Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont la première cause de décès dans le monde. Les problèmes majeurs dans la gestion de ces patients sont le diagnostic et la prédiction du pronostic. Les microARN (miARN) sont de petits ARN simple brin non codants qui inhibent l’expression des gènes. Les miARN circulants sont apparus comme biomarqueurs potentiels des MCV. Les miARN pourraient être également utiles pour la réparation cardiaque post infarctus du myocarde (IM). Nous avons émis l’hypothèse que les miARN pourraient être utilisés comme biomarqueurs des MCV et outils thérapeutiques dans la réparation cardiaque post-IM. Nous avons évalué la capacité diagnostique des miARN chez des patients avec douleurs thoraciques. Les miR-208b et miR-499 sont de potentiels biomarqueurs diagnostiques chez les patients avec IM mais n’améliorent pas la valeur diagnostique des biomarqueurs traditionnels. Le miR-423-5p permet de prédire la réhospitalisation des patients atteints d’insuffisance cardiaque aiguë et les miR-21 et miR-122 sont associés aux séquelles neurologiques de patients après arrêt cardiaque. Les miARN circulants seraient de potentiels biomarqueurs diagnostiques/pronostiques des MCV. Nous avons également montré qu’inhiber le miR-16 permet de stimuler la prolifération, la différenciation et les capacités pro-angiogéniques des cellules endothéliales progénitrices et que le miR-150 est impliqué dans l’effet de l’adénosine sur leur recrutement post-IM. Les miARN pourraient être utilisés pour améliorer la revascularisation post-IM. En conclusion, nos études contribuent à la caractérisation de plusieurs miARN dont l’utilité clinique dans le domaine cardiovasculaire reste à confirmer. / Cardiovascular diseases are the leading cause of death in the world. Major issues in the management of these patients lie on the diagnosis and the prediction of the prognosis. MicroRNAs (miRNAs) are small single-stranded non-coding RNAs that inhibit gene expression. Circulating miRNAs appeared as potentials biomarkers of cardiovascular diseases. MicroRNAs could be also useful to stimulate cardiac repair. We hypothesized that miRNAs could be used as biomarkers of cardiovascular diseases, and also as therapeutic tools to improve cardiac repair after myocardial infarction. We evaluated the diagnostic capacity of miRNAs in patients with chest pain. MicroRNA-208b and miR-499 were potential diagnostic biomarkers in patients with myocardial infarction, without improving the diagnostic accuracy of traditional biomarkers. MicroRNA-423-5p predicted the rehospitalization of patients with acute heart failure and miR-21 and miR-122 are associated with neurological damage after cardiac arrest. Overall, our results indicate that circulating miRNAs could be useful diagnostic and prognostic biomarkers of cardiovascular diseases. We also showed that inhibiting miR-16 could stimulate the proliferation, differentiation and pro-angiogenic capacities of endothelial progenitor cells and that miR-150 is involved in the effect of adenosine on the recruitment of these cells after myocardial infarction. These results suggest that miRNAs could be used to improve the revascularization after myocardial infarction. In conclusion, our studies contributed to the characterization of several miRNAs, which clinical utility in the cardiovascular field remains to be confirmed.

Les maladies infectieuses demeurent l'une des causes majeures de décès dans le monde. Au Gabon, on estime que plus de la moitié des données disponibles ne sont pas collectées, et que plus de la moitié des données potentiellement collectées ne sont pas transmises au niveau central expliquant ainsi la lenteur à la réactivité du système de santé. Un réseau de surveillance syndromique des maladies infectieuses à potentiel épidémique (SuSyMIPE) a pu être mis en place dans quatre sites (Gamba, Koulamoutou, Libreville et Oyem) sentinelles. Pour chaque syndrome, un groupe de maladies était évoqué. Les notifications journalières de cas codifiées par "Short Message Service" (SMS) étaient transmis en fin d'après-midi. De janvier et octobre 2016, 5348 cas suspects des syndromes surveillés ont été enregistré, 28,1% (n = 1502) de Koulamoutou 24,5% (n = 1310) de Libreville, 24% (n = 1284) Gamba et 23,4% (n = 1252) d' Oyem. 71,3% (n = 3816) des cas étaient des fièvres, 19,7% (n = 1053) des syndromes respiratoires et les cas des syndromes diarrhéiques représentaient 9% (n = 479). Ce réseau nous a permis de détecter assez précocement l'épidémie de rougeole dans deux chefs-lieux de provinces (Libreville et Oyem) en 2016. Au total, entre les semaines 13 et 19, 79 cas suspects ont été notifiés, principalement 82,3% (n = 65) à Oyem et 17,7% (n = 14) à Libreville. Le sex-ratio M / F était de 0,88 (37/42), et l'âge moyen était de 49,37 ± 72.82 mois. Cependant, 53,3% (n = 16/30) seulement ont été confirmés pour la rougeole. La mise en place de ce système de surveillance syndromique nous a permis de répondre de manière plus rapide et plus efficiente aux épisodes de rougeole qui se sont manifestés. / Infectious diseases remain one of the leading causes of death in the world. In Gabon, it is estimated that more than half of the available data are not collected, and that more than half of the potentially collected data are not transmitted centrally, thus explaining the slowness of the responsiveness of the health system. A syndromic surveillance network for infectious diseases with epidemic potential (SuSyMIPE) has been set up in four sites (Gamba, Koulamoutou, Libreville and Oyem) sentinels. For each syndrome, a group of diseases was mentioned. The daily notifications of cases coded by "Short Message Service" (SMS) were transmitted at the end of the afternoon. From January to October 2016, 5348 cases of suspected syndromes were recorded, 28.1% (n = 1502) of Koulamoutou 24.5% (n = 1310) of Libreville, 24% (n = 1284) Gamba and 23, 4% (n = 1252) from Oyem. 71.3% (n = 3816) of the cases were fevers, 19.7% (n = 1053) of the respiratory syndromes and the cases of diarrheal syndromes accounted for 9% (n = 479). This network enabled us to detect the measles epidemic early in two provincial capitals (Libreville and Oyem) in 2016. In total, between weeks 13 and 19, 79 suspected cases were reported, mainly 82.3. % (n = 65) in Oyem and 17.7% (n = 14) in Libreville. The sex ratio M / F was 0.88 (37/42), and the mean age was 49.37 ± 72.82 months. However, only 53.3% (n = 16/30) were confirmed for measles. The implementation of this syndromic surveillance system allowed us to respond more quickly and more efficiently to the measles episodes that occurred.

