Les maladies inflammatoires intestinales (MII) sont caractérisées par des périodes d’inflammation chronique entrecoupées de périodes de rémission. Les cellules épithéliales intestinales (CÉI) participent activement à l’élaboration de la réponse immune innée. Les nucléotides extracellulaires sont reconnus comme des molécules immunoactives. Cette thèse s’intéresse aux rôles de l’UDP et de son récepteur PDY[indice inférieur 6] dans l’expression et la sécrétion de CXCL8 par les CÉI et à leurs implications dans le recrutement des neutrophiles lors des maladies inflammatoires intestinales. Premièrement, la stimulation du récepteur PDY[indice inférieur 6] sur les CÉI, active une cascade de signalisation intracellulaire impliquant la phospholipase C (PLC), la protéine kinase Cð (PKCð) et la MAP kinase ERK1/2. La phosphorylation de c-fos par ERK1/2 induit la formation d’un dimère c-fos/c-jun. Le complexe AP-1 ainsi formé lie le promoteur de la chimiokine CXCL8 et stimule la transcription de celle-ci. La chimiokine est par la suite sécrétée dans le milieu extracellulaire. Deuxièmement, la présence d'UDP chez la souris, lors de l'induction d’une colite aigüe par le DSS aggrave les signes d'inflammation. L'UDP aggrave l'index de la sévérité de la maladie (DAI), le score histologique, la perméabilité de la muqueuse et le recrutement des intervenants cellulaire tel que les cellules T, les cellules dendritiques, les macrophages et les neutrophiles. Troisièmement, l'administration d'UDP aux souris en rémission dans un modèle de colite chronique est suffisante pour déclencher les symptômes d'inflammation. L'UDP aggrave le DAI, le score histologique et la perméabilité de la muqueuse. L'activation du récepteur P2Yð durant la colite chronique est responsable du recrutement différentiel des neutrophiles au détriment des cellules dendritiques tolérogéniques et des macrophages, ce qui somme toute aggrave la colite. Finalement, in cellulo, l'antagoniste du récepteur P2Y[indice inférieur 6], le MRS2578 réduit la relâche de la CXCL8 par les CÉI. In vivo, l'administration de MRS2578 dans le modèle aigu et chronique de colite réduit les signes d'inflammation. Cette thèse démontre l’importance du récepteur P2Y[indice inférieur 6] dans la réponse inflammatoire des cellules épithéliales intestinales, notamment dans la stimulation de la relâche de CXCL8 et dans le recrutement des cellules immunes tel que les neutrophiles. De plus, elle met en évidence le potentiel thérapeutique de l'administration d'antagoniste du récepteur P2Y[indice inférieur 6] lors des maladies inflammatoires intestinales.

Pour étudier l'impact de la signalisation de la prolactine (PRL), une hormone impliquée dans la proliférationcellulaire sur l'adipocyte et la cellule β pancréatique, deux types cellulaires impliqués dans la balanceénergétique, nous avons caractérisé le phénotype de souris déficientes en récepteur de la PRL (R PRL-/-) sousdifférentes conditions physiopathologiques. Dans un premier temps, nous avons étudié l'impact du R PRL sur ledéveloppement d'une obésité induite par un régime obésogène. Dans un deuxième temps, nous nous sommesintéressés à l'impact du R PRL sur l'ontogenèse des cellules β durant les adaptations périnatales. Nous avonsaussi évalué son rôle sur la sécrétion d'insuline à l'âge adulte.Notre première étude montre que les souris R PRL-/- sous régime obésogène ont une prise de poids réduite etune augmentation de la dépense énergétique comparées à celles des souris sauvages. Nous montrons que desadipocytes beiges, une nouvelle classe d'adipocytes thermoactifs récemment caractérisés et exprimant laprotéine découplante UCP1, émergent dans le tissu adipeux blanc périrénal des souris R PRL-/- soumises à unrégime gras. Nous avons démontré que le R PRL contribue à l'apparition des adipocytes beiges en modulant lavoie de signalisation pRb/FoxC2 permettant la résistance à l'obésité induite par le régime gras.Notre deuxième étude montre que la souris R PRL-/- et le rat GK, un modèle de diabète de type 2, ont un défautd'adaptation de la masse des cellules β en période périnatale. Cette altération est corrélée à un défautd'expression d'igf2 (Insulin-like Growth Factor 2), une cible de la PRL. A partir d'îlots de Langherans de sourisadultes, nous avons confirmé que le R PRL est essentiel à la sécrétion d'insuline.Les résultats obtenus ont permis de mieux comprendre le rôle de la PRL sur la balance énergétique. Ces travauxouvrent des perspectives nouvelles pour le développement de stratégies thérapeutiques dans la lutte contrel'obésité et le diabète de type II.

