayant différentes pentes et analysé les variations au niveau du guidage de neurites provenant d’une lignée cellulaire neuronale (RGC-5). Un algorithme pour analyser les images des cellules sur les gradients a été développé pour détecter chaque cellule et quantifier la position du centroïde du soma ainsi que les angles d’initiation, final et de braquage de chaque neurite. Ces données ont démontré que les gradients de laminine influencent l’angle d’initiation des neurites des RGC-5, mais n’influencent pas leur braquage. Nous croyons que les résultats présentés dans cette thèse faciliteront l’utilisation de motifs de protéines liées au substrat dans les laboratoires des sciences de la vie, puisque LAPAP peut être effectué à l’aide d’un microscope confocal ou d’un microscope standard légèrement modifié. Cela pourrait contribuer à l’augmentation du nombre de laboratoires travaillant sur le guidage avec des gradients liés au substrat afin d’atteindre la masse critique nécessaire à des percées majeures en neuroscience. / Cells are able to sense spatial distribution of proteins and accordingly migrate or extend in the appropriate direction. Understanding cellular responses to modifications in molecular spatial distributions is essential for advances in several fields such as development, immunology and oncology. A particularly complex example is axonal guidance that occurs during the development of the nervous system, which relies on distributions of attractive and repulsive guidance molecules to correctly wire this intricate network. Since several guidance cues collaborate to development of the nervous system, it is particularly difficult to assess the individual contribution of each cue and the signaling cascade each trigger in vivo; therefore methods to reproduce those distributions individually in vitro are necessary to study in detail the effect of each guidance cue. Several methods exist to produce graded distributions of protein that are either soluble or substrate-bound. A few methods making solution gradients are already widely used in several laboratories to perform experiments with the guidance cues that are normally diffusing in vivo. However, current methods allowing the fabrication of substrate-bound gradients are quite complex, which restrict their use to a few laboratories. First, we present a straightforward method exploiting photobleaching of a fluorescently tagged molecule using a visible laser to generating substrate-bound protein patterns: Laser-assisted protein adsorption by photobleaching (LAPAP). This method allows producing complex patterns of protein with micron spatial resolution and high dynamic range. An extensive characterization of the technique was performed and as proof of functionality, axons from dorsal root ganglions cells were guided on laminin peptide gradients. Secondly, LAPAP was improved in order to produce multicomponent patterns by using lasers at different wavelengths and antibodies conjugated to fluorophores corresponding to these wavelengths. Moreover, to speed-up the fabrication process and simplify the device, we developed widefield illumination LAPAP which uses a spatial light modulator, a light emitting diode and a standard microscope to directly print patterns. This patterning method is relatively simple compared to the original LAPAP setup, since it does not involve controlling the laser power or a motorized stage, but only sends an image of the desired pattern to a spatial light modulator. Finally, we used LAPAP to show how it could be used in automated high-content screening assays to quantify the morphological changes resulting from axon growth on gradients of guidance proteins. We produced thousands of laminin-1 gradients of different slopes and analyzed the variations in neurite guidance of neuron-like cells (RGC-5). An image analysis algorithm was developed to process bright field microscopy images, detecting each cell and quantifying the soma centroid and the initiation, terminal and turning angles of the maximal neurite. This data showed that laminin gradients influence the initiation angle of neurite extension of RGC-5, but does not contribute to its turning. We believe that the results presented in this thesis will facilitate the use of substrate- bound protein patterning in typical life science laboratories, since a confocal microscope or a slightly modified standard microscope is the only specialized equipment needed to fabricate patterns by LAPAP. This could increase the number of laboratories working with substrate-bound protein patterns in order to reach the critical mass necessary for major advances in neuroscience.

