L’allergie alimentaire est un problème de santé publique. Si de nombreux allergènes ont été identifiés, les formes sous lesquelles ces protéines doivent être consommées pour être mieux tolérées par le système immunitaire restent méconnues. L’œuf, aliment fréquemment responsable d’allergie alimentaire chez l’enfant, entre dans la composition de nombreux produits alimentaires et est susceptible de subir des traitements thermiques variés. L’objectif de cette thèse était d’évaluer l’effet de l’agrégation protéique induite par traitement thermique sur l’allergénicité d’un allergène majeur de l’oeuf, l’ovalbumine (OVA). Une étude a permis de mettre en évidence que l’agrégation de l’OVA module l’allergénicité de la protéine en influençant d’une part la sensibilisation en augmentant la production d’IgG dans un modèle murin et d’autre part le déclenchement en diminuant la capacité de liaison aux IgE et la capacité de dégranulation des basophiles dans le modèle murin et pour des IgE de patients allergiques. Au-delà du phénomène d’agrégation, la structure même des agrégats modifie l’allergénicité de l’OVA. Des agrégats linéaires formés sous des conditions électrostatiques de répulsion induisent une production plus faible d’IgE chez la souris et une diminution du déclenchement par rapport à des agrégats sphériques. L’agrégation de l’OVA modifie également sa capacité à activer des basophiles après digestion et après passage de la barrière intestinale. Tous ces résultats apportent des éléments de compréhension sur la tolérance à l’œuf cuit et permettent ainsi de donner des pistes d’amélioration des procédés alimentaires pour la population à risque d’allergie. / Food allergies constitute a public health problem. Many allergens were already identified but the way proteins have to be consumed in order to be more tolerated by immune system remains unknown. Egg, one of the most important causes of food allergy among children, is present in a wild range of food products and is susceptible to be exposed to various thermal treatments. The aim of this work was to evaluate the effect of thermal aggregation of protein on allergenicity of one major allergen within egg, ovalbumin. One study using murine model allowed highlighting that aggregation of OVA modulates allergenicity of the protein by influencing both phases of the allergic reaction. During the sensitization, IgG production increased. Aggregation of ovalbumin also decreased its IgE-binding capacity and basophil activation ability in the murine model and for IgE from egg allergic patients. Beyond the aggregation phenomenon, the structure of aggregates itself modifies the allergenicity of ovalbumin. Aggregates formed under repulsive electrostatic conditions (linear aggregates of few ten nanometers) induced in a murine model lower IgE production during sensitization phase and consequently decreases elicitation phase compared to other aggregates (spherical aggregates of few ten micrometers) formed under different conditions. Aggregation of ovalbumin also modified the basophil degranulation ability after digestion and transport across the epithelial barrier. All these results give some comprehensive elements about tolerance to cooked egg and allowed giving some clues to enhance food technologic process for children with a risk to develop allergy.

Une variation du nombre de copies des gènes du chromosome 21 humain (HSA21) entraine des anomalies morphologiques et physiologiques d’un grand nombre d’organes chez les patients. La Trisomie 21, ou syndrome de Down et les monosomies partielles du HSA21 conduisent à des phénotypes complexes et variables. Afin d’identifier les gènes du HSA21 sensibles aux effets de dose, nous avons développé le modèle de monosomie Ms1Yah, pour la région Prmt2-Col6a1 du chromosome murin 10 (MMU10). L’analyse de ce modèle a montré que les souris Ms1Yah développent une altération des réponses inflammatoire et pulmonaire suite à une instillation de lipopolysaccharide (LPS). L’analyse, par Q-PCR, de l’expression des gènes de la région a mis en évidence deux gènes candidats : Prmt2 et S100B. Les lignées déficientes pour ces gènes ont été utilisées pour tester l’implication de Prmt2 et S100B dans la modification de la réponse inflammatoire et pulmonaire en réponse au LPS. Ces travaux ont montré d’une part que Prmt2 intervient dans la régulation de l’expression des cytokines pro-inflammatoires TNF-α et IL-6 de façon dose dépendante, via son rôle inhibiteur de la signalisation NF-κB. D’autre part, S100B ne semble pas intervenir dans la réponse inflammatoire induite par le LPS, alors que son inactivation entraîne une diminution de l’hyper réponse des voies aériennes (HRA) de façon dose dépendante. La réponse inflammatoire serait la résultante du croisement de deux voies de signalisation : LPS-TLR4-NF-κB-Prmt2 et S100B-RAGE-NFκB. Il faudrait que la voie Prmt2 soit en défaut pour observée un effet de S100B dans l’inflammation. L’injection d’un anticorps