Le récepteur sigma-1 est une protéine chaperonne active dans des tissus lésés. Le récepteur sigma-1 est principalement exprimé dans le cerveau et joue un rôle neuroprotecteur dans l’ischémie ou les maladies neurodégénératives. Le récepteur sigma-1 est également exprimé dans des lignées cellulaires cancéreuses et des travaux récents suggèrent sa participation dans la prolifération et l’apoptose. Cependant, son rôle dans la carcinogenèse reste à découvrir. Les canaux ioniques sont impliqués dans de nombreux processus physiologiques (rythme cardiaque, influx nerveux, …). Ces protéines membranaires émergent actuellement comme une nouvelle famille de cibles thérapeutiques dans les cancers. Au cours de ma thèse, j’ai montré que le récepteur sigma-1 régule l’activité du canal potassique voltage-dépendent hERG et du canal sodique voltage-dépendent Nav1.5 respectivement dans des cellules leucémiques et des cellules issues de cancer du sein. J’ai également montré que le récepteur sigma-1, à travers son action sur l’adressage du canal hERG, augmente l’invasivité des cellules leucémiques en favorisant leur interaction avec le microenvironnement tumoral. Ces résultats mettent en évidence le rôle du récepteur sigma-1 sur la plasticité électrique des cellules cancéreuses et suggèrent l’intérêt de cette protéine chaperonne comme cible thérapeutique potentielle pour limiter la progression tumorale. / The sigma-1 receptor is a chaperone protein active in damaged tissues. The sigma-1 receptor is mainly expressed into brain and have a neuroprotective role in ischemia and neurodegenerative diseases. The sigma-1 receptor is also expressed into cancer cell lines and recent investigations suggest its involvement into proliferation and apoptosis. However, its role in carcinogenesis remains to delineating. Ion channels are involved in numerous physiological processes (heart beating, nervous influx, …). These membrane proteins currently emerge as a new class of therapeutic targets in cancer. During my thesis, I observed that the sigma-1 receptor regulates voltage-dependent potassium channel hERG and voltage-dependent sodium channel Nav1.5 activities respectively into leukemic and breast cancer cell lines. I also demonstrated that the sigma-1 receptor, through its action on hERG channel, increases leukemia invasiveness by promoting interaction with tumor microenvironment. These results highlight the role of the sigma-1 receptor on cancer cell electrical plasticity and suggest this chaperone protein as a potential therapeutic target to limit tumor progression.

Les canaux potassiques sensibles à l'ATP (K-ATP) jouent un rôle fondamental au sein de la cellule, puisqu'ils ajustent le potentiel de membrane en fonction de l'état métabolique. Ils combinent deux types de protéines: le récepteur des Sulfonylurée (SUR), protéine régulatrice faisant partie des transporteurs ABC, et le canal potassique rectifiant entrant Kir6. Elles s'associent en formant un hétérooctamère (4 SUR/4 Kir6) d'une taille de ~ 1MDa. A l'heure actuelle, l'unique structure disponible de ce complexe est une structure basse-résolution de 18 Å qui ne permet pas de visualiser correctement l'arrangement des différentes sous-unités. Le but principal de ce projet de thèse était d'obtenir des informations à la fois structurales et fonctionnelles sur le couplage entre Kir6.2 et SUR.Il existe 2 isoformes du Kir6 humain (Kir6.1 et 6.2) et 3 isoformes de SUR : SUR1, principalement exprimée avec Kir6.2 dans les cellules β pancréatiques et les neurones ; SUR2A, très abondante avec Kir6.1 dans les muscles cardiaques et squelettiques ; et SUR2B, présent avec Kir6.1 au niveau des muscles lisses. La façon dont SUR est capable de moduler l'ouverture du canal en réponse à la fixation d'un ligand est encore mal comprise.Au sein du canal K-ATP, SUR a un rôle de modulateur du gating de Kir6.2. Il a été montré que trois résidus (E1305, I1910, L1313) dans SUR2A, étaient impliqués dans la « voie d'activation » liant la fixation d'un ligand sur SUR2A et l'ouverture du canal Kir6. Afin d'examiner le rôle des résidus correspondants au sein de SUR1, nous avons réalisé des chimères entre SUR1 et le transporteur ABC MRP1 (qui n'interagit pas avec Kir6.2) et utilisé la technique du patch-clamp pour évaluer leur fonctionnalité. Nos résultats ont montré que les mêmes résidus au sein de SUR1 et SUR2A sont impliqués dans l'association fonctionnelle avec Kir6.2, mais que les spécificités au niveau de la chaine latérale pourraient expliquer les propriétés propres aux canaux pancréatiques et cardiaques. En effet, dans le pancréas, les canaux SUR1/Kir6.2 sont partiellement actifs au repos tandis que les canaux SUR2A/Kir6.2 du cœur sont principalement fermés. Cette spécificité peut être expliquée par les interactions spécifiques de SUR1 et SUR2A avec Kir6.2.La participation du canal Kir6.2 dans le couplage avec SUR ne peut être facilement étudiée puisque la région allant du N-terminal de Kir6.2 jusqu'à sa première hélice est physiquement associée à SUR. Des mutations à ce niveau pourraient affecter à la fois l'interaction physique et fonctionnelle avec SUR. Pour passer outre