Introduction : La dysfonction diaphragmatique est très fréquente chez des patients adultes aux soins intensifs et elle est associée à des évolutions cliniques défavorables. Il n’y a pour l’instant aucune méthode reconnue pour évaluer la fonction du diaphragme chez l’enfant sous ventilation mécanique (VM), et aucune étude décrivant son évolution dans le temps chez cette population. Méthodes : Dans ce travail, nous avons évalué la fonction contractile du diaphragme chez des enfants sous ventilation invasive aux soins intensifs pédiatriques (SIP) et en salle d’opération (SOP). Pour ce faire, la pression au tube endotrachéal (Paw) et l’activité électrique du diaphragme (EAdi) étaient enregistrées simultanément lors de respirations spontanées pendant une brève manœuvre d’occlusion des voies respiratoires. Afin de prendre en compte la commande respiratoire, un ratio d’efficience neuro-mécanique (NME, Paw/EAdi) a d’abord été calculé puis validé par une analyse de variabilité. La fonction du diaphragme a ensuite été comparée entre les deux populations, et son évolution dans le temps au sein du groupe SIP décrite. Résultats : Le NME médian était la mesure de fonction diaphragmatique la plus fiable, avec un coefficient de variation de 23.7% et 21.1% dans les groups SIP et SOP, respectivement. Le NME dans le groupe SIP après 21 heures de VM (1.80 cmH2O/μV, IQR 1.25–2.39) était significativement inférieur à celui du groupe SOP (3.65 cmH2O/μV, IQR 3.45–4.24, p = 0.015). Dans le groupe SIP, le NME n’a pas diminué de façon significative pendant la VM (coefficient de corrélation -0.011, p = 0.133). Conclusion : La fonction diaphragmatique peut être mesurée au chevet des enfants sous VM par de brèves manœuvres d’occlusion. L’efficience du diaphragme était significativement plus élevée dans un groupe sain que dans une cohorte d’enfants critiquement malades, mais elle était stable dans ce groupe avec une commande respiratoire préservée. Dans le futur, les contributions relatives de la maladie critique et de la ventilation mécanique sur la fonction diaphragmatique devront être mieux caractérisées avant de procéder à l’évaluation de potentielles interventions visant à protéger le diaphragme. / Introduction : Diaphragmatic dysfunction is highly prevalent in adult critical care and is associated with worse outcomes. There is at present no recognized method to assess diaphragmatic function in children under mechanical ventilation (MV) and no study describing its evolution over time in this population. Methods : In this work, we have assessed the contractile function of the diaphragm in children under invasive MV in the pediatric intensive care unit (PICU) and in the operating room (OR). This was done by simultaneously recording airway pressure at the endotracheal tube (Paw) and electrical activity of the diaphragm (EAdi) over consecutive spontaneous breaths during brief airway occlusion maneuvers. In order to account for central respiratory drive, a neuro-mechanical efficiency ratio (NME, Paw/EAdi) was first computed and then validated using variability analysis. Diaphragmatic function was then compared between the two populations and its evolution over time in the PICU group described. Results : Median NME was the most reliable measure of diaphragmatic function with a coefficient of variation of 23.7% and 21.1% in the PICU and OR groups, respectively. NME in the PICU group after 21 hours of MV (1.80 cmH2O/μV, IQR 1.25–2.39) was significantly lower than in the OR group (3.65 cmH2O/μV, IQR 3.45–4.24, p = 0.015). In the PICU group, NME did not decrease significantly over time under MV (correlation coefficient -0.011, p = 0.133). Conclusion : Diaphragmatic function can be measured at the bedside of children under MV using brief airway occlusions. Diaphragm efficiency was significantly higher in healthy controls than in a cohort of critically ill children, but it was stable over time under MV in this group with preserved respiratory drive. In the future, the relative contributions of critical illness and mechanical ventilation on diaphragmatic function should be better characterized before evaluating potential interventions aimed at protecting the diaphragm.