anti-S100B chez des souris B6 favorise une diminution de l’HRA induite par l’instillation de LPS. L’analyse préliminaire de l’utilisation de cet anticorps dans un modèle d’asthme montre là encore une capacité à diminuer l’HRA pour les doses les plus fortes de métacholine, ce qui laisse entrevoir le potentiel thérapeutique d’une telle molécule. / A copy number variation of genes from human chromosome 21 (HSA21) leads to morphological and physiological anomalies of a great number of organs among patients. Trisomy 21 or Down’s syndrome, and partial monosomy of the HSA21 lead to complex and variable phenotypes. In order to identify dosage sensitive genes, we developed a model of monosomy for the Prmt2-Col6a1 region of the murine chromosome 10 (MMU10). The analysis of this model showed that the Ms1Yah mice develop an alteration af the inflammatory and pulmonary responses after an instillation of LPS. The analysis, by Q-PCR, of the expression of the genes from the Prmt-2Col6a1 area pinpointed two genes as candidates: Prmt2 and S100B. The defectives lines for these genes were used to test the implication of Prmt2 and S100B in the modification of the inflammatory and pulmonary answer after LPS stimulation. This work showed on one hand that Prmt2 is involved in the regulation of the expression of the pro-inflammatory cytokines TNF-α and IL-6 in a dose dependant manner, via its inhibitor role in the NF-κB signalization. On the other hand, S100B does not seem to be involved in the inflammatory response induced by the LPS, whereas its inactivation induces a reduction in the hyper response of the airway, in a dose dependant manner. The inflammatory response would be the consequence of the crossing of two ways of signalization: LPS-TLR4-NF-κB-Prmt2 and S100B-RAGE-NF-κB. It would be necessary that the Prmt2 ways be defective to observe an effect of S100B in inflammation.The injection of an anti-S100B antibody in B6 mice showed a reduction in the HRA induced by an instillation of LPS. The preliminary analysis of the use of this antibody in a murin asthma model support its capacity to decrease the HRA for the strongest amounts of metacholin, showing the therapeutic potential of the molecule.

Le remodelage bronchique présent dans l'asthme est considéré comme le résultat d'une réparation inefficace des dommages tissulaires causés par l'inflammation allergique des voies respiratoires. Il est caractérisé par une hyperplasie des cellules caliciformes, une déposition de collagène sous-épithéliale, une hyperplasie du muscle lisse et une néovascularisation. Puisque que le zinc est impliqué dans plusieurs processus physiologiques, incluant la réparation tissulaire, nous avons donc, dans un premier temps, évalué si une privation en zinc amplifie les caractéristiques du remodelage bronchique chez un modèle murin d'inflammation allergique chronique. Dans un deuxième temps, puisque les corticostéroïdes sont un traitement de choix dans l'asthme pour contrer l'inflammation, mais que leurs effets sur le remodelage bronchique ne sont toujours pas bien caractérisés, nous avons évalué l'impact d'un traitement à la dexaméthasone sur le remodelage bronchique d'un modèle murin d'inflammation chronique. Pour le volet zinc, nous avons utilisé un modèle murin dans lequel des souris mâles BALB/C ont été sensibilisées de façon intrapéritonéale et exposées chroniquement à l'ovalbumine nébulisée pendant 7 semaines. Les souris déficientes en zinc ont reçu une diète sans zinc pendant 4 semaines avant le début de l'expérimentation et durant l'exposition à l'allergène. Pour le volet dexaméthasone, le modèle utilisé est le même, mais les souris ont été exposées à l'ovalbumine nébulisée sur une période de 13 semaines. La dexaméthasone a été administrée dès le début de l'exposition pour un groupe et durant les 8 dernières semaines pour un autre groupe. Deux jours après la dernière exposition, un lavage broncho-alvéolaire (évaluation de l'éosinophilie et quantification de l'IL-13) a été réalisé et les souris ont été sacrifiées pour l'évaluation histologique de leurs voies respiratoires (coloration au PAS-bleu alcian et Trichrome de Masson). Nos résultats démontrent qu'une privation en zinc augmente significativement l'éosinophilie, la production d'IL-13, la déposition de collagène sous-épithéliale, l'hyperplasie des cellules caliciformes, la quantité d'hydroxyproline pulmonaire et le TGF[bêta]1 tissulaire, lorsque que comparé avec le groupe de souris ayant reçu une diète normale. L'administration dès le début de la DEXA inhibe significativement la déposition de collagène sous-épithéliale, l'hyperplasie des cellules caliciformes et la production de TGF[bêta]1 et IL-13. Toutefois, un traitement la DEXA initié sur des changements structuraux bien établis, ne réussit pas diminuer la déposition de collagène sous-épithéliale et la production de TGF[bêta]1, malgré une diminution significative de l'hyperplasie des cellules caliciformes et de la production.

