Le LPGi est la région bulbaire qui contient le plus grand nombre de neurones exprimant Fos pendant l’hypersomnie de SP. 10% de ces neurones Fos dans le LPGi projettent au locus coereleus, une région SP-Off. Récemment, Sapin et al. ont montré que 70% des neurones exprimant Fos pendant l’hypersomnie de SP sont de nature GABAergique. Notre hypothèse est que le LPGi contient des neurones de nature SP-On dont une partie participerait à l’inhibition des noyaux SP-Off. Nous cherchons à vérifier cette hypothèse, d’autre part à identifier les régions afférentes au LPGi actives au cours du SP et enfin, à identifier les projections du LPGi. Nous avons utilisé l’enregistrement extracellulaire des neurones du LPGi chez le rat vigile en contention stéréotaxique. Nous avons couplé cette technique avec le protocole de privation/ rebond de SP par la technique de la piscine. L’analyse du taux de décharge des neurones enregistrés au sein du LPGi montre que celui-ci contient trois types neuronaux différents (SP-On, SP-Off et indifférents). L’analyse des données neuroanatomiques montre que l’afférence majeure du LPGi, active au cours du SP, réside dans le SLD. Le LPGi est donc bien impliqué dans le réseau du SP car il contient des neurones faisant varier leur taux de décharge avec les différents états de vigilance. Le SLD, considéré comme la structure exécutive du SP, de nature glutamatergique, exciterait le LPGi au cours du SP. Ce dernier, de nature GABAergique, inhiberait le noyau moteur facial. Ce travail met pour la première fois en évidence l’activité de la voie SLD-bulbe rachidien ventrolatéral et suggère que le LPGi participe en partie à l’atonie musculaire caractéristique du SP / The LPGi is a ventrolateral medullary area that contains the highest number of Fos-labelled neurons during a paradoxical sleep (PS) hypersomnia. Ten % of these Fos neurons project to the locus coeruleus, a PS-Off area and 70% of these Fos neurons are GABAergic. Our hypothesis is that the LPGi contains PS-On neurons involved in the inhibition of the PS-Off nuclei. Our aim was to check this hypothesis by recording the unit activity of the LPGi neurons, by identifying the afferent areas to the LPGi and determining its projection areas activated during PS. We have used extracellular unit recordings in the unanethetized head-restrained rat model and coupled this method to a selective PS deprivation using the flower-pot method. The analysis of the firing rate of the LPGi neurons showed that there are three different groups, SP-On, SP-Off and indifferent neurons. Moreover, the SLD, a PS-On area, is the main afferent to the LPGi activated during PS rebound. Our conclusion is that the LPGi is involved in the network generating PS. The SLD, considered as the PS executive area through glutamatergic neurons, may excite the LPGi during this state. The LPGi, through its GABAergic neurons, may inhibit the facial motor nucleus. This work provides for the first time evidence for a SLD-ventrolateral medulla pathway and suggests that the LPGi participates in the muscular atonia occurring during PS

La cellule musculaire lisse (CML) a un rôle pivot dans la physiopathologie de l’asthme. Dans ce travail de thèse nous avons pu mettre en avant l’implication du récepteur de type 2 activé par les protéases (PAR-2) dans une composante majeure du remodelage bronchique : la prolifération musculaire lisse. Dans le premier travail, nous avons montré une augmentation de l’expression du PAR-2 au niveau des CML bronchiques d’asthmatiques in vitro. La réponse calcique est dépendante du niveau d’expression du récepteur, mais n’influence pas la réponse proliférante. La stimulation répétée du PAR-2 augmente la prolifération des seules CML d’asthmatiques, par un mécanisme dépendant de la voie ERK. Dans le second travail, nous avons montré que la production basale d’un épithélium reconstitué entraine une prolifération plus importante des CML d’asthmatiques comparée aux CML de témoins. Une augmentation supplémentaire de la prolifération des seules CML d’asthmatiques a été observée, après activation par le surnageant d’épithélium stimulé par des acariens de maison comparé au surnageant épithélial non stimulé. Ce mécanisme est dépendant du PAR-2 épithélial, qui induit la production de leucotriènes C4, sur des CML dont l’expression du récepteur (CysLTR1) est augmentée chez l’asthmatique. Ces résultats apportent de nouvelles connaissances dans le remodelage musculaire lisse bronchique de l’asthmatique et met en avant le PAR-2 comme cible thérapeutique potentielle. / Smooth muscle cells (SMC) play an important role in asthma pathophysiology. In this thesis, we have highlighted the involvement of protease activated receptor type-2 (PAR-2) in SMC proliferation, which is a major component of airway remodeling. In the first study, we have shown an increased expression of PAR-2 in asthmatic bronchial SMC in vitro. Calcium response is dependent on the expression level of PAR-2, which does not affect the proliferative response. Repeated stimulation of PAR-2 increases the proliferation of asthmatics SMC only, by an ERK-dependent mechanism. In the second study, we have demonstrated that the basal production of reconstituted epithelium leads to a greater proliferation of asthmatics SMC compared to controls. Increased proliferation of asthmatics SMC only was observed, after stimulation with supernatant of the epithelium stimulated by house dust mites (HDM) compared to unstimulated epithelial supernatant. This mechanism is epithelial PAR-2-dependent, which induces the production of leukotrienes C4, whose receptor expression (CysLTR1) is increased in asthmatics SMC. These results provide new insights into bronchial smooth muscle remodeling in asthma and highlights the PAR-2 as a potential therapeutic target.