La température est un paramètre crucial dans le fonctionnement du monde vivant, notamment de la machinerie moléculaire (les protéines) dont la stabilité et l’activité en dépendent sensiblement. Celles-ci sont souvent considérées comme étant équivalentes : si une protéine fonctionne, c’est qu’elle est stable, et vice-versa. Cependant, les protéines des organismes thermophiles, qui prolifèrent dans de températures élevées, sont stables à température ambiante, mais y présentent une faible activité. Cette dernière est optimale à la température de croissance de l’organisme hôte. Lorsqu’on parle de stabilité et d’activité protéique, la rigidité mécanique est souvent utilisée comme paramètre pertinent, offrant une explication simple et attractive à la fois pour la stabilité thermodynamique à haute température et au manque d’activité à des températures plus modérés. La réalité s’avère souvent plus complexe, et les mécanismes moléculaires reliant rigidité/flexibilité avec la stabilité et l’activité sont encore mal compris. Dans ce travail, nous abordons le problème au travers de trois systèmes. Nous avons examiné l’activation thermique des modes fonctionnels du domaine G de la protéine EF ainsi que les homologues mésophiles et thermophiles de la déshydrogénase Lactate/Malate. Par ailleurs, nous avons mis en évidence l’existence d’un paramètre unique (la moyenne des fluctuations atomiques) permettant d’expliquer la dynamique de la protéine lysozyme près de son point de fusion, et ce quelle que soit la nature de l’environnement autour de la protéine (qui décale le point de fusion). Nos conclusions se basent principalement sur une approche in silico où la dynamique moléculaire et des techniques d’échantillonnage améliorées sont utilisées et sont complémentées par des expériences de diffraction de neutrons / Temperature is one of the major factors governing life as demonstrated by the fine tuning of stability and activity of the molecular machinery, proteins in particular. The structural stability and activity of proteins have been often presented as equivalent. However, the thermophilic proteins are stable at ambient condition, but lack activity, the latter recovered only when the temperature increases to match that of the optimal growth condition for the hosting organism. In discussing the protein stability and activity, mechanical rigidity is often used as a relevant parameter, offering a simple and appealing explanation of both the extreme thermodynamic stability and the lack of activity at low temperature. The reality, however, illustrates the complexity of the rigidity/flexibility trade off in ensuring stability and activity through intricate thermodynamic and molecular mechanisms. Here we investigate the problem by studying three study cases. These are used to relate the thermal effects on mechanical properties and the stability and activity of the proteins. For instance, we have probed the thermal activation of functional modes in EF G-domain and Lactate/Malate dehydrogenase mesophilic and thermophilic homologues and verified a “universal” scaling of atomistic fluctuation of the Lysozyme approaching the melting in different environmental conditions. Our conclusions largely rest on an in silico approach, where molecular dynamics and enhanced sampling techniques are utilized, and are often complemented with neutron scattering experiments

Mon travail de thèse s’est focalisé sur l’étude du rôle des miARN comme modulateurs de l’expression des gonadotropines en réponse à un traitement par la GnRH. Dans un premier temps, nous avons étudié les miARN-132 et -212 fortement induits en réponse à la GnRH dans les cellules gonadotropes. Nous démontrons que l’induction de la production de FSH par la GnRH est dépendante de l’activation des miR-132/212 dans les cellules hypophysaires de rat et dans la lignée cellulaire gonadotrope LβT2. Nous montrons à l’aide de cette lignée que l’élévation de miR-132/212 inhibe l’expression de la lysine déacétylase SIRT1, favorisant ainsi l’acétylation inhibitrice d’un répresseur transcriptionnel de la FSH, conduisant donc à l’activation de l’expression de la FSH (Lannes et al, 2015). J’ai ensuite étudié l’action d’un miARN fortement inhibé en réponse à la GnRH, miR-125b. Nous démontrons que miR-125b bloque la signalisation Gαq/11 en réprimant plusieurs effecteurs de cette voie, sans réguler la voie Gαs. Lors de l'exposition à la GnRH, miR-125b est inactivé par transfert d’un groupement méthyle par l’ARN méthyltransférase NSun2, activée par phosphorylation Gαs/PKA-dépendante. Nous observons que l’induction demiR-132 et de la phosphatase PP1α en réponse à la GnRH dépend de la voie Gαq/11 et est induite par l’inactivation de miR-125b. Nous démontrons que NSun2 est une cible de miR-132 et que la phosphorylation de NSun2 est supprimée par la phosphatase PP1α. Des analyses cinétiques nous ont permis de décrypter le mécanisme de désensibilisation à la stimulation GnRH. Lors de la phase d’induction par la GnRH, l’activation de la voie Gαs/PKA inactive miR-125b permettant une levée d’inhibition de la voie Gαq/11 et par là, l’induction des gènes des gonadotropines, de miR-132 et PP1α. L’activation de ces derniers contribue à l’inactivation de NSun2 et à un retour de miR-125b à son état d'équilibre permettant de nouveau l’inhibition de la voie Gαq/11 et donc de l’expression des gonadotropines (Lannes et al, 2016). Notre étude montre pour la première fois le rôle crucial d’une boucle de régulation entre deux miARN dans