De nombreuses données indiquent qu’un petit poids à la naissance, résultant en partie d’une sous-nutrition materno-fœtale, est associé à une augmentation de la morbidité et de la mortalité durant la période néonatale, et conduit également à un risque accru de développer à l'âge adulte un syndrome métabolique (diabète de type 2, obésité, hypertension artérielle et dyslipidémie). Les mécanismes de cette programmation prénatale sont encore mal connus et impliqueraient plusieurs molécules et systèmes physiologiques distincts. De nombreuses études suggèrent que le placenta serait impliqué dans la programmations de ces pathologies métaboliques. En effet, celui-ci constitue un organe de communication entre la mère et son fœtus et participe à la régulation de l'homéostasie fœtale. En raison de la proportion croissante de femmes présentant des troubles de la nutrition durant la grossesse et en lien avec leurs répercussions potentielles chez la descendance, il est nécessaire de mieux comprendre les interactions entre l’alimentation maternelle et l’unité fœto-placentaire et d’identifier les mécanismes impliqués dans les altérations de la croissance fœtale. En conséquent, le placenta constitue un organe de choix pour étudier les interactions entre l’alimentation maternelle et le fœtus au cours de la grossesse. Durant cette thèse, nous avons tenté d’identifier de nouvelles voies moléculaires placentaires impliquées dans le contrôle de la croissance fœtale chez le rat, puis d'étudié l'expression de ces facteurs dans des placentas humains provenant de grossesses impliquant des anomalies de la croissance fœtale. Comme la malnutrition maternelle constitue une part importante dans l'étiologie de la restriction de croissance intra-utérine (RCIU), nous avons utilisé un modèle expérimental effectué chez le rat, qui consiste en une réduction (de 50% à 70%) de la ration alimentaire quotidienne maternelle durant la gestation. Ces régimes conduisent à des troubles de la croissance de l'unité fœto-placentaire révélés par des réductions drastiques du poids du placenta et des poids de naissance à terme. Afin d'identifier de nouvelles voies placentaires impliquées dans RCIU, nous avons utilisé deux méthodologies différentes: une approche protéomique et une évaluation de deux protéines récemment caractérisées.Premièrement, nous avons étudié le protéome placentaire chez le rat RCIU provenant de mères dénutris par une analyse protéomique (2D-PAGE et spectrométrie de masse). Cette stratégie nous a permis de découvrir de nouvelles voies modulées par le RCIU et, étonnamment, des modulations importantes ont été observées pour plusieurs protéines mitochondriales, suggérant un effet ciblé de la dénutrition sur ces organites. Par la suite, en utilisant diverses techniques d'analyses moléculaires, protéomiques et fonctionnelles, nous avons montré que ces organites élaborent une réponse adaptative à la restriction alimentaire maternelle qui pourrait avoir des conséquences sur la régulation de la croissance fœtale. Deuxièmement, nous avons étudié deux autres protéines atypiques: le brain-derived neurotrophic factor et l'hormone apéline. Nos résultats suggèrent que ces deux facteurs pourraient être impliqués, au niveau placentaire, dans le contrôle de la croissance fœtale à la fois chez le rat et chez l'homme. En conclusion, comme les techniques cliniques actuelles ne permettent pas de diagnostiquer avec précision un RCIU, nos résultats pourraient permettre une meilleure compréhension de la physiopathologie placentaire et permettre de développer de nouveaux marqueurs de diagnostique et/ou de traitement dans le but d'améliorer la croissance placentaire et fœtale en conditions pathologiques. / Growing evidences indicate that a small birthweight, resulting from maternal malnutrition or others prenatal alterations, is associated with an increased neonatal morbidity and mortality and may lead to higher propensity to develop a metabolic syndrome (including type 2 diabetes, obesity, hypertension and dyslipidemia) in adulthood. However, the physiopathological mechanisms acting in utero on the programming of the offspring's metabolic profile remain confused and may implicate numerous molecules and physiological systems. Several data suggest that the placental alterations may have long-lasting consequences and could thus contribute to the programming of adult metabolic diseases. The placenta is the primary means of communication and nutrient delivery to the fetus and is also involved in fetal homeostasis. Thus, the placenta may constitute an appropriate organ for investigating how differences in maternal food consumption are sensed by the fetus along the pregnancy. Because of the increasing proportion of women eating inadequately during pregnancy and because such nutritional disturbances may have huge repercussions on adult health of the offspring, we urgently have to better understand how the placenta elaborates adaptive responses to maternal food intake modulations. My PhD aimed at identifying new placental pathways implicated in fetal growth restriction in rat, and investigated in human placental samples, the expression of these factors in pregnancies with fetal growth disturbances.As maternal malnutrition constitutes an important part in the etiology of intrauterine growth restriction (IUGR), we used an experimental model performed in rats which consists of a reduction (from 50% to 70%) of the daily maternal food intake during the gestation. These