Le système nerveux et le système vasculaire montrent de grandes similitudes notamment au niveau anatomique. Il est maintenant communément admis que des membres des quatre grandes familles de molécules de guidage axonal Sémaphorines, Ephrines, Nétrines et Slits et leurs récepteurs sont également impliqué dans la mise en place du réseau vasculaire, mais la situation inverse n'était pas aussi claire lorsque j'ai débuté ma thèse. Cette thèse s'intéresse au rôle chez la souris de deux molécules de mise en place du système vasculaire VEGFR2 et Synectine dans le contexte du guidage axonal. Nous avons ainsi montré que ces deux molécules sont importantes pour le guidage de différentes populations d'axones par la molécule de guidage axonal Sémaphorine 3E (Séma3E). Dans une première étude, nous avons montré que VEGFR2 est important pour la mise en place du faisceau subiculo-mamillaire in vivo indépendamment de son ligand vasculaire habituel VEGF. En effet, dans ces neurones VEGFR2 agit au sein d'un complexe récepteur à Séma3E, composé de PlexinD1, Neuropilin1, et VEGFR2. Ainsi, la liaison de Séma3E au complexe récepteur entraine l'activation de VEGFR2 qui transduit alors une signalisation promotrice de croissance axonale en activant la voie PI3K/Akt. Dans une seconde étude, nous avons montré que Synectine est important in vivo pour la mise en place de la commissure antérieure, un autre faisceau axonal exprimant le récepteur à Séma3E, PlexinD1. De plus, nous avons montré in vitro que Synectine est nécessaire à la réponse inhibitrice de croissance induite par Séma3E dans les neurones du cortex latéral piriforme qui correspondent aux neurones projetant dans la commissure antérieure. En impliquant Synectine et VEGFR2 dans le guidage axonal, les résultats présentés dans cette thèse mettent donc en avant que si le système vasculaire utilise des molécules du système nerveux pour son développement, le système nerveux peut également utiliser des molécules du système vasculaire pour la mise en place de son réseau neuronal. / Important similarities exist between the vascular and the nervous systems, both at anatomical and molecular levels. There is now clear evidence that members of all four classical families of axon guidance molecules (Ephrins, Netrins, Slits, and Semaphorins) and their cognate receptors are implicated in vascular patterning. Here we present evidence for the reverse situation in wich two vascular molecules, VEGFR2 and Synectin, are implicated in axon patterning of two major axon tract in vivo, and in their response to the axon guidance molecule Semaphorin 3E in vitro.

Cette thèse en informatique se situe dans le domaine des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH), et plus particulièrement au sein du projet AGATE (an Approach for Genericity in Assistance To complEx tasks) qui vise à proposer des modèles génériques et des outils unifiés pour permettre la mise en place de systèmes d'assistance dans des applications existantes. Dans ce projet, l'éditeur d'assistance SEPIA permet aux concepteurs d'assistance de définir un système d'assistance épiphyte grâce à des règles respectant le langage aLDEAS. Ce système d'assistance peut ensuite être exécuté par le moteur d'assistance de SEPIA pour fournir de l'assistance aux utilisateurs finaux sur les applications-cibles diverses. Dans le contexte éducatif, des enseignants peuvent souhaiter mettre en place des systèmes d'assistance pour compléter les logiciels pédagogiques ou non-pédagogiques utilisés par les apprenants. Des ingénieurs pédagogiques endossent donc le rôle de concepteurs d'assistance, alors que les apprenants sont les utilisateurs finaux des applications assistées. Notre thèse traite la problématique suivante : « Comment mettre en place un système d'assistance épiphyte en contexte éducatif en adoptant une approche générique ? Nous avons abordé cette problématique de recherche en deux étapes : tout d'abord l'étude d'assistances existantes au sein d'applications utilisées en contexte éducatif, puis l'exploitation et l'enrichissement des modèles et outils du projet AGATE pour les adapter au contexte éducatif. Dans un premier temps, nous avons étudié des applications variées utilisées par des enseignants au sein de leurs cours, ainsi que des travaux existants qui proposent des systèmes d'assistance. Nous avons ainsi identifié les caractéristiques de l'assistance, et nous les avons classées selon qu'elles permettent de proposer de l'assistance technique (utilisation de l'application, prise en main) ou de l'assistance pédagogique (feedbacks pédagogiques, guidage pédagogique). Nous avons ajouté à cette classification les différents modes de déroulement d'une assistance dans le contexte éducatif. Dans un second temps, nous avons confronté les modèles et outils proposés précédemment dans le projet AGATE aux caractéristiques de l'assistance ainsi identifiées dans le contexte éducatif. Les limites des modèles et outils précédents nous ont amené à proposer deux contributions au langage aLDEAS et au système SEPIA pour les adapter au contexte éducatif. Cette nouvelle version de SEPIA adaptée au contexte éducatif est nommée SEPIA-edu. La première limite concernait la complexité de définition de systèmes d'assistance variés en termes de déroulement. Que ce soit dans un contexte éducatif ou non, il est important de pouvoir définir facilement et de manière explicite plusieurs modes d'articulation entre les différents éléments d'un système d'assistance. Nous avons donc proposé un modèle d'articulation entre les règles aLDEAS explicitant le déroulement d'une assistance et permettant de définir des systèmes d'assistance comprenant des éléments qui se déroulent de manière successive, interactive, simultanée, progressive, indépendante. Nous avons associé à ce modèle un processus d'application automatique des contraintes des modes d'articulation aux règles qui permet de générer