le mécanisme de la désensibilisation de la réponse à la GnRH. Le caractère ubiquitaire des acteurs de cette boucle de régulation laisse penser qu’elle pourrait jouer un rôle plus général. Les travaux complémentaires effectués montrent que la GnRH induit la sécrétion de plusieurs miARN. In vitro, nous avons démontré que la GnRH provoque une libération calcium-dépendante de miR-125b et de miR-132 dans le milieu extracellulaire par les cellules gonadotropes. In vivo, nous mettons en évidence chez la rate et la femme, une augmentation sérique des miARN-125b et -132 au moment de la décharge ovulante de LH induite par la GnRH. Ces résultats suggèrent que la cellule gonadotrope hypophysaire est capable d’émettre un message original, sous la forme de miARN, dans la circulation sanguine. Mes travaux de thèse éclairent le rôle clé joué par les miARN dans la réponse de la cellule gonadotrope à la stimulation prolongée à la GnRH. Ils mettent en évidence l’effet bloquant d’un seul miARN, miR-125b sur la signalisation liée à la protéine Gαq/11, une voie activée par nombre de récepteurs. Ils révèlent l’existence d’une boucle de régulation responsable de la désensibilisation à la GnRH mais qui pourrait être plus largement répandue. Enfin, la sécrétion des miARN dans la circulation sanguine induite par la GnRH que nous mettons en évidence pour la première fois ouvre des perspectives particulièrement intéressantes sur la nature du signal généré par les cellules gonadotropes et permet d’envisager l’existence de nouveaux tissus cibles. / GnRH is a hypothalamic neurohormone that stimulates synthesis and release of the pituitary gonadotropins, LH and FSH. Mammalian GnRH receptor lacks a C-terminal tail and is thus not submitted to homologous desensitization. Desensitization of gonadotrope cells to sustained exposure to GnRH relies on post-receptor mechanisms operating at different levels of the Gαq/11-mediated signalling pathway. GnRH was shown to modulate the expression of microRNAs (miRNAs), a new class of signalling regulators composed of small single-stranded RNAs that regulate gene expression at a post-transcriptional level. The purpose of my PhD thesis was to investigate the role of miRNAs in contributing to the regulation of gonadotrope cells by GnRH and notably to its desensitization effect. I first demonstrated that a GnRH-induced rise in miR-132 and miR-212 in rat primary pituitary culture cells and in the LβT2 murine gonadotrope cell line was necessary for efficient stimulation of FSH production. We then showed that the miR-132/212-mediated action of GnRH involved a posttranscriptional decrease of SIRT1, a lysine deacetylase. The lower level of SIRT1 allowed an increase in the acetylated form of FOXO1, a transcriptional repressor of Fshb, leading to its exit from the nucleus and to an increase in FSH expression (Lannes et al, 2015). Then, I focussed on the involvement of miR-125b, a miRNA that was strongly inhibited in response to GnRH. We showed that miR-125b blocked the Gαq/11 signalling pathway, through the repression of several effectors of this pathway, without affecting the Gαs signalling pathway. Upon exposure to GnRH, miR-125b was inactivated by methylation on adenosine by the NSun2 RNA methyltransferase. This later enzyme was activated by a Gαs/PKA-dependent phosphorylation. We observed that the induction of miR-132 and PP1α phosphatase in response to GnRH depends on a Gαq/11 activation allowed by the inactivation of miR-125b. We demonstrated that NSun2 is a target of miR-132 and that phosphorylation of NSun2 is suppressed by PP1α. Kinetic analyses enabled us to decipher the desensitization mechanism to GnRH stimulation. During the induction phase, the Gαs/PKA activation led to lower miR-125b levels, allowing Gαq/11 signalling and hence, transcriptional activation of gonadotropins genes. Co-activation of miR-132 and PP1α contributed to the inactivation of NSun2 and a return of miR-125b back to its equilibrium state leading to Gαq/11 signalling inhibition and therefore, to the arrest of gonadotropins expression (Lannes et al, 2016). Our study shows for the first time the crucial role of a miRNAs regulatory loop in the GnRH-induced mechanism of desensitization. The ubiquitous nature of the actors of this regulatory loop suggests that it may play a more general role. Additional works carried out showed that GnRH induces the secretion of several miRNAs. In vitro, we demonstrated that the GnRH causes a calcium-dependent release of miR-125b and miR-132 in the extracellular medium by the gonadotrope cells. In vivo, we highlighted a miRNA-125b and -132 increase in serum at the time of the ovulating LH surge induced by GnRH in rats and women. These results suggest that the pituitary gonadotropic cell is capable of transmitting an original message in the form of miRNA, into the bloodstream. My PhD work unravels the key role played by miRNAs in the gonadotrope cells response to GnRH-sustained stimulation. They highlight the blocking effect of a single miRNA, miR-125b on the Gαq/11 signalling, a pathway activated by many other membrane receptors. They indicate the existence of a regulation loop responsible for the desensitization to GnRH but which could be more widespread. Finally, the secretion of miRNAs in blood flow induced by the GnRH that we show for the first time opens up particularly interesting perspectives on the nature of the signal generated by the gonadotrope cells and allows to consider the existence of new target tissues.