Le but de ce travail est de déterminer les liens éventuels existant entre la force et l’équilibre agoniste / antagoniste des muscles rotateurs médiaux et latéraux de l’articulation scapulohumérale, et la stabilité scapulo-humérale. La première partie de ce travail est un rappel d’anatomie fonctionnelle, de physiologie articulaire et de biomécanique de l’articulation scapulo-humérale, ainsi que des aspects pathologiques en rapport avec la problématique de sa stabilité et de son exploration. La deuxième partie propose une analyse critique de la technique d’exploration de la force musculaire par dynamométrie isocinétique, afin de déterminer un protocole d’évaluation fiable et reproductible. Ainsi, nous choisissons d’utiliser la position d’évaluation la plus reproductible et la plus adaptée pour l’évaluation de sujets pathologiques : la position assise avec 45° d’abduction dans le plan de la scapula avec correction de la gravité. La troisième partie a pour objet de rechercher, à partir d’études cliniques originales, les liens existant entre la force musculaire des rotateurs médiaux et latéraux de l’épaule et l’instabilité antérieure chronique post-traumatique d’une part, et les adaptations de cette force avec certaines sollicitations sportives d’autre part. Bien qu’un déficit de la force musculaire des rotateurs médiaux et latéraux soit associé à l’instabilité antérieure chronique, nos études ne rapportent pas d’association entre le déséquilibre agoniste/antagoniste et l’instabilité antérieure chronique. Dans le cadre de la pratique de sports sollicitant les membres supérieurs, les adaptations de la force, avec une augmentation de la force des muscles rotateurs médiaux et latéraux du côté dominant, sont inconstantes, et surtout, nos résultats ne rapportent aucun déséquilibre agoniste/antagoniste induit par la pratique sportive. En conclusion, notre travail de thèse met en évidence des adaptations de la force musculaire sans perturbation de l’équilibre agoniste/antagoniste des rotateurs médiaux et latéraux de l’articulation scapulo-humérale, associées à l’instabilité scapulo-humérale ou induites par la pratique de sports sollicitant cette articulation. Prenant en compte les limites de notre expérimentation, on peut faire l’hypothèse que les adaptations physiologiques induites par la pratique sportive n’interviendraient pas comme un mécanisme de désadaptation, ou un facteur de risque prédisposant, à l’origine des pathologies de l’articulation scapulo-humérale. Ainsi, notre conclusion serait que l’équilibre agoniste / antagoniste aurait un rôle protecteur de la stabilité articulaire ; la survenue d’un déséquilibre musculaire agoniste / antagoniste serait alors secondaire à une lésion anatomique et marquerait le signe de son évolution longue et/ou péjorative / The aim of this work is to determine the possible links between strength and agonist/antagonist balance of the shoulder internal and external rotators muscle, and the glenohumeral stability. The first part of this work is a reminder of functional anatomy, joint physiology and biomechanics of the glenohumeral joint, and pathological aspects related to the problem of its stability and its exploration. The second part propose a critical analysis of technical exploration of muscular strength by isokinetic dynamometer to determine a reliable and reproducible protocol. We choose to use the more reliable and more suitable position for evaluation of pathological subject: the seated position with 45° of shoulder abduction in the scapular plane, with gravity corrected. The third part is aimed to research, from original clinical studies, the relationship between shoulder internal and external rotators muscle strength and balance, and shoulder instability on the one hand, and adaptations of this strength with sports practice on the other hand. Although a deficit in rotators muscle strength is associated with recurrent anterior instability, our work reporte no association between agonist/antagonist imbalance and recurrent anterior instability. In overhead sports and sports seeking the upper limbs, adaptations of strength, with a rotator strength increase on the dominant side, are inconsistent, and most importantly, our results reporte no agonist/antagonist imbalance induced by the sports practice. In conclusion, this work highlights adaptations in strength and balance of the shoulder internal and external rotators muscle associated with the glenohumeral joint instability, or induced by the sports practice. Tacking into account the limits of our experiment, we can hypothesis that any physiological adaptations induced by sport practice would not intervene as a pathophysiological mechanisms of desadaptation, or not be considered a risk factor predisposing, to glenohumeral joint diseases. Thus, our conclusion is that the agonist/antagonist balance would have a protective role of the joint stability; the occurrence of a muscle agonist / antagonist imbalance may be secondary to an anatomical lesion and mark the sign of its long and/or pejorative evolution