regimens lead to profound growth disturbances of the feto-placental unit revealed by drastic reductions of both placental and birth weights at term. To identify new placental pathways implicated in IUGR, we have used two different strategies: a proteomic approach and the evaluation of two proteins recently characterized in the placenta.First, we investigated the placental proteome in IUGR rats from undernourished mothers using 2D-PAGE electrophoresis and mass spectrometry identification. This strategy allowed the discovery of new pathways modulated by IUGR. Surprisingly, major modulations were observed for several proteins localized in mitochondria, suggesting specific effects of maternal undernutrition on these organelles. Thereafter, using multiple molecular, proteomic and functional analyses, we have shown that these organelles develop adaptive responses to maternal nutrient restriction that may have functional consequences on the regulation of the fetal growth. Secondly, we studied two others atypical proteins: the brain-derived neurotrophic factor and the hormone apelin. Our findings suggest that both of these factors may be implicated in the control of fetal growth at the placental level in rat and putatively in human. As actual clinical methods do not permit to diagnose precisely fetal growth disturbances, our results may permit to better understand the placental physiological pathways implicated during these pathologies and could lead to the development of markers and/or treatments in order to improve both placental functions and fetal growth.

La Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) est une pathologie pulmonaire complexe entrainant une diminution progressive et irréversible des capacités respiratoires. L'emphysème est la composante majoritaire de la BPCO. Une importante réponse inflammatoire chronique est associée à la BPCO et implique à la fois les cellules de l'immunité innée, comme les macrophages et les polynucléaires neutrophiles (PN), et les cellules de l'immunité adaptative. La BPCO est également caractérisée par une destruction importante du tissu pulmonaire qui est associée à une dégradation de l'élastine et du collagène, deux protéines essentielles de la matrice extra-cellulaire (MEC). Cette dégradation génère des peptides doués de nombreuses activités biologiques. Le travail de thèse présenté ici nous a permis de montrer que l'injection intra-trachéale du peptide VGVAPG, une séquence active des peptides d'élastine (PE) induit un emphysème chez la souris, emphysème caractérisé par une forte infiltration des macrophages et des PN dans les lavages bronchoalvéolaires (LBA) et dans le parenchyme pulmonaire et par une destruction de la MEC au niveau du tissu pulmonaire. L'effet des PE s'exerce par le biais du complexe récepteur à l'élastine (CRE) et est déclenché par l'interaction des PE avec la sous-unité EBP du complexe. Nous avons montré, dans un travail précédent, que la spécificité de l'interaction entre l'EBP et les PE est associée à la présence du motif GXXP dans les peptides et à l'adoption d'une conformation en coude β de type VIII par le peptide. Sur la base de ces résultats, nous avons effectué, à partir du peptide VGVAPG, des mutations systématiques des résidus centraux de GXXP afin de déterminer les peptides les plus favorablement repliés en coude beta de type VIII et nous avons sélectionné les meilleurs candidats pour la fixation à l'EBP. Nous avons focalisé notre attention sur les peptides interagissant avec l'EBP et qui montraient des effets biologiques modérés. La possibilité d'utiliser de tels peptides comme des antagonistes des effets du peptide VGVAPG a été évaluée in vitro et in vivo. / The Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a complex lung disease causing a progressive and irreversible decrease in respiratory capacity. Emphysema is the major component of COPD. An important chronic inflammatory response is associated with COPD and involves both cells of innate immunity, such as macrophages and neutrophils (PN), and the cells of the adaptive immunity. COPD is characterized by extensive destruction of lung tissue that is associated with degradation of elastin and collagen, two essential proteins of the extracellular matrix (ECM). This degradation generates peptides endowed numerous biological activities. The thesis presented here has allowed us to show that the intratracheal injection of peptide VGVAPG, an active sequence of elastin peptides (PE)-induced emphysema in mice, emphysema characterized by a strong infiltration of macrophages and PN in the bronchoalveolar lavage (BAL) and in the lung parenchyma and the destruction of the ECM in the lung tissue. The effect of PE is exercised through the elastin receptor complex (CRE) and is triggered by the interaction of PE with subunit EBP complex. We have shown in previous work that the specificity of the interaction between EBP and PE is associated with the presence of GXXP motif in peptides and the adoption of a conformation type VIII β turn by peptide. Based on these results, we have made, from the peptide VGVAPG, systematic changes of the central residues GXXP to identify peptides most favorably bent type VIII β turn and we selected the best candidates for fixing to EBP. We focused our attention on the peptides interact with the EBP, which showed moderate biological effects. The possibility of using such peptides as antagonists of the effects of peptide VGVAPG was evaluated in vitro and in vivo.