Au cours des dernières décennies, les modifications comportementales ont conduit à une forte augmentation de la prévalence des maladies métaboliques comme l’obésité et le diabète de type 2. L’hyperglycémie chronique associée à ces maladies a des effets délétères sur de nombreux tissus, entraînant de graves complications (glucotoxicité). Parmi les différents mécanismes impliqués dans les effets toxiques du glucose, la O-N-acétylglucosaminylation (O-GlcNAc) des protéines joue un rôle très important. La O-GlcNAcylation est une modification post-traductionnelle réversible qui régule l'activité des protéines cytosoliques et nucléaires en fonction de la disponibilité en glucose. Deux enzymes seulement, l’O-GlcNAc transférase (OGT) et l’O-GlcNAcase (OGA), ajoutent ou retirent le groupement GlcNAc sur les protéines, respectivement. Cette modification dépend étroitement de la disponibilité en glucose et de son flux à travers la voie de biosynthèse des hexosamines (HBP). Les maladies métaboliques comme le diabète et l'obésité se caractérisent par ailleurs par une inflammation chronique à bas bruit, qui participe également aux complications observées dans ces pathologies. Les perturbations métaboliques associées à ces maladies (augmentation des acides gras libres et du glucose) favorisent les processus pro-inflammatoires dans le macrophage. Cependant, les relations entre processus inflammatoires et O-GlcNAcylation des protéines restent peu explorées. Le but de ce travail était d’évaluer l’implication de la voie de O-GlcNAcylation dans le macrophage. Les études ont été réalisées en utilisant la lignée de macrophages murins RAW264.7 ou des macrophages, différenciés à partir de moelle osseuse de souris, des macrophages péritonéaux de souris ou des macrophages différenciés à partir à de monocytes humains. La O-GlcNAcylation des protéines a été mesurée dans les macrophages RAW264.7 à l’aide d’un biosenseur BRET adressé dans différents compartiments cellulaires. Nous avons observé que l'activation du Toll-like receptor (TLR) 4 par le LPS (lipopolysaccharide) augmente le signal de BRET à la membrane plasmique, dans le cytosol et le noyau des cellules RAW264.7. Une augmentation de la O-GlcNAcylation induite par le LPS était également observée par western blotting dans les cellules RAW264.7 et dans les macrophages primaires de souris et humains. Cette augmentation de O-GlcNAcylation était en particulier détectée sur la sous-unité p65 du facteur de transcription NFκB, suggérant un rôle de cette modification dans les effets pro-inflammatoires du LPS. En accord avec cette notion, l’inhibition de l’OGA, (responsable de la dé-GlcNAcylation des protéines) à l’aide d’un inhibiteur spécifique (Thiamet G), potentialise les effets du LPS sur l’expression des ARNm de la cytokine pro-inflammatoire IL1β. Nous avons en outre généré un modèle de souris OGT-KO inductible au tamoxifène. L’invalidation de l’OGT dans les macrophages primaires de ces souris réduit l’effet du LPS sur l’expression des ARNm de l’IL1β d’un facteur 2, suggérant que l’induction de la O-GlcNAcylation est au moins en partie impliquée dans la transmission des effets pro-inflammatoires du LPS. Afin d’élucider les mécanismes responsables de l’augmentation de O-GlcNAcylation induite par le LPS, nous avons étudié, dans les cellules RAW264.7, l’effet du LPS sur les enzymes impliquées dans la voie O-GlcNAc. Nous avons observé que le traitement au LPS n’a pas d’effet sur l’expression (ARNm et protéine) et sur les activités enzymatiques de l’OGT et de l’OGA. En revanche, le LPS induit une forte augmentation de l’expression (ARNm et protéine) de la glutamine : fructose-6-phosphate amidotransférase (GFAT), enzyme limitante de la voie HBP. (...) / In the last decades, changes in lifestyle have led to a dramatic increased prevalence of pathologies such as obesity and type 2 diabetes. Chronic hyperglycaemia associated with these diseases has deleterious effects on many tissues, resulting in serious complications (glucotoxicity). Among the different mechanisms involved in the toxic effects of glucose, O-N-acetylglucosaminylation (O-GlcNAc) of proteins plays an important role. O-GlcNAcylation is a reversible post-translational modification that regulates the activities of cytosolic and nuclear proteins. Only two enzymes, O-GlcNAc transferase (OGT) and O-GlcNAcase (OGA), control the level of O-linked N-acetyl glucosamine (O- GlcNAc) on proteins. OGT is the enzyme that O-GlcNAcylates proteins, whereas OGA removes O-GlcNAc from proteins. This post-translational modification tightly depends on glucose availability and its flux through the hexosamines biosynthesis pathway (HBP). Metabolic diseases such as diabetes and obesity are also characterized by chronic low level inflammation, which contributes to the complications observed in these pathologies. The metabolic disturbances associated with these diseases (increased free fatty acids and glucose) promote pro-inflammatory processes in the macrophage. However, the relationships between inflammatory processes and O-GlcNAcylation of proteins remain poorly explored. The aim of this work was to evaluate the involvement of the O-GlcNAcylation pathway in the macrophage. The studies were carried out using the RAW264.7 mouse macrophage cell line or primary macrophages differentiated from mouse bone marrow (BMDM), peritoneal mouse macrophages, or human monocytes derived macrophages (hMDM). O-GlcNAcylation of proteins was measured in RAW264.7 macrophages using a BRET biosensor targeted to different cell compartments. We have observed that activation of Toll-like receptor (TLR) 4 by LPS (lipopolysaccharide) increases the BRET signal at the plasma membrane, in the cytosol, and nucleus of RAW264.7 cells. An increase in LPS-induced O-GlcNAcylation was also observed by western blotting in RAW264.7 cells and primary mouse and human macrophages. This increase in O-GlcNAcylation was in particular detected on the p65 subunit of the NFκB transcription factor, suggesting a role for