Actuellement, plus de soixante-dix dystrophies musculaires différentes ont été caractérisées cliniquement. La pathogenèse des différents types de dystrophies musculaire implique de nombreuses voies biologiques et s'accompagne d'une grande variabilité de signes cliniques, mais toutes ces dystrophies ont une caractéristique commune : la perte progressive des fibres musculaires. Pour les formes plus communes de ces dystrophies musculaires, les stratégies thérapeutiques visent principalement à restaurer la fonction du gène altéré. Bien que ces stratégies soient encourageantes pour un grand nombre de patients, elles ne peuvent être retenues comme traitement universel pour l'ensemble des dystrophies musculaires. L'identification de voies biologiques et de défauts secondaires communs à des dystrophies musculaires représente un intérêt majeur pour le développement de traitements palliatifs généralistes applicables à un large éventail de dystrophies musculaires. Pendant mes travaux de doctorat, j'ai initié une étude comparative approfondie sur dix-sept mutants différents chez le nématode Caenorhabditis elegans présentant une dégénérescence musculaire progressive, dont sept sont des modèles de dystrophies musculaires chez le nématode. La recherche de voies biologiques et de défauts secondaires communs, nous a permis d'établir différentes classes de dégénérescence musculaire chez le nématode et de révéler l'existence d'au moins deux mécanismes subcellulaires différents. De plus, nos résultats démontrent que des perturbations de la voie autophagique semblent systématiquement associées à la dégénérescence musculaire. Enfin, ce travail aboutit sur l'établissement d'un modèle proposant une chronologie des évènements sub-cellulaires menant à la dégénérescence progressive dystrophine-dépendante / Currently, more than sevently different muscular dystrophies have been clinically characterized. The pathogenesis of these different types of muscular dystrophies involves numerous cellular pathways and leads to a large variability of the clinical features. However, all the muscular dystrophies share a common feature: the progressive muscle cell loss. For the most common forms of muscular dystrophies, therapeutic strategies consist in restoring the function of the affected gene. Even if these strategies are encouraging for a lot of patients, they cannot be used as a universal treatment for all the muscular dystrophies. The identification if common pathways or common secondary defects to different muscular dystrophies is of great interest for the discovery of new palliative treatment, able to decrease the pathology of a large panel of muscular dystrophies. I have initiated a comparative analysis of seventeen C. elegans mutants presenting with muscle degeneration. Seven these mutants are considered as models for muscular dystrophies. Thanks to these comparative analysis, we were able to define different classes of muscle degeneration in C. elegans and to reveal the existence of at leats two different pathways. Moreover, our results show that perturbations in the autophagic pathway are systematically associated with muscle degeneration. This study leads to the establishment of a putative chronology of events occurring before the muscle cell loss, during the dystrophin-dependent degeneration process

Le muscle squelettique est le plus grand organe du corps humain. Il est maintenant admis que c'est un organe sécréteur de cytokines qui jouent un rôle important comme signaux paracrines et endocrines. Récemment, il a été démontré que le muscle squelettique sécrète aussi des nanovesicules appelées « exosomes ». Dans ce contexte, notre équipe a démontré que les exosomes sécrétés par les cellules musculaires avaient un effet paracrine et étaient impliqués dans la prolifération et la différenciation musculaire. Comme il est admis que la masse musculaire est affectée par différentes situations physiologiques (la nutrition et l'activité physique) ou pathologiques (obésité, le diabète et la sarcopénie), nous nous sommes demandés, dans un premier temps, quel était le rôle des exosomes dans la régulation de la masse musculaire et s'ils pouvaient modifier les dialogues muscle-organes insulino-sensibles au cours d'un régime riche en acide gras saturé. Ces travaux ont donné lieu à 2 articles publiés dans « Diabetologia ». Dans ces deux articles, nous avons démontré dans un modèle de souris que le muscle, en situation d'insulino-résistance due à un régime riche en acide gras saturé, sécrète plus d'exosomes. De plus, ces exosomes ont une composition modifiée en acides gras et en microARN. In vitro, cette nouvelle population d'exosomes affectent la prolifération des cellules receveuses i.e. ; cellules musculaires et cellules béta pancréatiques, in vitro, en régulant les gènes du cycle cellulaire et de différenciation dans les cellules musculaires receveuses et le gène pitx2 dans les cellules beta. Ces travaux suggèrent