cet obstacle, nous avons utilisé la technologie ICCR développée dans notre laboratoire. Les ICCRs sont des protéines artificielles créées par couplage physique du C-terminal d'un RCPG au N-terminal de Kir6.2. Cette technologie permet l'étude de la fonction du N-ter de Kir6.2 puisque la fusion entre le RCPG et le canal assure une association fonctionnelle : le signal électrique généré par le canal ionique est directement lié à la fixation du ligand sur le RCPG. Le domaine reliant les deux protéines est essentiel pour la fonction de l'ICCR et sa longueur affecte la régulation du canal. De façon intéressante, deux ICCRs de même longueur mais ayant 9 résidus de différence présentent deux phénotypes différents : un fonctionnel, un inactif. L'ICCR inatif est caractérisé par la perte des résidus 26 à 34 du N-ter contenant 5 arginines. Nous avons réalisé la cartographie fonctionnelle de ces résidus essentiels pour la régulation de Kir6.2. Successivement, nous avons effectué les mêmes mutations d'arginines au sein du canal naturel K-ATP, mais n'avons pas observé de différence entre le canal muté et sauvage. Ces résultats suggèrent qu'il existe au moins deux voie de régulation pour le gating de Kir6.2 : une via les arginines du N-ter (utilisé par les RCPGs) et l'autre, toujours inconnue, utilisée par SUR. / ATP-sensitive potassium (K-ATP) channels play a key role in adjusting the membrane potential to the metabolic state of cells. They result from the unique combination of two proteins: the SulfonylUrea Receptor (SUR), a protein of the ABC transporters family, and the inward rectifier K+ channel Kir6. Both subunits associate to form a heterooctamer (4 SUR/4 Kir6) of ~ 1MDa. A high-resolution structure of the complex is still missing. To date, only a 18 Å structure of the full complex is available. Unfortunately, the low resolution prevent visualization of subunits arrangement. This PhD project aimed at obtaining structural and functional information on the functional coupling between Kir6.2 and SUR. Structural studies are still in progress.While 2 isoforms of the human Kir6 protein exists (Kir6.1 and 6.2), 3 isoforms of the SUR protein are known: SUR1, mostly expressed in pancreatic β-cells and neurons mainly with Kir6.2, SUR2A, abundant in cardiac and skeletal muscle mainly with Kir6.2, and SUR2B, found in smooth muscle mostly with Kir6.1. How SUR modulates channel gating in response to the binding of ligands is still poorly understood.The SUR protein belongs to a family of transporters but in K-ATP works as a gating modulator. How a 'transporter' modulate Kir6 gating? In SUR2A three residues (E1305, I1310, L1313) were found to be implicated in the ‘activation pathway' linking binding of openers to SUR2A and channel opening. To examine the role of the matching residues in the SUR1 isoform, we designed chimeras between SUR1 and the ABC transporter MRP1 (which does not interact with Kir6.2), and used patch clamp to assess the functionality of SUR1/MRP1 K-ATP chimeric channels. Our results reveal that the same residues in SUR1 and SUR2A are involved in the functional association with Kir6.2, but they display side-chain specificities that could account for the contrasted properties of pancreatic and cardiac K-ATP channels. In fact, in pancreas, SUR1/Kir6.2 channels are partly active at rest while in cardiomyocytes SUR2A/Kir6.2 channels are mostly closed. This divergence of function could be related to differences in the interaction of SUR1 and SUR2A with Kir6.2.The participation of the Kir6.2 channel in the coupling with SUR cannot be easily studied, as the region spanning from Kir6.2 N-terminal to its first helix is in thigh physical association with SUR. Mutations at this level could affect both physical and functional interaction with the regulatory subunit. To overcome this obstacle we used the ICCR technology developed in our laboratory. ICCRs are artificial proteins created by physical and functional linkage of a GPCR C-terminus to the Kir6.2 N-terminus. ICCRs provide a unique method to study the function of the Kir6.2 channel N-terminal, as the fusion between GPCR and channel ensure physical association. In ICCRs the electrical signal generated by the ion channel is directly linked to ligand binding on the GPCR. The domain linking GPCR and channel is crucial for ICCR function and its length affects channel regulation. Interestingly, two ICCRs, having identical linker length but nine residues differences at the fusion point, showed different phenotypes: one functional, one inactive (no channel regulation). The inactive ICCR is characterized by the lack of residues 26 to 34 in the channel N-terminus containing 5 arginines. We functionally mapped these arginines and identify specific residues essential for Kir6.2 regulation. Successively, we transferred this knowledge to the K-ATP mutating the previously found essential arginines. Here, we did not observe any change compared to wild-type channels. This result suggest that there are at least two ways to modulate Kir6.2 gating: one through the arginines in the N-terminal (used by the GPCR) and another, still unknown, used by SUR.