Les infections de prothèses vasculaires (IPV) sont des maladies particulièrement graves. Malgré une fréquence finalement assez importante, elles demeurent mal connues. Staphylococcus aureus en est l’agent responsable principal. Les données concernant le traitement antibiotique à administrer pour ces infections sont excessivement pauvres. L’objectif de notre travail était donc de comparer l’efficacité de différents protocoles d’antibiothérapie à l’aide de divers modèles expérimentaux d’IPV. Six souches différentes de S. aureus ont été évaluées : 3 sensibles (SAMS) et 3 résistants à la méticilline (SARM). Nous avons comparé les concentrations minimales inhibitrices et éradicatrices (CMIB et CMEB) au sein du biofilm obtenues avec des techniques classiques sur polystyrène à ceux obtenus à l’aide d’un modèle original in vitro sur Dacron® (dCMIB et dCMEB) ®. Nous avons ensuite utilisé un modèle original d’infection de Dacron chez la souris pour comparer l’efficacité de différents protocoles thérapeutiques. Enfin nous avons visualisé l’effet de ces antibiotiques in vivo par microscopie confocale. Nous avons montré que les mesures classiques de CMIB et CMEB obtenues sur polystyrène pouvaient surestimer la baisse d’efficacité des antibiotiques dans le biofilm et que des mesures sur le matériel d’intérêt pouvaient être plus pertinentes. Dans notre modèle in vivo, la daptomycine pouvait être supérieure que les comparateurs pour certaines souches de SARM et de SAMS mais pas pour toutes. Par contre, si l’ajout de rifampicine était bénéfique pour la cloxacilline et la vancomycine, cela n’était pas le cas pour la daptomycine. Enfin, nous avons visualisés des effets totalement différents sur le biofilm selon les antibiotiques utilisés mais également selon les souches testées. Nos modèles ont permis d’obtenir des informations nouvelles concernant l’antibiothérapie des IPV qui, nous l’espérons, permettront d’aider à la prise en charge des patients. / Prosthetic vascular graft infection (PVGI) is an emerging disease, mostly due to staphylococci, with limited data regarding efficacy of current antistaphylococcal agents. We aimed to assess the efficacy of different antibiotic regimens. Six different strains of methicillin-susceptible (MSSA) and methicillin-resistant S. aureus (MRSA) were used. We compared results of minimal biofilm inhibitory and eradicating concentrations (MBICs and MBECs) obtained with a Calgary Biofilm Pin lid Device (CBPD) to those yielded by an original Dacron®-related minimal inhibitory and eradicating concentrations measure model. We then used an original murine model of Staphylococcus aureus vascular material infection to evaluate efficacy of different antibiotic regimens. We finally visualized the effect of antibiotics on biofilm by confocal microscopy. We demonstrated that classical measures of MBICs and MBECs with CPBD could overestimate the decrease of antibiotic susceptibility in material related infections and that the nature of the support used to measure biofilm susceptibility might be influent since results yielded by our Dacron®-related minimal eradicating assay were lower than those found on a plastic device. In our in vivo model, we shown that daptomycin was significantly more bactericidal than comparators for some strains of MRSA or MSSA but not for all. For the majority of strains, it was as efficient as comparators. The addition of rifampicin to daptomycin did not enhance daptomycin efficacy in our model. Finally, we highlighted an in vivo differential effect on biofilm depending on the antibiotic used but also on the bacterial strain evaluated. Our models represent an option to better define the best antibiotic options for PVGIs.