que les exosomes sécrétés par le muscle squelettique, perturbent l'homéostasie musculaire et pancréatique durant un régime riche en acide gras saturé.Dans un deuxième temps, nous avons réalisé une étude technique afin de déterminer les conditions optimales pour isoler la quantité maximale des exosomes, relarguées par les cellules musculaires. Cette étude, publiée dans « BMC Biotechnology », a démontré que cultiver des cellules musculaires dans un milieu sans exosomes de sérum de veau ou de cheval, ralentie leur prolifération et par conséquent leur différenciation. Ceci suggère que les exosomes des sérums des milieux de culture participent à la croissance des cellules musculaires. De façon intéressante, ce résultat mime le cross-talk entre myoblastes et myotubes précédemment démontré au laboratoire et laisse suggérer un rôle plus général des exosomes circulant dans les processus d'hypertrophie, hyperplasie mis en place durant le développement. De plus, ces résultats indiquent que les exosomes pourraient participer aux cross-talks entre espèces / Skeletal muscle (SkM) is considered as a secretory organ, it secretes cytokines named myokines that can act either locally (autocrine) or systemically (endocrine). In addition to myokines, SkM secretes nanovesicles named exosomes (SkM-Exos). Previous work from the laboratory have demonstrated that myotube- and myoblastderived exosomes were involved in the process of myogenesis and could transfer their content to target cells. In this work, we determined whether SkM-Exos wereinvolved in lipid-induced insulin resistance and participate in organ cross-talk during the development of obesity. Firstly, we determined the effect of high fat diet on SkM-Exo release and on their miRNA and lipid composition. In addition, we determined the biological effect of these exosomes on skeletal muscle and pancreatic recipient cells. Results are published in 2 separate papers in “Diabetologia”. In these two studies, exosomes were collected from quadriceps muscles of C57Bl/6 mice fed for 16 weeks with either a standard chow diet (SD) or an SD enriched with 20% palm oil (HP) or from C2C12 cells exposed to 0.5 mmol/l palmitate (EXO-Post Palm), oleate (EXO-Post Oleate) or BSA (EXO-Post BSA). We treated skeletal muscle cells or β pancreatic cells with these muscle-released exosomes. We found that exosomes from HP fed mice, EXO-Post Palm and EXO-Post Oleate induced myoblast and β pancreatic islet proliferation and modified the expressions of genes involved in cell cycle and muscle differentiation but did not alter insulin-induced Akt phosphorylation in muscle cells. Lipidomic analyses showed that exosomes from palmitate-treated cells were enriched in palmitate, indicating that exosomes likely transfer the deleterious effect of palm oil between muscle cells by transferring lipids. Also, we demonstrated that these exosomes likely transfer their miRNA contents resulting in beta pancreatic islet hypertrophy during type 2 diabetes mellitus (T2D). Moreover, muscle exosomes were incorporated into various tissues in vivo, including the pancreas and liver, suggesting that SkM could transfer specific signals through the exosomal route to key metabolic tissues in vivo. So, SkM derived exosomes altered muscle and β pancreatic cell homeostasis during lipid induced insulin resistant diet. Secondly, another work was conducted in order to answer to a technical problem about optimal conditions needed to obtain, in vitro, the highest concentration of exosomes from muscle cells when grown in a depleted-exosome medium. This work was published in “BMC Biotechnology”. In this study, we found that depleting culture media from exosomes affected skeletal muscle cell proliferation. In addition, removal of serum-EVs from culture medium affects gene and miRNA expressions and likely the proteome of the cells. Interestingly, our data showed that we can recapitulate the cross-talk between myoblast and myotubes previously demonstrated in the laboratory by using exosomes from serum as well. Indeed, serum derived-exosomes, like myotube derived-exosomes, can affect proliferation of myoblasts and induce their entrance in the differentiation process. This result implies that bovine exosomes can transfer specific signals to cells from unrelated species (i.e. ; to mice, rats and human) and thus that part of exosome composition is evolutionarily conserved between these lower and higher order mammalian species. Generally speaking, these results suggest that exosomes in body fluids could have an unsuspected function during embryogenesis and in the regulation of cellular adaptations that lead to hypertrophy, hyperplasia and metaplasia