Le récepteur-canal P2X7 est fortement exprimé et est fonctionnel dans la lignée de cellules cancéreuses mammaires humaines hautement invasives MDA-MB-435s. L’activation de P2X7 par l’ATP extracellulaire est responsable de l'émission des prolongements cellulaires et l'augmentation de la migration cellulaire. En outre, l’activation de P2X7 augmente l’invasion cellulaire à travers la matrice extracellulaire et fait intervenir la libération de forme mature de cathepsines à cystéine dans le milieu extracellulaire. L’inhibition pharmacologique de P2X7 diminue l’invasivité des cellules cancéreuses dans un modèle de micrométastases chez le poisson zèbre. Nous avons également montré que l’émodine (1,3,8-trihydroxy-6-méthylanthraquinone) une anthraquinone isolée de Rheum officinale Baill (Rhubarbe chinoise) inhibe l’invasivité des cellules cancéreuses humaines via l’antagonisme de P2X7 et n’as pas d’effet sur les autres récepteurs P2X. Nos résultats démontrent un nouveau mécanisme entre la fonctionnalité de P2X7 dans les cellules cancéreuses et l’invasivité cellulaire, un paramètre clé dans la croissance tumorale et le développement des métastases. Ceci suggère également un rôle thérapeutique potentiel pour les antagonistes des P2X7. / P2X7 receptor channel is highly expressed and fully functional in the highly invasive human breast cancer cell line MDA-MB-435s. Its activation by extracellular ATP is responsible for the extension of neurite-like cellular prolongations, and the increase in cell migration. Furthermore, P2X7 activation enhanced invasion through the extracellular matrix and was related to the increase of mature forms of cysteine cathepsins in the extracellular medium. Pharmacological targeting of P2X7 decreases cancer cell invasiveness in a zebrafish model of micrometastases. We also showed that emodin (1,3,8-trihydroxy-6-methylanthraquinone) an anthraquinone derivative originally isolated from Rheum officinale Baill (Chinese Rhubarb) inhibits human cancer cell invasiveness by specifically antagonizing the P2X7 and not the other members of the P2X family. Our results demonstrate a novel mechanistic link between P2X7 functionality in cancer cells and invasiveness, a key parameter in tumour growth and in the development of metastases. These results also suggest a potential therapeutic role for the newly developed P2X7 antagonists.

A la naissance, le système immunitaire des nouveau-nés est encore en plein développement. La première partie du travail de thèse a consisté à étudier les spécificités du système immunitaire intestinal des nouveau-nés qui conduisent à leur plus grande susceptibilité à l’infection par Cryptosporidium parvum. Ce protozoaire constitue un excellent modèle pour étudier les réponses immunitaires mucosales. En effet, son développement est restreint à l’épithélium intestinal et est strictement relié au statut immunitaire de son hôte ce qui explique que cet agent zoonotique affecte tout particulièrement les nouveau-nés et les immunodéficients. Nous avons démontré que les cellules dendritiques (DC) CD103+ étaient indispensables au contrôle de la phase aigüe de l’infection et que leur faible représentation dans la lamina propria de l’iléon chez les nouveau-nés était responsable de leur susceptibilité à l’infection. Nous avons identifié avec précision le mécanisme CXCR3 dépendant permettant le recrutement des DC CD1O3+ dans la muqueuse infecté et leur capacité à produire de l’IL-12 et de l’IFNdz, deux cytokines majeures impliquées dans le mécanisme de protection. La deuxième partie de ce travail a consisté à utiliser une stratégie d’immunostimulation basée sur l’utilisation de ligands de TLR capables d’activer fortement les cellules dendritiques du nouveau-né. Cette approche permet un contrôle rapide et très efficace d’une infection par C. parvum. / At birth, the neonatal immune system is still developing. In the first part of the thesis we investigated the characteristics of the intestinal immune system of neonates that lead to their greater susceptibility to infection by Cryptosporidium parvum. This protozoan is an excellent model for studying mucosal immune responses. Indeed, its development is restricted to the intestinal epithelium and is strictly related to the immune status of its host which explains the particular susceptibility of neonates and immunocompromised to this zoonotic agent. We have demonstrated that CD103+ dendritic cells (DC) are essential for the control of the acute phase of infection and their low representation in the ileal lamina propria of neonates was responsible for their higher susceptibility to infection. We have accurately identified the CXCR3-dependent mechanism for the recruitment of DC CD1O3+ in the infected mucosa and their ability to produce IL -12 and IFNdz, two major cytokines involved in the mechanism of protection. The second part of this work was to use an immunostimulatory strategy based on administration of TLR ligands that can strongly activate neonatal DC of the intestine. This approach allows a fast and highly effective control of an ongoing C. parvum infection.