this modification in the pro-inflammatory effects of LPS. In agreement with this notion, inhibition of OGA, (responsible for de-GlcNAcylation of proteins) using a specific inhibitor (Thiamet G) potentiates the effects of LPS on mRNA expression of the pro-inflammatory cytokine IL1β. In addition, we generated a tamoxifen-inducible OTG-KO mouse model. Invalidation of OGT in primary macrophages of these mice reduces the effect of LPS on the expression of IL1β mRNAs by a factor of 2, suggesting that the induction of O-GlcNAcylation is at least in part involved in the transmission of the pro-inflammatory effects of LPS. In order to elucidate the mechanisms responsible for LPS-induced increase in O-GlcNAcylation, we studied the effect of LPS on the enzymes involved in the O-GlcNAc pathway in RAW264.7 cells. We observed that LPS treatment had no effect on the expression (mRNA and protein) and on the enzymatic activities of OGT and OGA. On the other hand, LPS induced a strong increase in the expression (mRNA and protein) of glutamine: fructose-6-phosphate amidotransferase (GFAT), the rate limiting enzyme of the HBP pathway. Inhibition of GFAT with 6-Diazo-5-oxo-L-norleucine (DON) inhibited LPS-induced increase in O-GlcNAcylation and LPS effect on the expression of IL1β mRNA, but not NOS2 expression, confirming a partial dependence of the pro-inflammatory effects of LPS on the O-GlcNAc pathway. In conclusion, our results indicate that activation of the O-GlcNAcylation pathway could be considered as an integral part of the signal induced by TLR4, and suggest that this pathway is involved in some of the pro-inflammatory effects of LPS in the macrophage.

Le système nerveux consiste en plusieurs types cellulaires quels interagissent avec eux-mêmes pour conduire des potentiels d’action du soma au travers l’axone vers la synapse. Dans les nerfs périphériques, les cellules de Schwann interagissent avec les neurones par enrouler autour l’axone et créer une gaine de myéline. Cette gaine de myéline permit une conduction rapide des potentiels d’action de nœud de Ranvier vers nœud de Ranvier, quels sont petits régions non-myélinisés de l’axone. En plus, les cellules de Schwann transportent du lactate vers le neurone et le neurone utilise ce lactate pour la production d’énergie sous la forme d’ATP. Cette production est nécessaire, parce que beaucoup de processus dans des cellules, comme la conduction des potentiels d’action, ont besoin d’ATP. Trois mécanismes sont impliqués à la production d’ATP : la glycolyse dans le cytosol et le cycle de Krebs et la chaîne de transport d'électrons dans les mitochondries. Par contre, la production d’ATP par des mitochondries résulte en la production du dérivés réactifs de l'oxygène (DRO), quels provoquent du stress oxydative. DRO peuvent être présent en plusieurs formes et ces formes différentes ont des traits spécifiques, mais tous les formes peuvent endommager la cellule. Par exemple, l’ion superoxyde est très réactif donc ils agissent extrêmement vite avec les molécules dans son environnement. Par contre, peroxyde d'hydrogène est un type de DRO quel est moins réactif, mais peut diffuser à plus longue distances et peut oxyder des cibles plus distales. Heureusement, les cellules sont équipées avec un système antioxydant compétant en consistent une groupe d’enzymes antioxydant, quels réduisent du DRO à l’eau. Si les mitochondries dysfonctionnent ou si l’équilibre entre DRO et antioxydants devient en disbalance, des neuropathies pourraient se développer, comme sclérose latérale amyotrophique (SLA), sclérose en plaques (SEP), maladie d'Alzheimer et maladie de Parkinson. Au SNP, des neuropathies périphériques comme la maladie Charcot-Marie-Tooth (CMT) peuvent se développer en raison d’excès du DRODans cette thèse, je présente un modèle élaboré pour la production d’ATP et DRO par les mitochondries in vivo. Je montrerai comment les cellules de Schwann utilisent l’effet Warburg, la transition de métabolisme de phosphorylation oxydative à glycolyse, pour la production de lactate, quel est transporté vers le neurone pour la production d’énergie. Je montrerai aussi que sans l’effet Warburg dans des cellules de Schwann, le métabolisme neuronal est détérioré menant à la production d’ATP diminué, déficits neuronales et des problèmes moteurs. Suite à l’activité nerveuse, la production d’ATP par des mitochondries augmente, mais aussi la production de DRO. Pourtant les deux productions ne sont pas en parallèle. En plus, je montre que la physiologie mitochondriale est affectée par des neuropathies. Aux souris avec défectueux mitofusin2, un modèle pour CMT2A, le contact entre le réticulum endoplasmique et les mitochondries est diminué, à côté d’un changement de morphologie et fonction mitochondriale. En plus, démyélinisation résulte dans des déficits de la production ATP et DRO, montrent une dissociation pathologique entre la production d’ATP et DRO.Pour obtenir ces résultats, des techniques d'imagerie avancées étaient utilisé pour imager les nerfs périphériques des souris transgéniques. Ces transgènes sont introduit dans les souris par injection des vecteurs virales, quels induisent l’expression des sondes fluorescents dans les cellules neuronales. Ces sondes fluorescentes étaient détectées par microscopie multiphotonique. En plus du modèle de la production d’ATP et DRO dans des nerfs périphériques, je présente un protocole pour introduire des vecteurs viraux dans le nerf sciatique. / The nervous system consists of several cell types that interact with each other in order to conduct action potentials from the neuronal soma through axons to the synapse. In peripheral nerves, Schwann cells interact with neurons by wrapping around the axon and creating a myelin sheath. This myelin sheath allows for fast conduction of action potentials from node of Ranvier to node of Ranvier, which are small unmyelinated areas of the axon. In addition, Schwann cells transfer lactate to the neuron, which the axonal mitochondria use to produce energy in