De nombreuses données indiquent qu'un petit poids à la naissance, résultant en partie d'une sous-nutrition materno-fœtale, est associé à une augmentation de la morbidité et de la mortalité durant la période néonatale, et conduit également à un risque accru de développer à l'âge adulte un syndrome métabolique (diabète de type 2, obésité, hypertension artérielle et dyslipidémie). Les mécanismes de cette programmation prénatale sont encore mal connus et impliqueraient plusieurs molécules et systèmes physiologiques distincts. De nombreuses études suggèrent que le placenta serait impliqué dans la programmations de ces pathologies métaboliques. En effet, celui-ci constitue un organe de communication entre la mère et son fœtus et participe à la régulation de l'homéostasie fœtale. En raison de la proportion croissante de femmes présentant des troubles de la nutrition durant la grossesse et en lien avec leurs répercussions potentielles chez la descendance, il est nécessaire de mieux comprendre les interactions entre l'alimentation maternelle et l'unité fœto-placentaire et d'identifier les mécanismes impliqués dans les altérations de la croissance fœtale. En conséquent, le placenta constitue un organe de choix pour étudier les interactions entre l'alimentation maternelle et le fœtus au cours de la grossesse. Durant cette thèse, nous avons tenté d'identifier de nouvelles voies moléculaires placentaires impliquées dans le contrôle de la croissance fœtale chez le rat, puis d'étudié l'expression de ces facteurs dans des placentas humains provenant de grossesses impliquant des anomalies de la croissance fœtale. Comme la malnutrition maternelle constitue une part importante dans l'étiologie de la restriction de croissance intra-utérine (RCIU), nous avons utilisé un modèle expérimental effectué chez le rat, qui consiste en une réduction (de 50% à 70%) de la ration alimentaire quotidienne maternelle durant la gestation. Ces régimes conduisent à des troubles de la croissance de l'unité fœto-placentaire révélés par des réductions drastiques du poids du placenta et des poids de naissance à terme. Afin d'identifier de nouvelles voies placentaires impliquées dans RCIU, nous avons utilisé deux méthodologies différentes: une approche protéomique et une évaluation de deux protéines récemment caractérisées.Premièrement, nous avons étudié le protéome placentaire chez le rat RCIU provenant de mères dénutris par une analyse protéomique (2D-PAGE et spectrométrie de masse). Cette stratégie nous a permis de découvrir de nouvelles voies modulées par le RCIU et, étonnamment, des modulations importantes ont été observées pour plusieurs protéines mitochondriales, suggérant un effet ciblé de la dénutrition sur ces organites. Par la suite, en utilisant diverses techniques d'analyses moléculaires, protéomiques et fonctionnelles, nous avons montré que ces organites élaborent une réponse adaptative à la restriction alimentaire maternelle qui pourrait avoir des conséquences sur la régulation de la croissance fœtale. Deuxièmement, nous avons étudié deux autres protéines atypiques: le brain-derived neurotrophic factor et l'hormone apéline. Nos résultats suggèrent que ces deux facteurs pourraient être impliqués, au niveau placentaire, dans le contrôle de la croissance fœtale à la fois chez le rat et chez l'homme. En conclusion, comme les techniques cliniques actuelles ne permettent pas de diagnostiquer avec précision un RCIU, nos résultats pourraient permettre une meilleure compréhension de la physiopathologie placentaire et permettre de développer de nouveaux marqueurs de diagnostique et/ou de traitement dans le but d'améliorer la croissance placentaire et fœtale en conditions pathologiques.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’acide rétinoïque (AR) est requis pour de nombreuses fonctions physiologiques parmi lesquelles la reproduction. Il est synthétisé par des rétinaldéhyde déshydrogénases (RALDH1 à 3) et il active la transcription de gènes cible en se liant à ses récepteurs nucléaires RAR (α,β,γ). L’objet de mon travail de thèse a été d’étudier les fonctions de l’AR, produit dans les cellules de Sertoli testiculaire, sur la spermatogenèse de la souris. Ainsi, par l’étude de l’inactivation des gènes des RALDH spécifiquement dans les cellules de Sertoli murines grâce à la mutagenèse somatique, j’ai montré que les cellules de Sertoli dirigent la première différenciation des cellules germinales grâce à leur production d’AR qui est ensuite dispensable au bon déroulement de la spermatogenèse. L’induction de cette première spermatogenèse est possible par l’activation sélective