Les récepteurs à l’acétylcholine (AChRs) des nématodes parasites sont des cibles pharmacologiques majeures pour les anthelminthiques utilisés en médecine vétérinaire. Cependant, face à l’émergence d’isolats résistants, l’optimisation des stratégies de lutte nécessite une meilleure connaissance du mode d’action des anthelminthiques et du répertoire d’AChRs pour l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Les nématodes parasites possèdent potentiellement une grande diversité d’AChR dont un nombre très restreint a été caractérisé fonctionnellement à ce jour. Dans ce contexte, nous avons identifié deux sous-unités d’AChR : ACR-26 et ACR-27 spécifiquement retrouvées chez les nématodes parasites. En exprimant ces sous-unités en œuf de Xénope et dans le nématode modèle Caenorhabditis elegans, nous avons mis en évidence un nouveau sous-type d’AChR musculaire sensible au morantel : le M-AChR. De plus, nous avons réalisé une étude moléculaire et fonctionnelle comparative des sous-unités d’AChR du groupe ACR-16 chez différentes espèces de nématodes. L’identification de ces nouveaux récepteurs constitue une base solide pour le développement de nouveaux anthelminthiques. / Acetylcholine receptors (AChRs) of parasitic nematodes are the major pharmacological targets for anthelmintics used in veterinary medicine. However, with the emergence of resistant isolates, the optimization of control strategies requires a better knowledge of the mode of action of anthelmintics and of the AChR repertoire for the identification of new therapeutic targets. Indeed, parasitic nematodes possess a large diversity of AChR subunits. In this context, we identified two AChR subunits: ACR-26 and ACR-27, specifically found in parasitic nematodes. By expressing these subunits in Xenopus oocytes and in the model nematode Caenorhabditis elegans, we identified a novel muscular AChR subtype sensitive to morantel: the M-AChR. Moreover, we performed a molecular and functional comparative study of the AChR subunits from ACR-16 group in different nematode species. The identification of these new receptors paves the way for the development of new anthelmintic drugs.

L'endosymbiose racinaire entre les plantes et les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) permet aux plantes d'avoir un meilleur accès aux nutriments du sol. Pour cette raison, cette endosymbiose joue un rôle majeur dans les écosystèmes et pour l'agriculture durable. Les étapes clés de la colonisation des racines par les CMA sont: 1) la pénétration des CMA dans le système racinaire à travers les cellules de l'épiderme et du cortex externe, et 2) la formation dans les cellules du cortex interne d'une structure ramifiée appelée arbuscule, qui permet des échanges entre les cellules végétales et les hyphes fongiques. L'établissement de cette symbiose implique une communication entre les deux partenaires. Les plantes produisent des hormones, les strigolactones qui induisent chez les CMA la production de signaux symbiotiques : des lipo-chitooligosaccharides (Myc-LCO) et des chitooligosaccharides courts (Myc-COs). Les Myc-LCO et les Myc-CO induisent des réponses moléculaires et physiologiques chez les plantes qui sont capables de former des mycorhizes à arbuscules. Cependant, leur rôle exact dans l'établissement des mycorhizes à arbuscules n'est pas connu. La difficulté à cultiver et transformer le partenaire fongique de cette symbiose rend la recherche compliquée du côté fongique. Du côté des plantes, on sait que des membres de la famille des récepteurs kinases à domaines lysin (LysM-RLK) perçoivent des LCO et des CO produits par divers microorganismes et sont donc de bons candidats pour percevoir des Myc-LCO et des Myc-CO. La plupart des recherches sur les mycorhizes à arbuscules sont réalisées chez des légumineuses, espèces chez lesquelles plusieurs duplications de gènes codant les LysM-RLK ont eu lieu. J'ai donc utilisé lors de mon doctorat des Solanaceae (Solanum lycopersicum, Petunia hybrida et Nicotiana benthamiana) pour étudier le rôle de deux récepteurs putatifs de Myc- LCO, codés par les gènes LYK10 et LYK4. Ces deux