Chez les eucaryotes, l’expression des gènes dépend en partie du degré de compaction de la chromatine. La structure chromatinienne est régulée par des marques dites épigénétiques,telles que les modifications post-traductionnelles des protéines structurelles de la chromatine, les histones. Ainsi, la méthylation de la lysine 9 de l’histone H3 (H3K9) sur le promoteur des gènes est essentiellement associée à la répression de la transcription. H3K9 est méthylée par différentes enzymes appelées lysine méthyltransférases (KMTs). L’objectif principal de mon projet de thèse a été de mieux comprendre le rôle de principales KMTs de H3K9, que sontG9a, GLP, Suv39h1 et SETDB1, dans la régulation de l’équilibre entre prolifération et différenciation terminale. Pour cela, j’ai utilisé le modèle de différenciation terminale de cellules du muscle squelettique. En effet, durant la différenciation terminale, les myoblastes arrêtent de proliférer et fusionnent entre eux pour former de longues cellules multi nucléées que sont les myotubes. Ce processus implique, d’une part, l’expression des gènes de différenciation musculaire et, d’autre part, la répression irréversible des gènes associés à la prolifération cellulaire. L’introduction bibliographique de ce travail de thèse est séparée en trois chapitres. Le premier chapitre porte sur la chromatine et ses modifications post-traductionnelles. Le second s’attache à décrire les rôles de la méthylation de H3K9 et, en particulier, des quatre KMTs sur lesquelles j’ai travaillé durant ma thèse : G9a, GLP, SETDB1 et Suv39h1. Dans le troisième chapitre, je présente le modèle de la différenciation terminale du muscle squelettique. Dans la partie "Résultats", je décris deux des principales études que j’ai menées durant ma thèse. La première porte sur les rôles antagonistes de G9a et GLP. La seconde porte sur le rôle de SETDB1 durant la différenciation musculaire. Les résultats que j’ai obtenus sont discutés dans cette partie. Je conclus ce manuscrit en discutant mes résultats de manière plus générale et en proposant des perspectives à long terme. Enfin, une annexe présentera les autres articles de recherche auxquels j’ai participé pendant ma thèse. / In eukaryotes, gene expression partly relies on chromatin compaction degree. Chromatin status is controlled by epigenetic marks, such as histones (chromatin structural proteins) posttranslational modifications. As an example, histone H3 lysine 9 (H3K9) methylation on gene promoters is mainly associated with transcriptional repression. H3K9 is methylated by several enzymes called lysine methyltransferases (KMTs). The aim of my thesis project was to understand the role of the H3K9 KMTs, G9a, GLP, Suv39h1 and SETDB1 in regulating the balance between proliferation and terminal differentiation. For this purpose, I used skeletal muscle terminal differentiation as model. Upon muscle terminal differentiation, myoblasts exit, in an irreversible way, from the cell cycle and under go differentiation where cells fusion and form myotubes. During this process, cell cycle genes are permanently silenced and muscle specific genes are activated. Thesis introduction is divided into three chapters. The first chapter focuses on chromatin and post-translational modifications. The second chapter describes H3K9 methylation characteristics and the role of the four KMTs that I studied during my thesis project: G9a,GLP, Suv39h1 and SETDB1. In the third chapter, the skeletal muscle terminal differentiation model is described in details. Results section reports my two major studies outcomes and their discussion. The first concerns the antagonistic roles of G9a and GLP regarding the muscle terminal differentiation and the second focuses on the role of SETDB1 during muscle differentiation. Finally, I conclude this manuscript by a plainer discussion followed by long term perspectives and an appendix presents other research articles, in which I collaborated during my PhD.

La scoliose de l’adulte est une pathologie dont la prévalence augmente avec de le vieillissement de la population. De plus, la demande fonctionnelle est de plus en plus importante chez ces patients. De nombreuses études ont montré un bénéfice du traitement chirurgical de la déformation de l’adulte par rapport au traitement médical en termes d’amélioration des scores fonctionnels, de qualité de vie et de satisfaction. Néanmoins, cette chirurgie est associée à de nombreuses complications (jusque 50% dans certaines séries), pour la plupart mécaniques telle la pseudarthrose, la rupture d’implant, la dégradation des étages adjacents. Ainsi, si l’analyse radiographique de la scoliose a bien été explorée, certaines questions demeurent comme les phénomènes responsables d’une aggravation brutale de la déformation chez certains patients ou les causes d’échecs. L’objectif de ce travail était d’analyser la scoliose de l’adulte, en 3D à l’aide de la stéréoradiographie et d’évaluer le système musculaire de ces patients afin de mettre en évidence des relations entre déformations rachidiennes notamment par l’analyse du plan horizontal, et dégénérescence musculaire.La 1e partie de ce travail était consacrée à l’analyse 3D de la scoliose : tout d’abord avec l’analyse de reproductibilité chez l’adulte des mesures 3D effectuées par stéréoradiographie, puis par l’analyse de