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In contexts involving multiple agents (players), determining how they can cooperate through the formation of coalitions and how they can share surplus benefits coming from the collaboration is crucial. This can provide decision-aid to players and analysis tools for policy makers regulating economic markets. Such settings belong to the field of cooperative game theory. A critical element in this area has been the size of the representation of these games: for each possible partition of players, the value of each coalition on it must be provided. Symmetric partition function form games (SPFGs) belong to a class of cooperative games with two important characteristics. First, they account for externalities provoked by any group of players joining forces or splitting into subsets on the remaining coalitions of players. Second, they consider that players are indistinct, meaning that only the number of players in each coalition is relevant for the SPFG. Using mixed-integer programming, we present the first representation of SPFGs that is polynomial on the number of players in the game. We also characterize the family of SPFGs that we can represent. In particular, the representation is able to encode exactly all SPFGs with five players or less. Furthermore, we provide a compact representation approximating SPFGs when there are six players or more and the SPFG cannot be represented exactly. We also introduce a flexible framework that uses stability methods inspired from the literature to identify a stable social-welfare maximizing game outcome using our representation. We showcase the value of our compact (approximated) representation and approach to determine a stable partition and payoff allocation to a competitive market from the literature. / Dans tout contexte impliquant plusieurs agents (joueurs), il est impératif de déterminer comment les agents coopéreront par la formation de coalitions et comment ils partageront les bénéfices supplémentaires issus de la collaboration. Ceci peut fournir une aide à la décision aux joueurs, ou encore des outils d'analyse pour les responsables en charge de réguler les marchés économiques. De telles situations relèvent de la théorie des jeux coopérative. Un élément crucial de ce domaine est la taille de la représentation de ces jeux : pour chaque partition de joueurs possible, la valeur de chaque coalition qu'on y retrouve doit être donnée. Les jeux symétriques à fonction de partition (SPFG) appartiennent à une classe de jeux coopératifs possédant deux caractéristiques principales. Premièrement, ils sont sensibles aux externalités, provoquées par n'importe quel groupe de joueurs qui s'allient ou défont leurs alliances, qui sont ressenties par les autres coalitions de joueurs. Deuxièmement, ils considèrent que les joueurs sont indistincts, et donc que seul le nombre de joueurs dans chaque coalition est à retenir pour représenter un SPFG. Par l'utilisation d'outils de programmation mixte en nombres entiers, nous présentons la première représentation de SPFG qui est polynomiale en nombre de joueurs dans le jeu. De surcroît, nous caractérisons la famille des SPFG qu'il est possible de représenter, qui inclut notamment tous les SPFG de cinq joueurs ou moins. De plus, elle dispose d'une approximation compacte pour le cas où, dans un jeu à six joueurs ou plus, le SPFG ne peut pas être représenté de façon exacte. Également, nous introduisons un cadre flexible qui utilise des méthodes visant la stabilité inspirées par la littérature pour identifier, à l'aide de notre représentation, une issue stable qui maximise le bien-être social des joueurs. Nous démontrons la valeur de notre représentation (approximée) compacte et de notre approche pour sélectionner une partition stable et une allocation des profits dans une application de marché compétitif provenant de la littérature.

Les neutrophiles jouent un rôle central dans la défense de l'hôte contre les infections et les lésions tissulaires. Les neutrophiles intègrent des signaux opposés au sein du microenvironnement inflammatoire, qui convergent vers des récepteurs sélectionnés. Parmi ces récepteurs se trouve le récepteur pléiotrope, le récepteur du formyle peptide 2/récepteur de la lipoxine (FPR2/ALX) qui peut reconnaître plus de 20 ligands protéiques, peptidiques et lipidiques structurellement divers. Parmi ces ligands se trouvent des peptides N-formylés libérés par les mitochondries de cellules hôtes mourantes ou mortes. À l'heure actuelle, on sait peu de choses sur la base moléculaire de la façon dont FPR2/ALX intègre des signaux opposés et déclenche diverses réponses biologiques. Nous avons constaté que le récepteur pléiotrope FPR2/ALX intègre des signaux opposés qui régissent la phagocytose, la destruction bactérienne, le sort des neutrophiles et, finalement, le résultat de la réponse inflammatoire. Cette action des peptides N-formylés est médiée par l'induction de la libération d'élastase neutrophile à partir des granules primaires et la régulation négative subséquente du récepteur C5a du complément à la surface cellulaire, qui peut être inversée par des médiateurs lipidiques pro-résolvants, déclenchée par l'aspirine 15-épi- lipoxine A4 (15-epi-LXA4) et 17-épi-résolvine D1 (17-epi-RvD1). Cela peut contribuer au développement de nouvelles stratégies pharmacologiques visant à améliorer les mécanismes de protection médiés par FPR2/ALX qui peuvent limiter la réponse inflammatoire et favoriser la résolution de l'inflammation. / Neutrophils play a central role in host defense against infection and tissue injury. PMNs integrate opposing cues within the inflammatory microenvironment, which converge on selected receptors. Among these receptors is the pleiotropic receptor, formyl peptide receptor 2/lipoxin receptor (FPR2/ALX), which can recognize over 20 structurally diverse proteins, peptides, and lipid ligands. Among these ligands are N-formylated peptides released from mitochondria of dying or dead host cells. At present, little is known about the molecular basis for how FPR2/ALX integrates opposing cues and triggers diverse biological responses. We wanted to test the effect of N-formylated peptides on human neutrophils' functions in sepsis-like syndrome. We found that the pleiotropic receptor FPR2/ALX integrates opposing signals that govern phagocytosis, bacterial killing, the fate of neutrophils, and ultimately the outcome of the inflammatory response. This action of N-formylated peptides is mediated through induction of the release of neutrophil elastase from the primary granules and subsequent downregulation of complement C5a receptor on the cell surface. This effect can be reversed by pro-resolving lipid mediators, aspirin-triggered 15-epi-lipoxin A4 (15-epi-LXA4) and 17-epi-resolvin D1 (17-epi-RvD1). Our results could lead to the development of novel pharmacological strategies to enhance FPR2/ALX-mediated protective mechanisms that may limit the inflammatory response and promote the resolution of inflammation.