gènes, physiquement proches l'un de l'autre dans les génomes de la plupart des dicotylédones, proviennent probablement d'une ancienne duplication en tandem. En utilisant une approche biochimique, nous avons montré que SlLYK10 de S. lycopersicum est capable de lier des LCO avec une haute affinité. De plus, j'ai montré que le promoteur de SlLYK10 est exprimé dans l'épiderme et le cortex externe avant la colonisation par les CMA, puis dans des cellules contenant des arbuscules au cours de la colonisation par les CMA. Enfin, des approches de génétique inverse chez la tomate et le pétunia ont permis de démontrer que LYK10 contrôle la pénétration des CMA dans les racines et la formation des arbuscules. Ces résultats suggèrent que LYK10 perçoit les LCO et active chez les plantes la machinerie nécessaire à la pénétration de CMA dans les cellules végétales et à la formation des arbuscules. / The root endosymbiosis between plants and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) allows the plants to have a better access to soil nutrients. For this reason this endosymbiosis plays a major role in ecosystems and in sustainable agriculture. The key steps for AMF colonization are: 1) the AMF penetration in the root system through crossing epidermal/outer cortical cells, and 2) the formation of a branched inner cortex structure called arbuscules that permits exchanges between plant cells and fungal hyphae. The establishment of this symbiosis involves communication between the two partners of the symbiosis. Plants produce strigolactones, hormones that induce in AMF the production of symbiotic signals : lipo-chitooligosaccharides (Myc-LCOs) and short chitooligosaccharides (Myc-COs). Both Myc-LCOs and Myc-COs induce plant molecular and physiological responses known to be associated with the formation of arbuscular mycorrhiza (AM). However, theit exact role in AM establishment is unknown. The difficulty to grow and transform the fungal partner of this symbiosis makes the research complicated on the fungal side. On the plant side, members of the lysin motif receptor-like kinase (LysM-RLK) family are known to perceive LCOs and COs produced by various microorganisms and are thus good candidates to perceive Myc-LCOs and Myc-COs. Most of the laboratory researches on AM conducted worldwide are performed on legumes where the LysM-RLK family has encountered several gene duplications. During my PhD I used Solanaceae species (Solanum lycopersicum, Petunia hybrida and Nicotiana benthamiana) to study the role of two candidate Myc-LCO receptors encoded by the genes LYK10 and LYK4. These two genes are physically close to each other in genomes of most of the dicotyledons and likely originate from of an ancient tandem duplication. By using a biochemical approach, we showed that S. lycopersicum SlLYK10 is able to bind LCOs with high affinity. Moreover, I showed that SlLYK10 promoter is expressed in epidermis/outer cortex before AMF colonization and also in arbuscule-containing cells during colonization. Finally, reverse genetic approaches in tomato and petunia allowed demonstrating that LYK10 controls AMF penetration into the roots and arbuscule formation. Taken together, these results suggest that LYK10 perceive LCOs and induce/activate the plant machinery required for AMF penetration into plant cells. Altogether this strongly suggests that LCOs play a role in AMF perception by plant during AM establishment. By using the same approaches, we found that N. benthamiana NbLYK4, as its orthologs in legumes and other dicotyledons, also binds LCOs with high affinity and is involved in AM establishment and plant defence. NbLYK4-silenced plants showed reduced responses to defence elicitors and increased colonization by pathogens and AMF. This led to the hypothesis that LYK4 perceives LCOs and locally inhibits plant defence during AMF colonization. This strongly suggests that Myc-LCOs are able to regulate plant defence. In conclusion, at least two proteins are involved non-redundantly in LCO perception in Solanaceae, LYK10 and LYK4 and regulates complementary plant machineries required for AMF colonization.