l’alignement global de ces patients avec une déformation rachidienne, à l’aide d’un nouveau paramètre prenant en compte la position de la jonction cervico-céphalique. Apres avoir analysé l’alignement postural, le système musculaire pelvi-rachidien a été étudié dans la 2e partie. En effet, en plus de l’alignement du squelette, c’est l’activation du système musculaire qui est responsable du maintien d’une posture érigée. Nous avons décrit les caractéristiques musculaires des patients avec une scoliose lombaire et analysé les relations avec les paramètres radiographiques de la déformation, montrant que selon le type de déformation certains groupes musculaires étaient plus touchés par l’atrophie et l’infiltration graisseuse. En les comparant à des sujets jeunes et âgés sans déformation, nous avons observé que les patients avec une scoliose avaient une dégénérescence musculaire à la fois liée à la déformation et au vieillissement. Dans une 3e partie, en faisant le lien entre les données de la posture par la stéréoradiographie et les données musculaires de l’IRM, nous avons utilisé un modèle musculosquelettique personnalisé pour mieux comprendre les contraintes exercées sur les segments vertébraux et donc pour essayer d’expliquer les faillites mécaniques.Ainsi, l’association de mesures 3D radiographiques et de l’analyse musculaire pourrait permettre en comprenant mieux les phénomènes dégénératifs, de mieux prédire l’aggravation de la déformation et donc de la prévenir par une rééducation ciblée. Par exemple, un renforcement des érecteurs du rachis mais aussi des fléchisseurs pourrait permettre de mieux maintenir la posture. Et, un renforcement des érecteurs et fléchisseurs de hanche pourrait permettre d’activer de manière plus efficace, les mécanismes de compensation telle la rétroversion pelvienne. De plus, la mise en évidence de facteur de risque musculosquelettique d’aggravation de la déformation entrainerait une prise en charge plus précoce de ces patients. Une analyse longitudinale serait donc intéressante. / Adult degenerative scoliosis is a pathology whose prevalence increases with the aging of the population. Moreover, the functional demand is more and more important in these patients. Many studies have shown a benefit of surgical treatment of adult spinal deformity compared to medical treatment in terms of improved functional scores, quality of life and satisfaction. Nevertheless, this surgery is associated with many complications (up to 50% in some series), mostly mechanical such as nonunion, implant rupture, degradation of adjacent levels. Thus, if the radiographic analysis of scoliosis has been well explored, some questions remain like the phenomena responsible for a sudden worsening of the deformation in certain patients or the causes of failures. The aim of this work was to analyze adult scoliosis in 3D using stereoradiography and to evaluate the muscular system of these patients in order to highlight the relationships between spinal deformities, particularly by the horizontal plane analysis, and muscle degeneration.The first part of this work was dedicated to the 3D analysis of scoliosis: first, with the analysis of reproducibility in the adult of 3D stereoradiographic measurements, then by the analysis of the global alignment of these patients with spinal deformity, using a new parameter taking into account the position of the cervico-cephalic junction. After analyzing the postural alignment, the spino-pelvic muscular system was studied in the second part. Indeed, in addition to the alignment of the skeleton, it is the activation of the muscular system that is responsible for maintaining an erect posture. We described the muscular features of patients with lumbar scoliosis and analyzed the relationships with the radiographic parameters of the deformity, showing that depending on the type of deformity some muscle groups were more affected by atrophy and fatty infiltration. Comparing them to young and elderly subjects without deformity, we observed that patients with scoliosis had muscle degeneration that was both related to deformity and aging. In the third part, by linking stereoradiographic posture data with muscular MRI data, we used a personalized musculoskeletal model to better understand the constraints on vertebral segments and therefore to try to explain the mechanical failures.Thus, the combination of 3D radiographic measurements and muscle analysis could better predict muscle degeneration and worsening of deformity and thus prevent it by targeted rehabilitation. For example, a strengthening of the erectors of the spine but also of the flexors could allow better maintaining the posture. And, a strengthening of the erectors and hip flexors could allow activating more effectively, compensation mechanisms such pelvic retroversion. In addition, the demonstration of a musculoskeletal risk factor worsening the deformity would lead to an earlier management of these patients. A longitudinal analysis would be interesting.