de RAR qui est à la base d’une pléiade de voies de signalisation. J’ai également confirmé le rôle crucial de la voie de signalisation de l’AR dans les cellules de Sertoli pour la spermiation, dernière étape du processus de spermatogenèse, et donc pour la fertilité. Enfin, j’ai démontré la nécessité in vivo de la signalisation par l’AR pour la méiose, qui contrôle l’expression de Stra8, un gène essentiel pour la progression méiotique. Cette régulation se fait de manière cellulaire autonome et requiert la fixation d’un RAR sur son élément de réponse localisé dans la région promotrice de Stra8. / Retinoic acid (RA) is required for many physiological functions including reproduction. It is synthesized by retinaldehyde dehydrogenases (RALDH1 to 3) and activates transcription of target genes by binding to its nuclear receptors (RAR α,β,γ ). The purpose of my thesis was to study the functions of RA produced in testicular Sertoli cells in spermatogenesis in the mouse. Thus, by studying the effects of RALDH selective inactivation in murine Sertoli cells by somatic mutagenesis, I showed that Sertoli cells direct the first differentiation of germ cells through their production of RA, which is then dispensable for the proper conduct of spermatogenesis. Induction of the first spermatogenesis is possible by selective activation of RAR, which is at the basis of several signaling pathways. I also confirmed the crucial role of the RA pathway in Sertoli cells for spermiation, the final stage of spermatogenesis, and therefore fertility. Finally, I demonstrated the need of an in vivo RA signaling for meiosis, which controls the expression of Stra8, a gene essential for meiotic progression. This regulation is done cell-autonomously and requires the binding of a RAR on its response element located in the promoter region of Stra8.

Le neuroblastome (NB) est une tumeur pédiatrique du système nerveux sympathique. Des mutations activatrices du gène ALK (Anaplastic Lymphoma Kinase) ont été identifiées dans 8 % des formes sporadiques et dans des formes familiales de NB. Le gène ALK code pour un récepteur tyrosine kinase appartenant à la famille des récepteurs à l’insuline, principalement exprimé dans le système nerveux central et périphérique. Le récepteur ALK représente une cible thérapeutique pertinente dans ce cancer. Des mutations de novo du gène ALK ont également été rapportées dans une forme syndromique associant NB congénital et encéphalopathie sévère avec dysmorphie du tronc cérébral, suggérant un rôle développemental du gène ALK en plus de son implication dans l’oncogenèse.Dans ce contexte, mon projet de thèse avait pour but de déterminer le rôle du récepteur ALK muté dans l’oncogenèse du NB et le développement, principalement à l’aide de modèles murins originaux obtenus au laboratoire. J’ai ainsi largement caractérisé deux lignées de souris KI (Knock-In) Alk pour les deux mutations les plus fréquemment observées dans le NB: F1174L et R1275Q chez l’homme, correspondant à F1178L et R1279Q chez la souris.Une analyse détaillée de ces deux lignées de souris n’a pas révélé de phénotype majeur chez les souris KI AlkR1279Q hétérozygotes et homozygotes ainsi que chez les hétérozygotes KI AlkF1178L. Par contre, nous avons documenté une forte létalité post-natale des animaux KI AlkF1178L homozygotes et montré que ces nouveaux-nés présentent des troubles majeurs d’alimentation. Les homozygotes KI AlkF1178L phénocopient donc partiellement les patients encéphalopathes. La différence d’effet observé entre les animaux hétérozygotes et homozygotes suggère fortement qu’il existe un seuil d’activation du récepteur Alk compatible avec la survie.Nous avons ensuite exploré le rôle du récepteur ALK muté dans le système nerveux sympathique des souris KI Alkmut. Cette analyse a montré que l’activation du récepteur induit un excès de prolifération des neurones sympathiques de E14.5 à la naissance. Néanmoins, nous n’avons pas observé de NB chez ces animaux. En croisant ces souris avec la lignée TH-MYCN, nous avons documenté une coopération des mutations Alk avec l’oncogène MYCN pour le développement de NB. La comparaison des profils transcriptomiques des tumeurs murines MYCN et MYCN/Alkmut a révélé que l’expression de l’oncogène Ret (codant également un récepteur à activité tyrosine kinase) était fortement induite par l’activation du récepteur Alk. Le traitement des souris par un inhibiteur de l’activité kinase du récepteur Ret a montré une diminution de la taille des tumeurs suggérant que le gène Ret joue un rôle majeur dans l’oncogenèse induite par le récepteur Alk muté. Par ailleurs, l’induction