Dans le cerveau, les fonctions de la phosphatase alcaline non spécifique des tissus (TNAP) ne sont pas clairement identifiées. La localisation et l'expression de cette enzyme au niveau neuronal suggère cependant, qu'elle joue un rôle important dans le développement et le fonctionnement du cerveau. Cela est supporté par la présence de graves crises d'épilepsie chez les humains porteurs d'une mutation de la TNAP. Ces crises d'épilepsie sont létales chez les souris KO pour la TNAP. Des études chez la souris montrent que la TNAP pourrait réguler l'inhibition postsynaptique médiée par le GABA et elle pourrait être impliquée dans l'inhibition présynaptique médiée par l'adénosine. L'adénosine est, en partie, synthétisée via la déphosphorylation successive de l'ATP en ADP puis en AMP par des ectonucléotidases. Parmi elles, la TNAP et l'ecto- 5'-nucléotidase (NT5E) catalysent l'hydrolyse de l'AMP en adénosine dans le cortex cérébral. L'adénosine agit principalement au niveau présynaptique par l'intermédiaire des récepteurs A1. Ainsi l'adénosine a une influence sur la transmission synaptique et sur la plasticité synaptique. Ceci pourrait expliquer, en partie, les crises d'épilepsie observées chez les souris KO pour la TNAP. Les deux objectifs principaux de ma thèse ont été : (1) évaluer la contribution de la TNAP dans la production d'adénosine dans le cerveau ; (2) étudier l'influence de l'adénosine sur la plasticité synaptique. Premièrement, l'étude de la contribution de la TNAP dans la production d'adénosine dans le cerveau a été réalisée au moyen de deux approches complémentaires. Une approche métabolomique (spectroscopie RMN du proton) sur des cerveaux entiers de souris KO pour la TNAP a permis de montrer que la TNAP participe, entre autre, à la synthèse d'adénosine dans le cerveau. Une deuxième approche, électrophysiologique sur tranches de cerveaux de souris in vitro, nous permet d'examiner les conséquences de l'inhibition des ectonucléotidases intervenant dans la synthèse de l'adénosine. Elle a révélé que l'inhibition des ectonucléotidases (TNAP et NT5E) ne supprime pas l'effet inhibiteur de l'AMP médiée par les récepteurs A1. Deuxièmement, nous avons étudié l'influence de l'adénosine sur la plasticité synaptique à courte terme. Nous avons enregistré des potentiels de champs dans la couche Ia du cortex piriforme en réponse à des stimulations électriques (3,125 à 100 Hz) présentée avec des fréquences recouvrant la gamme d'oscillations physiologiques. Nos résultats montrent qu'avec de fortes concentrations d'adénosine, la facilitation est accentuée par rapport à celle observée en situation contrôle. Cet effet est observé pour des fréquences supérieures ou égales à 25 Hz. De plus, cette accentuation est d'autant plus grande que la fréquence est élevée (maximum atteint à 100 Hz pour 100 µM). En bloquant l'action de l'adénosine endogène, l'effet contraire est observé : une facilitation déficitaire par rapport au contrôle et dont le défaut est croissant avec la fréquence de stimulation. Tous ces résultats convergent vers l'hypothèse qu'une déficience en TNAP, traduite par une absence d'adénosine, pourrait contribuer au maintien des processus épileptiques générés par un déséquilibre de l'inhibition et de l'excitation dû à une diminution de GABA. L'effet inhibiteur de l'AMP médié par les récepteurs A1 ne serait pas suffisant pour contrecarrer les crises d'épilepsie observées chez les sujets hypophosphatasiques et les souris KO pour la TNAP. / The functions of Tissue Nonspecific Alkaline Phosphatase (TNAP) in the brain are not clearly identified. The localization and expression of TNAP at the neuronal level, however, suggests that it plays a prominent role in the development and the function in the brain. This is supported by the presence of severe epileptic seizures in humans carrying TNAP mutation. These epileptic seizures are lethal in TNAP KO mice. Studies in mice show that TNAP could regulate GABA-mediated postsynaptic inhibition and may be involved in presynaptic inhibition mediated by adenosine. Adenosine is, partly, synthesized via the successive dephosphorylation of ATP to ADP and then to AMP by ectonucleotidases. Among them TNAP and ecto-5'-nucleotidase (NT5E) are able to hydrolyze AMP into adenosine. Adenosine acts mainly at the presynaptic level via A1 receptors activation. Adenosine has an influence on synaptic transmission and thus on synaptic plasticity. This could partly explain the epileptic seizures observed in TNAP knock-out mice. The two main purposes of my thesis were: (1) to evaluate the contribution of TNAP in adenosine production in the brain; (2) to study the influence of adenosine on synaptic plasticity. Firstly, the study of the contribution of TNAP in adenosine production in the brain was carried out using two complementary approaches. A metabolomic approach (proton NMR spectroscopy) on whole brains of TNAP KO mice showed that TNAP in involved in adenosine synthesis in the brain. In a second approach, in vitro electrophysiological recordings on mouse brain slices allowed us to examine the consequences of the inhibition of the ectonucleotidases involved in adenosine synthesis. This revealed that inhibition of ectonucleotidases (TNAP and NT5E) did not suppress the inhibitory effect of AMP mediated by A1 receptors. Secondly, we studied the influence of adenosine on short-term synaptic plasticity. Field potentials were recorded in response to electrical stimulations (3.125 to 100 Hz) applied with frequencies encompassing the range of physiological oscillation. Our results show that, with high adenosine concentrations, the facilitation is emphasized compared to that observed in the control situation. This effect is observed for frequencies greater than or equal to 25 Hz. In addition, the higher the frequency, the greater the facilitation. Finally, by blocking the action of endogenous adenosine, the opposite effect was observed: a deficient facilitation with respect to the control, whose defect was increasing with stimulation frequency. All these results converge towards the hypothesis that TNAP deficiency, expressed by absence of adenosine, could contribute to the maintenance of the epileptic processes generated by an imbalance of the neuronal inhibition and the excitation due to a decrease of GABA. AMP inhibitory effect mediated by A1 receptors, would not be sufficient to counteract epileptic seizures observed in hypophosphatasic patients and TNAP KO mice.