L'obésité - caractérisée par l'accumulation de lipides dans le tissu adipeux, puis dans les tissus périphériques tels que le foie et les muscles squelettiques - entraine des dysfonctionnements métaboliques de ces tissus. Sur le long terme, même s'il est fréquemment rapporté une augmentation de la masse maigre, l'obésité s'accompagne d'une perte de masse musculaire. La perte de poids a un impact positif sur les comorbidités associées à l'obésité. Toutefois, lorsqu'elle est induite par une restriction alimentaire, elle peut être associée à une perte demasse musculaire. L'association d'une activité physique à la restriction alimentaire peut limiter la perte de muscles. Sur le plan métabolique, la masse musculaire dépend essentiellement du renouvellement des protéines qui le composent. Aussi, l'objectif du travail de thèse a été de caractériser les modifications du métabolisme protéique musculaire, et particulièrement les modifications de la protéosynthèse, au cours du développement de l'obésité et pendant une perte de poids induite par un régime hypolipidique associé ou non à un exercice d'endurance. La première étude a permis de montrer qu'il existe deux phases distinctes lors du développement de l'obésité chez le rat. La première est associée à un gain de poids et de masse musculaire, associée à une augmentation de la vitesse de synthèse (FSR) des protéines myofibrillaires et mitochondriales spécifiquement dans le muscle glycolytique tibialis anterior, en postabsorptif. La seconde est associée à une stabilisation du poids, une réduction de la masse musculaire et à une diminution du FSR des protéines mitochondriales dans le tibialis anterior, alors même qu'une accumulation lipidique se produit dans ce muscle. Le muscle oxydatif soleus n'est pas affecté. La deuxième étude a montré qu'une restrictionlipidique isocalorique ou que la pratique d'un exercice en endurance régulier ne préviennent pas la perte de masse musculaire induite par l'obésité, contrairement à l'association des deux traitements. L'exercice seul ou associé au régime hyperlipidique stimule le FSR des protéinesmyofibrillaires dans le tibialis anterior, mais l'exercice ne stimule le FSR des protéines myofibrillaires et mitochondriales dans le muscle oxydatif soleus que lorsqu'il est associé à la restriction lipidique. En conclusion, ce travail a mis en évidence, d'une part, que la synthèseprotéique musculaire en postabsorptif et la masse musculaire sont différemment affectées en fonction du stade de développement de l'obésité et que, d'autre part, la synthèse protéique musculaire en postabsorptif est différemment affectée en fonction de la typologie musculaire. D'autre part, l'exercice a un impact bénéfique sur la masse musculaire et sur la protéosynthèse, mais cet effet "anabolisant" est limité par le régime hyperlipidiquehypersucré. Pour transposer ces données chez l'homme, une étude clinique qui porte sur l'effet de la perte de poids induite par chirurgie bariatrique sur le métabolisme protéique musculaire a été mise en place et est actuellement en cours. / Obesity - characterized by lipid accumulation in adipose tissue and in peripheral tissues such as liver and skeletal muscles - leads to metabolic dysfunction of these tissues. In the long term, although it is frequently reported an increase in lean mass, obesity is accompanied by a loss of muscle mass. Weight loss has a positive impact on comorbidities associated with obesity. However, when it was induced by dietary restriction, it may be associated with muscle mass loss. The association of physical activity to food restriction may limit muscle mass loss. Metabolically, muscle mass depends essentially on proteins turnover, i.e. protein synthesis and breakdown. Therefore, the aim of the thesis work was to characterize changes in muscle protein metabolism, especially changes in protein synthesis, during obesity development and weight loss induced by a low-fat-diet with or without endurance exercise. The first study has shown that there are two distinct phases in the development of obesity in rats. The first is associated with body weight and muscle mass gains and an increase in myofibrillar and mitochondrial proteins synthesis rate (FSR), specifically in glycolytic muscle tibialis anterior, in postabsorptive state. Oxidative muscle soleus was not affected. The second phase is associated with body weight stabilization, reduced muscle mass and a decrease in the mitochondrial proteins FSR in the tibialis anterior. The second study has shown that isocaloric low-fat-diet or the practice of regular endurance exercise do not prevent muscle mass loss induced by obesity, unlike the combination of both treatments. Exercise alone or associated with high-fat diet stimulates the FSR of myofibrillar proteins actin in tibialis anterior muscle, but exercise stimulates the FSR of myofibrillar and mitochondrial proteins in the oxidative muscle soleus only when it is associated with lipid restriction. In conclusion, this study has shown firstly that muscle protein synthesis in postabsorptive state and muscle mass are differently affected depending on the stage of obesity development, and, secondly that muscle protein synthesis in postabsorptive state is differently affected depending on muscle typology. On the other hand, exercise has a beneficial effect on muscle mass and protein synthesis, but this "anabolic" effect is limited by the high-fat, high-sucrose diet. To transpose these data in humans, a clinical study that examines the effect of weight loss induced by bariatric surgery on muscle protein metabolism has been established and is currently underway.