Le système olfactif a un impact significatif sur la qualité de vie. Une diminution de l'odorat peut influencer la santé physique et mentale des individus, or l’activité physique (AP) pourrait améliorer la fonction olfactive. Cette thèse vise à déterminer l'association entre AP et l'olfaction et si la durée, la fréquence et le volume de l’AP d’intensité moyenne à élevée pouvaient être liés à la fonction olfactive chez l'adulte. Les données (n = 3527) ont été extraites de l'enquête américaine National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) de 2013-2014. L'étude comprenait des participants qui ont rempli à la fois le questionnaire autodéclaré sur le niveau d’AP et des tests d'odeur (chocolat, fraise, raisin, oignon, fumée, gaz naturel, cuir et savon). L'association entre l'olfaction et les paramètres d’AP a été évaluée à l'aide de corrélations et de régressions logistiques, rapportées ici sous forme de d'intervalles de confiance (IC) à 95 % et de rapport de cotes (RC). La valeur p≤0,05 était considérée comme statistiquement significative. En analysant l'association entre les paramètres de l'AP et le score olfactif total, il a été montré une corrélation positive avec la durée, la fréquence de l'AP modérée et la fréquence de l'AP vigoureuse, ainsi que le volume total de l'AP (tous p≤ 0,05). La durée, (intervalles de 10 min/jour), une fréquence (jour/semaine) et un volume (METs*h/semaine) plus élevés d'AP modérée étaient associés à une plus grande capacité à détecter les odeurs de raisin [1,002< RCs <1,047, IC95 % (1,000 -1,082), p=0,007]. La fréquence des AP modérées était positivement associée à la capacité à identifier les odeurs de fumée [RC =1,074, IC 95% (1,019-1,131), p=0,008] et de cuir [RC =1,060, IC 95% (1,019-1,103), p= 0,004]. De plus, la fréquence des AP vigoureuses était positivement associée à la détection de l'odeur de raisin [RC = 1,002, IC 95 % (1,000-1,005), p = 0,028]. D'après ces résultats, les paramètres du PA sont liés à la capacité de détection de certaines odeurs, principalement pour l’AP modérée. Cependant, il faut considérer que l'effet constant de l'AP sur les chances de détecter correctement les odeurs est son meilleur de 7.4%. Par conséquent, ces résultats pourront être utilisés par d'autres chercheurs et kinésiologues pour explorer comment améliorer les troubles olfactifs à l'avenir. En ce sens, l'AP d'intensité modérée pourrait particulièrement être recommandée pour la prévention et le traitement des certains troubles olfactifs. / The olfactory system has a significant impact on the quality of life. A decrease in the sense of smell may influence individuals’ physical and mental health, and physical activity (PA) might improve olfactory function. This thesis aimed to determine the association between PA and olfaction and whether the duration, frequency, and volume of moderate to vigorous PA could be related to the olfactory function in adults. The data (n=3527) were extracted from the U.S. National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) 2013-2014. The study included participants who completed both self-reported PA questionnaire and smell tests (chocolate, strawberry, grape, onion, smoke, natural gas, leather, and soap). The association between olfaction and PA parameters was assessed using correlations and logistic regressions, reported here as Odds-Ratio (OR) and 95% confidence intervals (CI). P-value ≤0.05 was considered statistically significant. In analyzing the association between PA parameters and total smell score showed a positive correlation with the duration, frequency of moderate and frequency of vigorous PA, as well as PA total volume (all p≤ 0.05). Higher duration (bouts of 10min/day), frequency (day/week), and volume (METs*h/week) of moderate PA was associated with a higher ability to detect the smells of grapes [1.002<ORs<1.047, CI95% (1.000-1.082), p=0.007]. The frequency of moderate PA was positively associated with the capacity to identify smoke [OR =1.074, CI 95% (1.019-1.131), p=0.008] and leather [OR =1.060, CI 95% (1.019-1.103), p=0.004] odors. Furthermore, the frequency of vigorous PA was positively associated with the detection of grape smell [OR =1.002, CI 95% (1.000-1.005), p=0.028]. As a result of these findings, PA parameters are associated with the ability to detect some odors, mostly moderate PA. However, it should be considered that the constant effect of PA on the chance of correctly detecting the smells is his best at 7.4%. Therefore, these results could be used by other researchers and kinesiologists to improve olfactory disorders in the future. Moderate-intensity PA could especially be recommended for the prevention and treatment of some olfactory disorders.