La voie de signalisation Notch est une signalisation fortement conservée chez les metazoans. Elle régule nombreux processus biologiques, y compris le développement embryonnaire, l'homéostasie tissulaire en particulier dans la décision du destin cellulaire. Largement décrit dans la tumeurigénèse, la voie Notch est aussi un régulateur clé dans l'angiogenèse. De plus en plus d'études montrent que la voie Notch joue un rôle important dans régulation d'angiogenèse tumorale. Par conséquent, divers d'efforts ont été faits pour inhiber la voie canonique de Notch. Jusqu'à aujourd'hui, appart Notch1, d'autre récepteurs Notch ont été très peu étudiés dans l'angiogenèse tumorale. Notch3 exprimé restreint dans le systèm vasculaire, n'a jamais été étudié dans le contexte de l'angiogenès tumorale. Par consequent, l'objectif de ma thèse est d'étudier le rôle de Notch3 dans l'angiogenès tumorale. Ici, nous avons montré une expression abérrant de Notch3 dans les cellules endotheliales tumorales où il présente un effect inattendu. En inhibant Noth3 dans le microenvironnement de la tumeur, nous avons montré que Notch3 limite l'angiogenèse tumorale par sa fonction pro-apoptotique dans les cellules endothéliales tumorales, ce qui entraîne une inhibition de la croissance tumorale. De plus, nous avons constaté que l'expression de JAG1 ont été argumenté dans une fraction des cancers humains. En outre, JAG1 dérivé de la tumeur favorise la survie des cellules endothéliales tumorales en inhibant l'effet pro-apoptotique de Notch3. Nous présentons ici pour la première fois que Notch3 est un récepteur de dépendance induisant une apoptose dans les cellules endothéliales tumorales qui est bloqué par JAG1. Par conséquent, nous montrons que l'effet antitumoral bien documenté médié par l'inhibition de la ?-sécrétase dépend au moins en partie de l'apoptose induite par Notch3 dans les cellules endothéliales / The Notch signalling is a highly conserved signalling which mediates numerous of biological processes, including embryonic development, tissue homeostasis especially in the cell fate decision. Widely implicating in tumorigenesis, the Notch signalling is also a key regulator of angiogenesis. Increasing number of studies showed that, the Notch signalling plays an important role in mediating tumour angiogenesis. Therefore, various efforts have been made to inhibit the canonical Notch pathway. To date, besides Notch1, other Notch receptors were few studied in tumour angiogenesis. Notch3, expressed restrictedly in vascular system, has never been studied in the tumour angiogenesis context. Therefore, the objective of my thesis is to study the role of Notch3 during tumour angiogenesis. Here, we showed that Notch3 is aberrantly expressed in tumour endothelial cells where it presents an unexpected pro-apoptotic effect. By silencing Noth3 in the tumour microenvironment, we showed that Notch3 limits tumour angiogenesis via its pro-apoptotic function in tumour endothelial cells which results in inhibition of tumour growth. In addition, we found that JAG1 is up-regulated in a fraction of human cancers. Furthermore, tumour derived JAG1 favourite the survival of tumour endothelial cells by inhibiting the pro-apoptotic effect of Notch3. We thus present here for the first time that Notch3 as a dependence receptor inducing apoptosis in tumour endothelial cells which is blocked by JAG1. Consequently, we show that the well-documented anti-tumour effect mediated by g-secretase inhibition is at least in part dependent on the apoptosis triggered by Notch3 in endothelial cells