the form of ATP. This is necessary, because many cellular processes, such as the conduction of action potentials use ATP. The production of ATP involves three mechanisms: anaerobic glycolysis in the cytosol and the Kreb’s cycle and electron transport chain within mitochondria. However, the production of ATP by mitochondria also results in the production of reactive oxygen species (ROS), which cause cell damage. ROS can be present in several different forms and these different forms have specific properties. For example, superoxide anions are highly reactive and subsequently react rapidly with the molecules in their environment. Hydrogen peroxide on the other hand is less reactive but hence can diffuse over longer distances and react with their targets more distally. Fortunately, the cell contains a competent antioxidant system, which can reduce ROS to water. When mitochondria malfunction or when the equilibrium between ROS and antioxidants becomes in disbalance, neuropathies can develop, such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS), multiple sclerosis (MS), Alzheimer’s disease or Parkinson’s disease. In the PNS, peripheral neuropathies can develop such as Charcot-Marie-Tooth disease as a result from an excess of ROS.In this thesis, I will provide an elaborate model for ATP and ROS production by axonal mitochondria in vivo. I will show how Schwann cells use the Warburg effect, the shift in metabolism from oxidative phosphorylation to anaerobic glycolysis, to produce lactate, which is then transported to the neuron for energy production. I also demonstrate that without the Warburg effect in Schwann cells neuronal metabolism would be impaired, leading to impaired ATP production, neuronal deficits and motor problems. Following action potential firing, not only ATP is produced by mitochondria, but also ROS, although with independent dynamics. In addition, I show that mitochondrial physiology is affected by several neuropathologies. In mitofusin2 deficient mice, a model for CMT2A, contact between the endoplasmic reticulum and mitochondria is impaired next to affected mitochondrial morphology and function. Also demyelination causes deficits in mitochondrial ATP and ROS production, showing a pathologic decoupling between ATP and ROS.To obtain these results, advanced imaging techniques were used to image peripheral nerves of transgenic mice. These transgenes were introduced in mice via injection of viral vectors which induce expression of fluorescent probes in neuronal cells. These fluorescent probes were detected via multiphoton microscopy. Next to the model for ATP and ROS production in peripheral nerves, I provide a protocol for introducing viral vectors into mouse sciatic nerves.

L’inflammation de bas grade est un trait commun aux maladies cardiométaboliques (CMDs). Dans l’obésité et le diabète de type-2 (DT2) en particulier, l’insulino-résistance a été associée à une inflammation dans plusieurs tissus. L’objectif de ce travail est d’évaluer les interactions entre les altérations des cellules immunitaires et les perturbations du métabolisme dans les CMDs. Dans une première étude, nous avons étudié l’immunité intestinale et la production cytokinique des lymphocytes T (LT) jéjunaux de sujets minces et obèses et évalué la relation fonctionnelle entre LT et entérocytes. Nous montrons que la densité des LT est augmentée dans la muqueuse dans l’obésité et que l’augmentation de la production de cytokines par les LT de sujets obèses induit une résistance à l’insuline sur les entérocytes in vitro. Dans une deuxième étude, nous avons caractérisé les cellules MAIT (mucosal-associated invariant T cells), une sous-population de LT qui reconnait des métabolites bactériens dérivés de la vitamine B, dans le sang de 5 groupes de patients présentant différentes CMDs par rapport à des sujets contrôles. Dans tous les groupes de patients, nous observons une diminution des cellules MAIT circulantes qui est corrélée avec l’HbA1c. Nous montrons ex vivo que cette diminution pourrait être liée à une plus forte apoptose provoquée par une glucotoxicité. Nos résultats indiquent que l’environnement immunitaire intestinal pourrait participer aux perturbations métaboliques locales et systémiques dans l’obésité humaine. De plus, l’abondance de certaines cellules immunitaires, comme les MAIT, pourrait servir de marqueur précoce de la dysfonction cardiométabolique. / A common feature between cardiometabolic diseases (CMDs) is a state of chronic low-grade inflammation. In obesity and type-2-diabetes (T2D) notably, insulin resistance has been linked to inflammation in several tissues. The objective of this project is to evaluate the interactions between immune cell alterations and metabolic perturbations in CMDs. In a first study, we investigated intestinal immunity and cytokine production of intestinal T cells in a cohort of lean and obese subjects and evaluated the functional relationship between T cells and enterocytes. We demonstrated that T cell density and cytokine production was increased in the jejunal mucosa of obese subjects and promoted insulin resistance in enterocytes in vitro. In a second study, we characterized mucosal-associated invariant T (MAIT) cells, a subset of T cells recognizing bacterial vitamin B derivatives, in 5 groups of patients with different forms CMDs (metabolic syndrome, obesity, T2D, coronary artery disease with or without heart failure) compared to healthy subjects. We demonstrated that MAIT cell decrease is correlated with HbA1c and is a common feature in all CMD groups. In an ex vivo study, we show that their depletion in the blood could be explained by a higher propensity to apoptosis under high glucose concentrations. Altogether, our findings suggest that the jejunal immune microenvironment could participate in local and systemic metabolic perturbations in human obesity. We also demonstrate that the abundance immune cells, such as circulating MAIT cells could serve as an early marker of cardiometabolic dysfunction.