et/ou modifier automatiquement les règles aLDEAS en faisant en sorte qu'elles soient toujours compatibles avec le moteur d'exécution d'assistance de SEPIA. Ce modèle et ce processus ont été implémentés dans SEPIA-edu. La seconde limite est propre au domaine éducatif. Elle concernait la complexité à définir un guidage pédagogique proposant un parcours entre différentes activités au sein d'une application existante. Nous avons tout d'abord proposé un modèle d'activité permettant de délimiter les activités au sein des applications... / This thesis in computer science take place in the ILE domain (Interactive Learning Environment) and was realized within the AGATE project (an Approach for Genericity in Assistance To complEx tasks) that aims at proposing generic models and unified tools to make possible the setup of assistance systems in various existing applications. In this project, an assistance editor allows assistance designers to define assistance systems and a generic assistance engine executes these assistance systems on the various target-applications without disturbing them to help final users. These assistance systems are defined by the assistance rules that respect the aLDEAS language. In the educational context, teachers can want to set up assistance system to complete the pedagogical or non-pedagogical software used by learners. Pedagogical engineers therefore have the role of assistance designers and learners are end-users of such assisted applications. Our PhD thesis address the following research question: “How to set up an epiphytic assistance system in the educational context by adopting a generic approach?” In order to answer this research question, we realized this thesis in two steps: first, the study of existing assistances within applications used in the educational context, then the exploitation and enrichment of models and tools of the AGATE project to adapt them to the educational context. In the first step, we studied the applications used by teachers in their courses as well as existing works proposing assistance system. We identified the characteristics of assistance, and classified them by the way they propose the technical assistance (use, handling of applications) and the pedagogical assistance (pedagogical feedback, pedagogical guidance) as well as different modes to sequence assistance elements in the educational context. In the second step, we confronted the models and tools proposed previously in the AGATE project to the characteristics of the assistance identified in educational context. The limitations of the previous models and tools led us to propose two contributions to the aLDEAS language and the SEPIA system in order to adapt them to the educational context. The first limitation relates to the complex definition of various assistance systems in terms of sequence of assistance elements. Whether in an educational context or not, it is important to be able to define easily and explicitly several modes of articulation between the different elements of an assistance system. We therefore proposed a model of articulation between aLDEAS rules in five modes: successive, interactive, simultaneous, progressive, independent. We associated this model with a process of automatic application of constraints of the articulation modes to the rules. This process makes it possible to automatically generate and / or modify the aLDEAS rules by making sure that they are always compatible with the execution of SEPIA assistance engine. This model and this process have been implemented in SEPIA-edu. The second limitation is specific to the educational context. It concerns the complex definition of a pedagogical guidance proposing different learning activities within an existing application. We first proposed an activity model to delimit activities within applications. Then, a pedagogical guidance model allows to define different types of pedagogical guidance (free, sequential, contextualized, temporal, personalized). A pedagogical guidance pattern was proposed to define a composed pedagogical guidance which can combine several types of pedagogical guidance. Finally, a process of the transformation of a pedagogical guidance into aLDEAS rules allows to automatically generate and modify aLDEAS rules. This model of activity, this pedagogical guidance pattern and this process have been implemented in SEPIA-edu

Les travaux de cette thèse proposent une nouvelle approche pour le guidage assisté par robots d'aiguilles flexibles pour des procédures percutanées. La méthode est basée sur l'utilisation d'une rotation de l'aiguille avec un rapport cyclique variable pour réaliser une insertion avec des arcs de rayons de courbure différents. Elle combine un retour visuel avec une stratégie de planification adaptative pour compenser les incertitudes du système et les perturbations. Par rapport aux approches présentées précédemment dans la littérature, la stratégie de planification en boucle fermée est adaptée à des scènes dynamiques qui présentent des changements de position des obstacles et de la cible. Cette approche a été implémentée sur un système robotique et les résultats obtenus in vitro confirment tout l'intérêt de cette technique. / This thesis proposes a robot-assisted approach for automatic steering of flexible beveled needles in percutaneous procedures. The method uses duty-cycled rotation of the needle to perform insertion with arcs of adjustable curvature, and combines closed-loop imaging feedback with an intraoperative motion replanning strategy to compensate for system uncertainties and disturbances. Differently from previous approaches, the closed-loop replanning strategy is suitable for dynamic scenes that present changes of obstacles and target positions. Indeed, we implemented the proposed system using a robotic manipulator, and the results obtained from in vitro tests confirmed the viability of our method.