de l’expression du gène RET par le récepteur ALK muté dans les NB a été confirmée dans des lignées et des tumeurs humaines.Afin de déterminer le mécanisme par lequel l’activation du récepteur ALK aboutit à la régulation de l’expression du gène RET des expériences ont été effectuées sur des lignées humaines de NB dans lesquelles le récepteur ALK peut être activé ou inactivé. Ce travail a montré que l’expression du gène RET est dépendante de l’axe ALK-ERK-ETV5. En effet, la modulation de l’activité du récepteur ALK affecte l’expression des gènes ETV5 et RET. Cet effet est dépendant de l’activation de la voie MEK/ERK. Par ailleurs, ETV5 active l’expression du gène RET. Afin de confirmer le rôle de Ret dans l’oncogenèse dépendante du récepteur Alk, nous avons croisé des souris portant une mutation activatrice de Ret avec les souris TH-MYCN. Nous avons ainsi mis en évidence que le récepteur Ret activé coopère avec l’oncogène MYCN dans le développement de tumeurs et que ces tumeurs sont des NB présentant des caractéristiques très semblables à celles des tumeurs MYCN/Alkmut. Le gène Ret apparaît donc comme une cible essentielle du récepteur Alk muté dans l’oncogenèse du NB. / Neuroblastoma (NB) is a pediatric tumor arising from the sympathetic nervous system. Activating mutations of the ALK gene have been observed in around 8 % of sporadic neuroblastoma as well as in familial cases. The ALK gene encodes a tyrosine kinase receptor of the insulin receptor super-family. It is mainly expressed in the central and peripheral nervous system. The ALK receptor represents a therapeutic target in this cancer. De novo ALK mutations have also been reported in a syndrome associating congenital NB and severe encephalopathy with abnormal shape of the brainstem, suggesting a developmental role for the ALK gene in addition to its implication in oncogenesis.In this context, my PhD project was to determine the role of the mutated ALK receptor in NB oncogenesis and in development, mainly with original mouse models obtained in the laboratory. I extensively characterized two knock-in (KI) Alk mouse lines with the two mutations that are most frequently observed in NB: F1174L and R1275Q in human and F1178L and R1279Q in mouse.A detailed analysis of these two mouse lines showed that the KI AlkR179Q heterozygous and homozygous mice as well as the KI AlkF1178L heterozygous mice do not show striking clinical signs. On the contrary, we documented a high postnatal lethality for KI AlkF1178L homozygous mice and showed that these pups presented with a dramatic reduced milk intake. Thus, the KI AlkF1178L homozygous mice partially phenocopy the human patients with encephalopathy. The difference of phenotype between the heterozygous and the homozygous KI AlkF1178L mice highly suggest a threshold of activity of the Alk receptor compatible with survival.We then explored the role of the mutated ALK receptor in the sympathetic nervous system of the KI Alkmut mice. This analysis showed that the activation of the receptor induces an excess of proliferation in sympathetic neurons from E14.5 to birth. However, we could not observe NB in these animals. We next bread these mice with the transgenic TH-MYCN line. We documented cooperation between Alk mutations and the MYCN oncogene to induce NB. Comparison of transcriptomic profiles of MYCN vs MYCN/Alkmut tumors revealed that the expression of the Ret oncogene (encoding a tyrosine kinase receptor) was strongly induced by the activation of the Alk receptor. Besides, the induction of the expression of the RET gene by the mutated ALK receptor in NB was confirmed in human cell lines and tumors.In order to determine the mechanism by which the activation of the ALK receptor regulates RET gene expression, experiments were done on human NB cell lines in which the ALK receptor can be activated or inactivated. This work showed that RET gene expression is dependent of the ALK-ERK-ETV5 axis. Indeed, the modulation of the ALK receptor activity affects gene expression of ETV5 and RET. This effect is dependent of the activation of the MEK/ERK pathway. Besides, ETV5 increases RET gene expression. In order to confirm the role of the Ret receptor in oncogenesis driven by the mutated Alk receptor, we bread mice bearing an activating mutation of the Ret gene with the TH-MYCN mice. We showed that the activated Ret receptor cooperates with the MYCN oncogene in tumor formation and that these tumors are NB presenting with characteristics very close to MYCN/Alkmut tumors. Thus, the Ret gene appears to be an essential target of the mutated Alk receptor in NB oncogenesis.