Les légumineuses font parties des familles les plus cultivées à la fois pour l'alimentation humaine et pour l'alimentation animale. Une des maladies principales de la luzerne (Medicago sativa), plante fourragère la plus cultivée au monde, est la verticilliose causée par Verticillium alfalfae, un champignon du sol. Sans traitements phytosanitaires efficaces et pratiques pour les maladies causées par des pathogènes du sol, la protection des cultures passe par la sélection de variétés résistantes. Dans cette thèse, la légumineuse modèle Medicago truncatula a été utilisée afin d'identifier des gènes candidats à la résistance quantitative à Verticillium alfalfae V31-2 (Va V31-2). La première étape de ces travaux a révélé des sources de résistance à la souche Va V31-2 au sein de l'espèce M. truncatula. Pour cela, 261 lignées (dont 246 accessions issues du projet MtHapMap) ont été inoculées et le développement de flétrissements foliaires a été suivi pendant quatre semaines, suivi d'un réisolement du pathogène à partir des parties aériennes. Ces analyses ont révélé une grande biodiversité de réponse à la verticilliose au sein de l'espèce Medicago truncatula, avec une variabilité inter et intra-populations. Dans une seconde partie, des QTL pour la résistance partielle à la verticilliose ont été identifiés par génétique d'association (GWAS) permettant la découverte de nouveaux QTL de résistance à Va V31-2 et la confirmation de la présence d'un QTL majeur sur le chromosome 7 précédemment décrit. Selon les phénotypes de maladie utilisés pour l'étude de GWAS, les QTL détectés sont différents, ce qui suggère des contrôles génétiques différents pour l'évolution des symptômes de maladie et la colonisation des parties aériennes par Va V31-2. Une seconde analyse de GWAS menée sur 90 accessions de la population tunisienne Soliman a révélé des gènes candidats différents de ceux identifiés à partir de la collection MtHapmap, suggérant une possible adaptation locale. La validation fonctionnelle de gènes candidats pour la résistance partielle a été entamée, en privilégiant ceux situés sur le chromosome 7, à la convergence de différentes études génétiques. La mise en place d'un système d'inoculation in vitro de racines transgéniques a permis de révéler le rôle du gène Medtr7g070480 codant pour une protéine SEC14 dans la résistance à Va V31-2. L'extinction de l'expression de ce gène par microARN artificiel dans le génotype A17 (résistant) et F83005.5 (sensible) diminue la colonisation des racines par Va V31-2, alors que sa surexpression augmente la colonisation chez A17 : il s'agirait donc d'un gène de sensibilité. L'unique polymorphisme génétique entraînant une substitution non synonyme entre A17 et F83005.5 explique 18,5% de la variation du niveau de résistance observée au sein des 246 accessions MtHapmap. L'étude de l'expression racinaire du gène MtSEC14 24 heures après inoculation par Va V31-2 dans un panel de 14 accessions sensibles et résistantes n'a pas montré de différences significatives entre ces deux types d'accessions. En parallèle, des gènes orthologues aux gènes candidats à la résistance à V. alfalfae ont été identifiés chez d'autres plantes modèles (Lotus japonicus, Arabidopsis thaliana, Nicotiana sp.), puis la pathogénicité de Va V31-2 a été testée chez ces espèces en vue de leur éventuelle utilisation pour valider le rôle de ces gènes. Un unique orthologue à MtSEC14 a également été identifié chez Medicago sativa. Grâce à la synténie entre M. truncatula et M. sativa, nos travaux pourront très probablement être transférés à la luzerne cultivée. A notre connaissance, ces travaux mettent en évidence pour la première fois le rôle d'un gène de sensibilité dans une résistance partielle à un micro-organisme chez les Légumineuses. / Pathogens, animals and weeds are responsible for losses ranging from 20% to 40% of global agricultural yield. Legumes are the second most grown crops after cereals as human and animal food, and their yield is also affected by pathogens. Verticillium alfalfae is a soil-borne pathogen causing high yield losses in alfalfa fields (Medicago sativa), the most worldwide legume forage crop grown. To date, there is no chemical control and crop breeding is the best way to protect alfalfa against V. alfalfae. However, Medicago sativa has a complex genome (allogamous and tetraploid), therefore in this work the model legume Medicago truncatula (diploid and self-fertile) was used to investigate genetic mechanisms involved in V. alfalfae V31-2 (Va V31-2) resistance. First, several sources of resistance were identified in M. truncatula biodiversity by assessing disease symptoms development in 261 lines from the Mediterranean basin inoculated by V. alfalfae V31-2. Reisolation of V. alfalfae V31-2 in M. truncatula stems was also led. These analyses revealed a great biodiversity of M. truncatula response towards Va V31-2. A genome wide association study (GWAS) on various disease phenotypes pinpointed several quantitative trait loci (QTL): one of them colocalized with a previous major QTL on chromosome 7 detected on LR4 and LR5 RILs populations. Both phenotypic and genetic analyses thus suggest the occurrence of different resistance mechanisms in M. truncatula populations towards V. alfalfae. Resistant candidate genes towards Va V31-2 were also identified by GWAS using 90 accessions of M. truncatula Soliman Tunisian population. These candidate genes are different from the pinpointed candidate gene of our previous GWAS analysis. These results might underline a local adaptation towards Verticillium. Consistencies between GWAS results with previous QTL and transcriptomic data led us to perform the functional validation with the candidate genes localized on chromosome 7. An original in vitro inoculation system of M. truncatula transgenic roots was used to validate Medtr7g070480 (gene encoding a SEC14 protein) as a key player towards V. alfalfae V31.2 in M. truncatula. Silencing the SEC14 gene using artificial microRNA in A17 (resistant) and F83005.5 (susceptible) lines decreases Va V31-2 colonization rate on transgenic roots whereas overexpressing MtSEC14 increases the colonization rate in A17. This MtSEC14 gene appears as a disease susceptibility gene. Moreover, 18.5% of the disease variation in the studied M. truncatula accessions is explained by the unique non-synonymous polymorphism between A17 and F83005.5 in MtSEC14. Root expression patterns of the SEC14 gene one day after inoculation by Va V31-2 was also analyzed in response to inoculation among a panel of 14 susceptible and resistant M. truncatula accessions of diverse geographic origins. No significant differences were found. At the same time, orthologous resistance candidate genes towards Va V31.2 in several other model species (Lotus japonicus, Arabidopsis thaliana, Nicotiana sp.) were discovered. Pathogenicity of Va V31-2 in these species was monitored to use them as potential model for functional validation. Only one orthologous gene of MtSEC14 has been identified in Medicago sativa. Because of a great synteny between M. truncatula and M. sativa, our work could be useful for alfalfa breeding. In this work and for the first time, a susceptibility gene involved in a quantitative resistance against microorganisms in Legumes was identified.