Chez les patients atteints d'athérosclérose, les calcifications vasculaires sont une caracteristique des plaques d'athérome. Elles résultent de la trans-différenciation des cellules musculaires lisses (CMLs) en cellules de type ostéoblastique et/ou chondrocytaire, notamment en réponse à des cytokines inflammatoires. Les CMLs forment alors des cristaux par l'activité de la phosphatase alcaline non-spécifique du tissu (TNAP). A la lumière de résultats récents, nous avons émis l'hypothèse que la TNAP module la trans-différenciation des CMLs. Nos objectifs étaient donc de déterminer l'effet de la TNAP dans la trans-différenciation des CMLs, et d'étudier les mécanismes impliqués dans son induction. Nous avons observé que l'ajout de phosphatase alcaline purifiée ou la surexpression de TNAP stimule l'expression de marqueurs chondrocytaires en culture de CMLs et de cellules souches mésenchymateuses. De plus, l'inhibition de la TNAP bloque la maturation de chondrocytes primaires. Nous avons observé un rôle des cristaux formés par la TNAP, puisque l'ajout de cristaux seuls ou associés à une matrice collagénique a reproduit les effets de la TNAP. Nous suspectons que la TNAP agit en hydrolysant le PPi et en générant des cristaux. Ces cristaux ensuite induisent l'expression du facteur ostéogénique BMP-2 et l'inhibition des effets de la BMP-2 annule les effets de la TNAP. De plus, nous étions intéressés par les la localisation et la fonction de marqueurs de minéralisation comme les annexines en parallèle de la TNAP. Nous avons observé que l'activité TNAP des CMLs induit la minéralisation en grande partie quand la TNAP est associée aux vésicules matricielles et au fibres de collagène / Vascular calcification (VC) is a hallmark of atherosclerosis plaques. Calcification (formation of apatite) of advanced lesions share common features with endochondral ossification of long bones and appears to stabilize plaques. This process is associated with trans-differentiation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) into chondrocyte-like cells. On the other hand, microcalcification of early plaques, which is poorly understood, is thought to be harmful. The two proteins necessary for physiological mineralization are tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNAP) and collagen. Under pathological conditions, TNAP is activated by inflammatory cytokines in VSMCs, whereas collagen is produced constantly. The activation of TNAP appears to induce calcification of these cells. Therefore, the objective of this PhD thesis was to study the role of TNAP and generated apatite crystals in the VSMC trans-differentiation and determine underlying molecular mechanisms. Based on the obtained results, we propose that activation of BMP-2, a strong inducer of ectopic calcification, and formation of apatite crystals generated by TNAP represents a likely mechanism responsible for stimulation of VSMC trans-differentiation. Moreover, we were interested in localization and function of mineralization markers such as TNAP and annexins in mineralization process mediated by trans-differentiated VSMCs and VSMC-derived matrix vesicles (MVs). We observed that, similarly as in the case of typical mineralizing cells, increased TNAP activity in VSMC-derived MVs and association with collagen were important for their ability to mineralize

Sirt1 (Sirtuine 1) est une protéine histone déacétylase dépendante de NAD+ qui stimule la néoglucogénèse et inhibe la glycolyse dans le foie, et qui augmente l'oxydation des acides gras dans le muscle strié squelettique. Le but de ce travail de thèse a été de définir les fonctions métaboliques de Sirt1 dans le muscle strié squelettique. Nous avons tout d'abord montré, à l'aide d'un modèle de souris déficientes pour le gène Sirt1, que Sirt1 régulait l'expression de l'hexokinase II et de SREBP-1c, protéine régulatrice de l'expression de l'hexokinase. De plus, un modèle d'électrotransfert de gènes permettait de mettre en évidence que Sirt1 régulait l'expression de SREBP-1c de façon LXR dépendante. Enfin, l'inhibition de Sirt1 par l'EX527 aboutissait à une diminution de la consommation de glucose chez des myotubes C2C12. Prises ensemble, ces données suggèrent un rôle important de Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique. Dans un second temps, nous avons déterminé le rôle potentiel de Sirt1 lors d'un jeûne chez des myotubes C2C12. Un jeûne entraînait une augmentation de l'activité cathepsine B + L et une déphosphorylation des protéines AktS473, GSK3S21/S9, p70S6KT412 et S6 S235/S236 qui précédait une amyotrophie des myotubes. La renutrition aboutissait à une rephosphorylation de ces protéines et à un retour à la normale de la taille des myotubes. L'activité cathepsine B + L restait cependant élevée. Enfin, le niveau en ARNm de Sirt1 était augmenté de façon transitoire lors de la renutrition. D'autres mesures de marqueurs des voies protéolytiques et de l'activité de Sirt1 sont à envisager. Nos données ainsi que celles de la littérature suggèrent que Sirt1 pourrait avoir un rôle dans la régulation de l'autophagie lors du jeûne. Pour conclure, ce travail de thèse met en évidence un rôle pour Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique et apporte de nouvelles perspectives dans l'étude de la régulation de ce métabolisme en conditions pathologiques