L’objectif de cette thèse est l’étude et le développement d’un outil de planification de trajectoires adaptatives guidée par robot afin d’assister l’insertion des aiguilles biseautées semi-rigides en procédures percutanées sous imagerie scanner ou IRM. L’approche est basée sur un nouveau modèle de la déflexion de l’aiguille qui permet une prédiction hors ligne des déformations de l’aiguille et une amélioration des performances d’insertion en ligne. Cette amélioration permet de compenser les incertitudes sur les connaissances de l’environnement et les approximations lors de la modélisation de l’aiguille. Les résultats des tests in vitro pour différentes plateformes robotiques ont confirmé la viabilité de la méthode proposée. / The goal of this thesis is the study and development of a tool for robot-driven adaptive needle insertion planning in order to assist percutaneous insertions of beveled semi-rigid needles guided by CT or MR images. The approach is based on a novel needle deflection prediction model that provides offline predictions and improve online the needle insertion performance. This improvement allows to compensate for environment uncertainties and approximations of needle-tissue interactions modeling. Results obtained from in vitro tests, using different robot platforms confirmed the viability of our method.

Cette recherche est une contribution à l’identification des procédures de guidage et des styles d’enseignement mis en oeuvre dans l’enseignement par situation complexe en éducation physique et sportive (EPS). Notre volonté vise à clarifier la façon dont les experts (du point de vue de l’enseignement pas SC) mettent en oeuvre et accompagnent l’activité des élèves, en tenant compte de différents facteurs (caractéristiques de l’enseignant, nature de l’habileté motrice sollicitée dans l’activité physique, sportive et artistique (APSA), et nature de la situation pédagogique) qui peuvent influencer les pratiques. Notre travail est positionné sur un cadre scientifique métissé, dont la logique originale vise à développer et étayer des pratiques pédagogiques grâce à l’éclairage des sciences de l’intervention et de la psychologie sociale appliquée à l’enseignement de l’EPS. Notre démarche empirique s’appuie sur des observations ordinaires de séances d’enseignement en EPS. Dans l’ensemble des résultats observés, les trois études mettent en avant quelques caractéristiques fixes dans les modalités de guidage des enseignants lors d’une situation complexe. Malgré les différences observées (modes de guidage) dans les trois études selon les différents facteurs définis auparavant, d’une façon ou d’autre, les enseignants observés préservent l’autonomie des élèves dans leur activité de recherche de solution en SC. En revanche, le guidage directif centré sur l’aspect technique spécifie le comportement des enseignants lors des situations ciblées (situations didactiques). Ainsi, du point de vue de l’expertise disciplinaire (expérience approfondie dans la pratique et l’enseignement de l’APSA), nos résultats mettent en évidence qu’une expérience professionnelle (en tant que enseignant d’EPS) ne semble pas compenser une absence d’expérience dans l’APSA enseignée. / This research is a contribution to the identification of guidance procedures and teaching styles implemented in teaching by complex situation in physical education (PE). Our aim is to clarify the way used by experts to implement and regulate the students’ activity in this type of education, taking in account different factors (characteristics of the teacher, nature of the motor skill sought in the APSA, and the nature of the pedagogical situation) that may influence this teaching practice. Our work is positioned on a mixed scientific framework, which original construction logic aims to develop and support teaching practices through the help of science of education and social psychology applied to education. Our empirical approach is based on ordinary observations of PSE teaching sessions. In all of the deduced results, the three studies highlight some unchanged characteristics in the guiding methods of teachers in a complex situation. Despite the noticed differences (guiding modes) in the three studies according to the different factors previously defined, in one way or another, the observed teachers preserves students' autonomy in a solution-seeking activities. On the other hand, teachers’ behavior in targeted situations was characterized by directive guidance focused on the technical aspect (didactic situations). Thus, from a disciplinary point of view, (in-depth experience in the practice and teaching of APSA), our results show that professional experience (as a teacher of PSE) does not seem to compensate for the lack of experience in the APSA taught.