Les cellules endothéliales (CE) de la barrière hémato-encéphalique (BHE) ont une position cruciale à l'interface entre le système nerveux central (SNC) et les cellules circulantes du système immunitaire. Les lymphocytes T (LT) CD8 et CD4 sont des acteurs clés de la réponse immunitaire adaptative impliqués dans la physiopathologie de maladies inflammatoires du système nerveux central (SNC). Au cours de leur transmigration vers le SNC les LT interagissent avec les CE de la BHE. Ces cellules expriment des molécules de CMH de classe I et pourraient présenter des antigènes aux LTCD8, affectant ainsi leur comportement. L'objectif de mon projet de Thèse est de déterminer le rôle de la présentation antigénique par les CE de la BHE dans les maladies inflammatoires du SNC. Nous avons développé un modèle murin transgénique permettant l'expression conditionnelle par les CE de la BHE d'un antigène, l'hémagglutinine du virus Influenza (HA), permettant d'analyser in vitro et in vivo les interactions entre des LT spécifiques d'HA et les CE exprimant ou non l'antigène HA. La première partie du travail a consisté à déterminer si des LTCD8 activés spécifiques d'HA transférés dans les souris receveuses pouvaient être responsables d'une maladie inflammatoire du SNC liée à l'expression par la BHE de l'antigène cible. Les souris receveuses dont les CE de la BHE expriment HA, mais pas celles dont les CE n'expriment pas HA, développent après transfert un phénotype clinique causé par une apoptose des CE induite par des LTCD8 cytotoxiques et associé à des dommages tissulaires de la BHE et du SNC, témoignant que l'expression d'un antigène par la BHE peut induire une réponse immunitaire délétère affectant le SNC. La constatation chez ces souris d'une atteinte rétinienne et de l'oreille interne associée à la pathologie endothéliale de la BHE a permis de faire le rapprochement avec le syndrome de Susac, pathologie humaine orpheline liée à une atteinte endothéliale des vaisseaux du SNC, de la rétine et de l'oreille interne. La collaboration avec une équipe allemande a permis une analyse comparative entre notre modèle murin et des données immunologiques et anatomopathologiques issues de patients atteints d'un syndrome de Susac soulignant le rôle des LTCD8 cytotoxiques comme acteurs clefs des dommages endothéliaux observés dans le Susac, et sa probable nature auto-immune. Le bénéfice dans notre modèle de l'utilisation d'anticorps monoclonaux ciblant l'intégrine a4 permet de proposer dans le syndrome de Susac des perspectives thérapeutiques innovantes. La deuxième partie de ce travail était de déterminer si les CE de la BHE pouvaient se comporter comme des cellules présentatrices d'antigènes vis à vis des LT. Le transfert de LT CD8 spécifiques d'HA naïfs était associé, uniquement dans les souris receveuses dont les CE de la BHE exprimaient HA, à une prolifération des LTCD8 au niveau des organes lymphoïdes. / Endothelial cells (EC) of the blood brain barrier (BBB) have a crucial position at the interface between the central nervous system (CNS) and circulating cells of the immune system. CD8 and CD4 T cells are key actors of the adaptive immune response involved in pathophysiology of CNS inflammatory diseases. T cells interact with EC of the BBB during the transmigration course to the CNS. EC express MHC class I and can present antigens to CD8 T cells, affecting their behavior. In this context, our study aimed to determine the role of antigen presentation by EC of the BBB in CNS inflammatory diseases. We have developed a transgenic mouse model allowing conditional expression of a neo-antigen, Hemagglutinin of Influenza virus (HA) by EC of the BBB, allowing in vitro and in vivo analysis of the interactions between HA- specific T cells and EC expressing or not the HA antigen. In the first part of the work, we asked whether activated HA-specific CD8 T cells transferred in recipient mice could be responsible of CNS inflammatory disease linked to the expression of target antigen by the BBB. Recipient mice, which EC express HA, but not the control mice, which do not express HA, displayed apoptosis of EC and associated BBB and CNS tissue damages, resulting in development of clinical phenotype, showing that the expression of an antigen by the BBB can induce a deleterious immune response affecting the CNS. The finding in these mice of retinal and inner ear damages associated with BBB endothelial pathology enabled us to compare with Susac syndrome, an orphan human pathology associated with endothelial damages on CNS microvessels, branch retinal artery occlusions, and sensorineural hearing loss. The collaboration with a German team allowed a comparative analysis between our model and immunological and pathological data from patients with Susac Syndrome, highlighting the role of cytotoxic CD8 T cells as key players in endothelial damages observed in Susac syndrome, and the probable autoimmune nature of this pathology. The benefit in our model of the use of monoclonal antibody targeting a4 integrin allowed us to propose an innovative therapeutic perspective in Susac syndrome. The second part of the work was to determine if EC of BBB could behave as antigen presenting cells (APC) to T cells. Transfer of naïve HA-specific CD8 T cells was associated, only in recipient mice whose BBB EC expressed HA, to a proliferation of CD8 T cells in lymphoid organs. This observation reflected antigen accessibility to CD8 T cells recognition and the ability of EC of the BBB to provide the necessary signals in vivo for the activation and proliferation of transferred naïve HA-specific CD8 T cells, without being responsible for significative tissue damage to the CNS. From the transgenic mouse model we have developed a coculture model allowing in vitro analysis of the antigen presentation capacities by EC of BBB to HA-specific T cells, and the consequences on T cells activation. Our data showed that HA expression by BBB EC cultured in vitro is sufficient for activation of naïve HA-specific CD8 T cells, but is not associated with their proliferation. My Thesis work showed therefore that besides the role as anatomical barrier of the CNS, the BBB EC are involved in pathophysiology of CNS inflammatory diseases, and can behave like semi-professional antigen presenting cells participating in immune response regulation affecting the CNS.