Le gène INTS11 est une sous-unité catalytique du complexe Integrator qui joue un rôle central dans le traitement de divers ARN naissants. Récemment, des patients présentant des mutations de perte de fonction dans le gène INTS11 ont été signalés comme ayant des problèmes neurodéveloppementaux graves, des problèmes ataxiques et des retards de développement globaux. À ce jour, aucune mutation dans INTS11 n'a été liée à des maladies humaines, et aucune preuve ne soutient leur rôle dans des problèmes neurodéveloppementaux. Par conséquent, nous avons développé un modèle INTS11 knock-out (KO) F0 CRISPRant chez le poisson-zèbre pour caractériser fonctionnellement les mutations de perte de fonction de ce gène in vivo. Nos larves INTS11-KO présentent une accumulation accrue de snARN mal traités, confirmant la perturbation de la fonction du gène. De plus, les larves INTS11-KO meurent prématurément à 14 jours et présentent un phénotype comportemental aberrant, similaire à d'autres modèles génétiques de poisson-zèbre des troubles neurodéveloppementaux. Aussi, les larves INTS11-KO présentent une réduction de la taille du cerveau avec une réduction du contenu neuronal. Enfin, nos résultats d'immunomarquage ont révélé une réduction de la taille du cervelet chez les larves INTS11-KO. Dans l'ensemble, ces données soutiennent le rôle d'INTS11 dans le développement cérébral et sont cohérentes avec les retards neurodéveloppementaux décrits chez les patients présentant des mutations délétères dans ce gène. Notre étude montre comment des organismes modèles simples tels que le poisson-zèbre peuvent aider à caractériser l'étiologie génétique des troubles génétiques. Les résultats de nos recherches pourraient contribuer à des diagnostics plus précis et ouvrir la voie à la découverte de mécanismes pathogènes clés qui pourraient être exploités pour le développement de traitements pour les patients présentant des mutations dans INTS11. / The INTS11 gene is a catalytic subunit of the Integrator complex that plays a central role in processing various nascent RNAs. Recently, patients with loss-of-function mutations in the INTS11 gene have been reported to have severe neurodevelopmental issues, ataxic problems, and global developmental delays. To date, mutations in INTS11 have not been linked to human diseases, and no evidence supports their role in neurodevelopmental problems. Therefore, we developed an ints11 F0 CRISPRant knock-out (KO) model in zebrafish to functionally characterize loss-of-function mutations in this gene in vivo. Our ints11-KO larvae exhibited an increased accumulation of unprocessed snRNAs, confirming the disruption of the ints11 function. Moreover, ints11-KO larvae die prematurely by 14 days of age and display an aberrant behavioural phenotype, similar to other zebrafish genetic models of neurodevelopmental disorders. Furthermore, ints11-KO larvae show reduced brain size with reduced neuronal content. Finally, immunostaining results revealed a reduction in cerebellum size in our ints11-KO. Altogether, these data support the role of INTS11 in brain development and are consistent with the neurodevelopment delays described in patients with deleterious mutations in this gene. Our study shows how simple model organisms like zebrafish can help characterize the genetic etiology of genetic disorders. The results from our research could aid in more accurate diagnoses and open the path to unveiling key pathogenic mechanisms that could be leveraged for the development of treatment for patients with mutations in INTS11.

Les cellules cancéreuses sont sujettes à des défauts de reformation de l'enveloppe nucléaire (EN) après la mitose. BAF est l'une des premières protéines recrutées sur les chromosomes pour initier la reformation de l’EN. Chez l'humain, le recrutement de BAF nécessite sa déphosphorylation par la phosphatase PP2A et Ankle2, une protéine du réticulum endoplasmique (RE) interagissant avec PP2A. Cependant, les fonctions d’Ankle2 dans la reformation de l’EN ne sont pas complètement comprises. Pour les étudier, notre laboratoire utilise la drosophile comme organisme modèle. On ne sait pas si Ankle2 de drosophile fonctionne dans le NER. Nous avons constaté qu’Ankle2 est nécessaire au recrutement de BAF pour le réassemblage du noyau après la mitose chez la drosophile. Pour mieux comprendre son fonctionnement, nous avons identifié des protéines avec lesquelles BAF interagit : PP2A, Vap33 (une protéine du RE) et certaines Kinases Dépendantes des Cyclines (CDK). Nous avons cartographié les régions d’Ankle2 impliquées dans ces interactions protéiques grâce à une analyse mutationnelle, des co-purifications par affinité et des pulldowns GST. Nous avons ensuite généré des mutants d’Ankle2 spécifiquement déficients pour des interactions et testé leur capacité à sauver la prolifération et la reformation de l’EN dans des cellules où Ankle2 endogène est déplété. Nos résultats indiquent que l'interaction entre Ankle2 et PP2A est essentielle pour sa fonction dans la reformation de l’EN. Une analyse biochimique suggère qu’Ankle2 fonctionne comme une sous-unité régulatrice de PP2A. En utilisant une approche phosphoprotéomique, nous avons confirmé que la déphosphorylation de BAF dépend d’Ankle2 et nous avons aussi identifié de nouveaux substrats potentiels du complexe PP2A-Ankle2. Nous concluons que le complexe PP2A-Ankle2 est nécessaire à la déphosphorylation de BAF et à son recrutement pour le réassemblage du noyau. Les expériences en cours permettront de déterminer les exigences d'autres interactions