Les mutations du gène SPG4 codant la spastin sont responsables de la forme la plus fréquente de Paraplégies Spastiques Héréditaires (PSH), des maladies neurologiques caractérisées par une dégénérescence des faisceaux cortico-spinaux. La spastin, ainsi que son homologue p60-katanin sont des enzymes de cassure des microtubules (MSE) essentielles à la croissance des neurones moteurs spinaux (NMS) chez l'embryon de poisson-zèbre mais dont le rôle dans les processus de guidage axonal également dépendant des microtubules (MTs) demeurent énigmatiques. Les principaux objectifs de ma thèse ont consisté à préciser le rôle et le degré de redondance fonctionnelle existant entre ces deux MSE lors de l'établissement des circuits moteurs chez ce téléoste et de clarifier les mécanismes pathogéniques à l¿origine des PSH liées au gène SPG4.J'ai tout d'abord contribué à montrer que la p60-Katanin contrôle la trajectoire des axones des NMS et la mobilité des larves de façon dose-dépendante et non redondante avec la spastin. De plus, notre étude identifie la polyglutamylation des MTs par TTLL6 comme un élément clé de l'activité de la p60-Katanin lors de ce processus. Sur le même modèle, j'ai révélé un rôle différentiel des isoformes majoritaires de la spastin (résultant d¿une traduction alternative, M1 et M61) au cours du développement des NMS en démontrant un rôle coopératif de M1 et d'autres protéines de PSH dans l'inhibition de la voie des BMPs et révélant un rôle pour M61 en aval de la signalisation Neuropilin-1. Ces données suggèrent que l'altération de ces deux grandes voies de signalisation essentielles au développement des NMS pourrait contribuer à la pathogénèse des formes SPG4. / Mutations in SPG4, encoding spastin cause the major form of Hereditary Spastic Paraplegias (HSP), a paralytic disorder characterised by the degeneration of the corticospinal tracts. Spastin and its close homologue p60-katanin are microtubule-severing enzymes (MSE) required for spinal motor neuron (SMN) axon extension during zebrafish development. However, their roles in SMN axon navigation which also rely on microtubules (MTs) remain elusive. My PhD work aimed at refining the functional specificity and redundancy of these MSE during motor circuit wiring and clarifying the physiopathology of SPG4-linked HSP. I have first contributed to show that p60-Katanin controls SMN axon targeting and larval locomotion in a dose-dependent manner. We also demonstrated that Spastin and p60-Katanin play differential roles in SMN navigation and identified TTLL6-mediated MT polyglutamylation as a key event in regulating p60-Katanin activity in this process. Concomitantly, I have conducted a functional analysis of spastin main isoforms (resulting from alternative translation, M1 and M61) during zebrafish development, which reveals their critical and specific involvement in two distinct signalling pathways that are both essential for motor circuit wiring and locomotor behaviours. This study has provided compelling evidences for a concerted role for M1 and other HSP proteins in the down-regulation of the BMP pathway and reveals a specific role for M87 as a downstream effector of Neuropilin-1 signalling. Altogether, our study emphasizes defective BMP signalling as a key pathogenic mechanism in HSP, and shows that dysregulation of the Neuropilin-1 pathway may equally contribute to SPG4-linked HSP.