La conversion de la protéine prion cellulaire (PrPC) en protéine prion scrapie (PrPSc) est à l’origine des encéphalopathies spongiformes transmissibles (EST). La toxicité de la PrPSc est restreinte aux neurones et implique la déviation de la (des) fonction(s) de la PrPC. Une action neurospécifique de la PrPC est le recrutement de la src kinase Fyn. Dans ce travail, nous montrons que la PrPC est capable de mobiliser une autre src kinase, Lyn, via la cavéoline (cav) dans les neurones. Une cible du couplage PrPC-cav-Lyn, restreint aux corps cellulaires, est la kinase GSK3ß. L’inactivation de GSK3ß par la PrPC intervient dans la régulation des fonctions neuronales, en limitant l’activité du récepteur sérotoninergique 1B. D’autre part, nous montrons que dans les cellules infectées par les prions, l’accumulation de PrPSc induit le recrutement constitutif de la plateforme PrPC-cav-Fyn, à l’origine d’un stress oxydant. Ce gain de fonction entraine notamment un défaut de clivage par la metalloprotéase MMP-9, dont une des conséquences est l’accumulation du peptide Aß. Un autre impact de l’infection est la suractivation de la kinase PDK1, qui génère une perte de fonction de la metalloprotéase TACE. Dans des neurones « Alzheimer », on observe également cette cascade délétère, qui dépend de la PrPC. L’inhibition de PDK1 dans des modèles d’infection par les prions ou de maladie d’Alzheimer permet de rétablir l’activité d’alpha-clivage de TACE vis-à-vis de ses substrats, la PrPC, APP et le récepteur au TNF-alpha. L’effet bénéfique observé in vivo permet de définir PDK1 comme une cible thérapeutique potentielle pour les EST et la maladie d’Alzheimer. En résumé, ce travail illustre comment une meilleure connaissance de la fonction de signalisation de la PrPC peut permettre de progresser dans la compréhension des mécanismes de neurodégénérescence associés non seulement aux maladies à prions, mais également à la maladie d’Alzheimer. / Transmissible spongiform encephalopathies (TSE) are characterized by the conversion of the cellular prion protein (PrPC) into its scrapie isoform (PrPSc). PrPSc-mediated toxicity is restricted to neurons and results from the subversion of PrPC function(s). Some neuronal specificity of PrPC signaling relates to its coupling to the Fyn src kinase. In this work, we report that PrPC has the capacity to mobilize another src kinase, Lyn, via caveolin in neurons. A downstream effector of the PrPC-cav-Lyn signaling complex, which is spatially restricted to cell bodies, is the GSK3ß kinase. The inactivation of GSK3ß by PrPC takes part to the control of neuronal functions by negatively regulating the activity of the serotonin 1B receptor. Furthermore, we show that in prion-infected cells, PrPSc constitutively activates the PrPC-cav-Fyn platform, leading to oxidative-stress conditions. This toxic gain of PrPC function induces a defect in metalloproteinase MMP-9 activity, leading to increased Aß levels. Another impact of prion infection is the overactivation of the PDK1 kinase, which results in the loss of function of the TACE metalloproteinase. PDK1 overactivation is also observed in neurons from Alzheimer’s disease model mice, and is shown to be PrPC dependent. PDK1 inhibition in models of prion infection or Alzheimer’s disease restores TACE-mediated alpha-cleavage of PrPC, APP and TNF-alphareceptor. Since positive effects of PDK1 inhibition are observed in vivo, our data posit PDK1 as a putative therapeutic target to combat TSE disorders and Alzheimer’s disease. In summary, achieving a better knowledge of PrPC signaling function may help to improve our understanding of the mechanisms sustaining neurodegeneration in prion and Alzheimer’s diseases.

Cette thèse a pour objet l'étude du lien génotype-transcriptome et de son influence sur le développement des maladies multifactorielles. Les apports de ce travail sont à la fois méthodologiques et appliqués. Nous étudions d'abord le lien génotype-transcriptome en établissant la liste des eQTL (expression Quantitative Trait Loci) dans le monocyte et nous évaluons l'apport de l'observation des eQTL pour l'interprétation des analyses d'association génome entier (GWAS). Nous proposons ensuite une méthode pour l'identification de variants génétiques affectant des modules de gènesco-régulés que nous appliquons à l'étude des données d'expression de monocytes issus d'une large étude populationnelle (GHS). Nous mettons ainsi en évidence plusieurs loci affectant l'expression de modules de gènes co-régulés, dont plusieurs sont impliqués dans la prédisposition au diabète de type I. Nous montrons également que le processus d'isolation des cellules monocytaires peut engendrer des biais liés à la contamination par des types cellulaires non désirés et nous proposons une approche pour contrôler ce type de biais dans les analyses. / This thesis deals with the study of the relation between genotype and expression and its influence on the development of complex diseases. This work brings both methodological and applied results.First, we study the relation between genotype and transcriptome by establishing a database of eQTL (expression quantitative Trait Loci) in monocytes and we evaluate the contribution of eQTL for the interpretation of results from Genome Wide Association Studies (GWAS).We then provide a methodology for the identi_cation of genetic polymorphisms regulating modules of co-expressed genes that we apply to a large scale populationnal study of the monocyte transcriptome.We thus identify several loci associated with modules of co-regulated genes, several of which are involved in the susceptibility to type I diabetes. We also show that the isolation of monocytes can induce complex bias through contamination from unwanted cell types and we provide a method to control for such bias in the analysis.