d’Ankle2 pour ses fonctions dans la reformation de l’EN. La suite de ces travaux impliquera l’étude de la régulation de nouveaux substrats de PP2A-Ankle2 impliqués dans ce processus. Une reformation de l’EN défectueuse peut provoquer une 4 micronucléation, ce qui peut déclencher une réponse immunitaire innée. La perturbation de la reformation de l’EN dans les cellules cancéreuses pourrait donc être bénéfique dans le contexte de l’immunothérapie. / Cancer cells are prone to defects in Nuclear Envelope Reformation (NER) after mitosis. BAF is one of the first proteins recruited on chromosomes to initiate NER. In humans, BAF recruitment requires its dephosphorylation by PP2A and Ankle2, a PP2A-interacting protein of the endoplasmic reticulum (ER). However, the functions of Ankle2 in NER are incompletely understood. Our lab uses Drosophila as a model system. Whether Drosophila Ankle2 functions in NER is unknown. We found that Ankle2 is required for BAF recruitment to reassembling nuclei in Drosophila. To better understand how it functions, we identified its interactors, which include PP2A, Vap33 (an ER protein) and Cyclin-Dependent Kinases (CDKs). We mapped the regions of Ankle2 involved in these protein-protein interactions through a mutational analysis, affinity co-purifications and GST pulldowns. We then generated mutant forms of Ankle2 defective in individual interactions and tested their ability to rescue proliferation and NER in cells depleted from endogenous Ankle2. Our results indicate that the interaction of Ankle2 with PP2A is essential for its function in NER. A biochemical analysis suggests that Ankle2 functions as a regulatory subunit of PP2A. Using a phosphoproteomic approach, we confirmed that BAF dephosphorylation depends on Ankle2 and also identified novel candidate substrates of the PP2A-Ankle2 complex. We conclude that PP2A-Ankle2 complex is required for BAF dephosphorylation and recruitment to reassembling nuclei. Ongoing experiments will determine the requirements of other interactions of Ankle2 for its functions in NER. Future work will explore the regulation of novel PP2A-Ankle2 substrates in this process. Defective NER can cause micronucleation, which can elicit an innate immune response. Disrupting NER in cancer cells could be beneficial in the context of immunotherapy.

Les enfants qui ont subi une asphyxie périnatale modérée (MPA) risquent de développer des déficits cognitifs et comportementaux subtils et durables, notamment des troubles d'apprentissage et des problèmes émotionnels. Comprendre les mécanismes sous-jacents est une étape essentielle pour concevoir une thérapie ciblée. Déterminer comment le développement du cerveau est corrélé entre les humains et les rongeurs n'est pas simple, mais il existe également un alignement inter-espèces considérable en termes d'étapes clés du développement. Sur la base des changements biochimiques et neuroanatomiques au cours du développement précoce, le consensus général est qu'un cerveau de rongeur P8-10 correspond à peu près au cerveau d'un enfant à terme ; par conséquent, nous avons utilisé cette fenêtre temporelle comme référence pour développer un modèle préclinique de MPA chez la souris. Nous avons d'abord établi un protocole qui nous permet d'observer de manière fiable les crises induites par l'hypoxie chez les souris postnatales. Nous avons constaté que l'exposition de chiots P8-9 directement à 4 % d'O2 pendant 8 minutes induit de manière fiable des crises avec une latence d'environ 5 minutes chez 3 souches de souris (FVB, C57Bl/6, 129S6). Cet aspect est cliniquement pertinent car les convulsions sont la caractéristique néonatale la plus importante de l'encéphalopathie de stade 2 (modérée) telle que définie par l'échelle de Sarnat. Les souris MPA adultes présentent des séquelles à long terme sur des performances cognitives spécifiques, notamment des déficits de la mémoire de reconnaissance et de la flexibilité cognitive, mais aucune altération du comportement moteur et émotionnel. Le cortex préfrontal (PFC) régule la flexibilité cognitive et le comportement émotionnel. Les neurones qui libèrent la sérotonine (5-HT) projettent vers le PFC, et les composés modulant l'activité 5-HT influencent l'émotion et la cognition. On ne sait pas si les dérégulations de la 5-HT contribuent aux problèmes cognitifs induits par le MPA. Dans une première étude, nous avons trouvé que les niveaux d'expression de 5-HT, quantifiés par immunohistochimie, et de libération de 5-HT, quantifiés par microdialyse in vivo chez des souris éveillées, sont réduits dans le PFC de souris MPA adultes. Les souris MPA présentent également une régulation de la température corporelle altérée après l'injection de l'agoniste des récepteurs 5-HT1A, 8-OH-DPAT, suggérant la présence de déficits dans la fonction des auto-récepteurs 5-HT sur les neurones du raphé. Enfin, le traitement chronique de souris MPA adultes avec de la fluoxétine, un inhibiteur du transporteur de recapture de la 5-HT, ou l'agoniste des récepteurs 5-HT1A, la tandospirone, sauve la flexibilité cognitive et les troubles de la mémoire. Ensemble, ces données démontrent que le développement de la fonction du système 5-HT est vulnérable à une asphyxie périnatale modérée. L'hypofonctionnement de la 5-HT pourrait à son tour contribuer à une déficience cognitive à long terme à l'âge adulte, indiquant une cible potentielle pour les thérapies pharmacologiques. Les circuits GABAergiques comprennent une variété étonnante de différents types de cellules, qui sont probablement