De nouvelles options thérapeutiques sont en cours d'introduction pour les maladies musculaires génétiques telles que les dystrophies musculaires et les myopathies congénitales, maladies jusque là sans traitement causal. Ces développements récents ont suscité un intérêt renouvelé et croissant pour les méthodes atraumatiques en vue de caractériser et de suivre les muscles atteints, en particulier pendant et après une intervention thérapeutique. Dans ce contexte, les modèles animaux sont essentiels pour mieux comprendre les mécanismes des maladies et pour tester des nouvelles thérapies. Récemment, il y a eu des avancées significatives dans l'évaluation atraumatique de modèles murins de maladies musculaires génétiques. Néanmoins, nombre de lignées de souris n'ont pas encore été caractérisées de façon atraumatique et il reste à mettre au point des méthodes plus sensibles pour identifier précocement des altérations subtiles dans le muscle des souris malades. L'objectif de cette thèse est d'appliquer des techniques atraumatiques innovantes à l'étude du muscle de modèles murins de maladies musculaires génétiques avec des phénotypes variés. Trois lignées de souris modèles de dystrophies musculaires (mdx, Large_myd et mdx/Large_myd) et une lignée de souris modèle de la myopathie congénitale (KI-Dnm2_R465W) ont été étudiées par des méthodes de Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Deux lignées dystrophiques (Large_myd et mdx/Large_myd) plus des souris normales après une blessure ont été étudiées par micro-tomographie (micro-CT). En RMN, toutes les souches de souris affectées ont présenté un T2 musculaire augmenté, en relation avec une gamme d'anomalies histologiques, y comprises nécrose et inflammation, mais aussi des groupes de fibres en régénération ou des fibres avec altérations de l'architecture. Avec la combinaison de la RMN et de l'analyse de la texture, il a été possible d'identifier sans ambiguïté toutes les lignées dystrophiques, alors que la seule mesure du T2 ne permettait pas de les différencier. Les souris mdx ont présenté des altérations fonctionnelles et morphologiques du réseau vasculaire musculaire. Pour les souris KI-Dnm2_R465W, des études préliminaires ont révélé une tendance à développer des altérations fonctionnelles musculaires. Finalement, les images de micro-CT n'ont pas pu détecter des différences du contenu musculaire dans les souris dystrophiques. L'ensemble des résultats non seulement enrichit le panel de modèles murins de maladies génétiques musculaires caractérisés de manière atraumatique, il révèle également un certain degré de spécificité des anomalies dans l'imagerie, comme l'a montré l'analyse de texture. Les résultats démontrent aussi que des méthodes de RMN non-invasives peuvent être assez sensibles pour identifier des altérations subtiles dans le phénotype musculaire murin, même à des stades précoces. Cette thèse a été développée dans le cadre d'une co-tutelle internationale entre la France et le Brésil, et elle a comporté un important transfert de compétence, qui a permis de réaliser les premières explorations atraumatiques du muscle murin effectuées au Brésil. / Novel therapeutic approaches are being introduced for genetic muscle diseases such as muscle dystrophies and congenital myopathies, all of them having remained without cure so far. These recent developments have motivated a renewed and augmented interest in non-invasive methods for muscle characterization and monitoring, particularly during and after therapeutic intervention. In this context, animal models are essential to better understand the disease mechanisms and to test new therapies. Recently, significant advances in the non-invasive evaluation of mouse models for genetic muscle diseases have been achieved. Nevertheless, there were still several mouse strains not characterized non-invasively, and it was necessary to develop sensitive methods to identify subtle alterations in the murine affected muscle. The purpose of this thesis was to apply non-invasive techniques in the study of murine models for genetic muscle diseases with variable phenotypes. Three mouse models for muscle dystrophy (mdx, Large_myd, mdx/Large_myd) and one mouse model for congenital myopathy (KI-Dnm2_R465W) were studied with Nuclear Magnetic Resonance (NMR) methods. Two dystrophic strains (Large_myd, mdx/Large_myd) and normal mice after injury were studied through micro-Computed Tomography (micro-CT). On NMR, all affected mouse strains presented increased muscle T2, which could be related to variable features in the histological evaluation, including necrosis and inflammation, but also to clusters of fibers under regeneration or with altered cytoarchitecture. The combination of NMR and texture analyses allowed the unambiguous differential identification of all the dystrophic strains, although it was not feasible when comparing the muscle T2 measurements only. Mdx mice showed functional and morphological alterations of vascular network. In the KI-Dnm2_R465W mice, a pilot study revealed tendencies of functional impairment. Finally, micro-CT images were unable to detect differences in muscle´s content in dystrophic mice. Altogether, these results not only increased the number of murine models for genetic muscle diseases non-invasively characterized, it also demonstrated some degree of specificity of the imaging anomalies, as revealed by texture analysis. It also showed that non-invasive NMR methods can be sensitive enough to identify subtle alterations in murine muscle phenotype, even in early stages. This thesis was developed under an international joint supervision between France and Brazil, and comprised an important transfer of technology, with the first non-invasive studies of murine muscles performed in Brazil.