recrutées par différents événements comportementaux. Un sous-type important de cellules GABAergiques, les cellules positives à la parvalbumine (PV), génèrent des potentiels d'action à haute fréquence et synchronisent l'activité des neurones pyramidaux excitateurs. Les cellules PV sont particulièrement importantes pour la génération d'oscillations gamma, qui à leur tour régulent de nombreuses fonctions cognitives, notamment le traitement attentionnel axé sur les objectifs et la mémoire de travail. Des découvertes récentes indiquent que les cellules PV utilisent beaucoup plus d'énergie que les autres neurones corticaux, ce qui peut les rendre très vulnérables aux conditions de stress métabolique et oxydatif causées par le MPA. Nos données ont montré que l'expression de PV est altérée chez les souris MPA adultes. Nous avons en outre constaté que le niveau d'expression du récepteur de la neurotrophine p75NTR, qui limite la maturation des cellules PV au cours de la première semaine postnatale, est augmenté chez les souris MPA. La suppression génétique de p75NTR dans les neurones GABAergiques exprimant le facteur de transcription Nkx2.1, qui comprend les cellules PV, protège les souris de la perte de niveaux de PV et des effets cognitifs à long terme du MPA. Enfin, un traitement d'une semaine avec un inhibiteur de p75NTR commençant après le MPA sauve complètement les déficits d'activité cognitive et corticale chez les souris adultes. L'ensemble de ces données révèle une cible moléculaire potentielle pour le traitement des altérations cognitives causées par le MPA. / Children who experienced moderate perinatal asphyxia (MPA) are at risk of developing long lasting subtle cognitive and behavioral deficits, including learning disabilities and emotional problems. Understanding the underlying mechanisms is an essential step for designing targeted therapy. Determining how brain development correlates between humans and rodents is not straightforward, however there is also considerable cross-species alignment in terms of key developmental milestones. Based on biochemical and neuroanatomical changes during early development, the general consensus is that a P8-10 rodent brain corresponds roughly to the brain of a term infant; therefore, we used this time window as reference to develop a preclinical model of MPA in mouse. We first established a protocol that allows us to reliably observe hypoxia-induced seizures in postnatal mice. We found that exposing P8-9 pups directly to 4% O2 for 8 minutes reliably induces seizures with a latency of about 5’ in 3 mouse strains (FVB, C57Bl/6, 129S6). This aspect is clinically relevant as seizures are the most prominent neonatal hallmark of Stage 2 (Moderate) encephalopathy as defined by the Sarnat Scale. Adult MPA mice show long-term sequelae on specific cognitive performance, including deficits in recognition memory and cognitive flexibility, but no impairment in motor and emotional behavior. The prefrontal cortex (PFC) regulates cognitive flexibility and emotional behavior. Neurons that release serotonin (5-HT) project to the PFC, and compounds modulating 5-HT activity influence emotion and cognition. Whether 5-HT dysregulations contribute to MPA-induced cognitive problems is unknown. In a first study, we found that 5-HT expression levels, quantified by immunohistochemistry, and 5-HT release, quantified by in vivo microdialysis in awake mice, are reduced in PFC of adult MPA mice. MPA mice also show impaired body temperature regulation following injection of the 5-HT1A receptor agonist 8-OH-DPAT, suggesting the presence of deficits in 5-HT auto-receptor function on raphe neurons. Finally, chronic treatment of adult MPA mice with fluoxetine, an inhibitor of 5-HT reuptake transporter, or the 5-HT1A receptor agonist tandospirone rescues cognitive flexibility and memory impairments. All together, these data demonstrate that the development of 5-HT system function is vulnerable to moderate perinatal asphyxia. 5-HT hypofunction might in turn contribute to long-term cognitive impairment in adulthood, indicating a potential target for pharmacological therapies. GABAergic circuits comprise an astonishing variety of different cell types, which are likely recruited by different behavioral events. An important subtype of GABAergic cells, the fast-spiking, parvalbumin-positive (PV) cells, generate action potentials at high frequency and synchronize the activity of excitatory pyramidal neurons. PV cells are particularly important for the generation of gamma oscillations, which in turn regulate many cognitive functions including goal-directed attentional processing and working memory. Recent findings indicate that PV cells utilize much more energy than other cortical neurons, which may render them highly vulnerable to conditions of metabolic and oxidative stress caused by MPA. Our data showed that PV expression is impaired in adult MPA mice. We further found that the expression level of the neurotrophin receptor p75NTR, which limits PV cell maturation during the first postnatal week, is increased in MPA mice. Genetic deletion of p75NTR in GABAergic neurons expressing the transcription factor Nkx2.1, which include PV cells, protects mice from PV levels loss and the long-term cognitive effects of MPA. Finally, one week treatment with a p75NTR inhibitor starting after MPA completely rescues the cognitive and cortical activity deficits in adult mice. All together this data reveals a potential molecular target for the treatment of the cognitive alterations caused by MPA.