Leishmania est un parasite protozoaire dimorphique causant la leishmaniose à travers le monde. Puisque aucune régulation transcriptionnelle n'a été décrite chez ce parasite, l'étude de la régulation de la traduction est devenue essentielle. Il a été décrit chez les eucaryotes supérieurs que le facteur d'initiation de la traduction, eIF2[alpha], lorsqu'il est phosphorylé en condition de stress, est capable d'inhiber la traduction. Les objectifs de ce travail étaient de 1) déterminer si le facteur eIF2[alpha] est phosphorylé chez Leishmania au cours de la différenciation ou à la suite de certains stress et 2) de caractériser une des eIF2[alpha] kinases, la PKR. Cette kinase est activée, entres autres par la présence d'ARN double brins et s'autophosphoryle. Par des expériences d'immunoprécipitation, de précipitation à l'aide d'ARNdb et d'immunobuvardage, il semble que, dans les deux cas (le facteur eIF2[alpha] et la kinase PKR), soit majoritairement phosphorylés au stade amastigote intracellulaire du parasite. Les stress de pH et de température, qui mimiqueraient l'environnement du macrophage, et de la drogue thapsigargine, qui induit un stress du RE, ne semblent pas affecter l'expression de ces facteurs mais auraient un effet sur leur phosphorylation. De plus, ces protéines sont aussi associées particulièrement aux monosomes suggérant un rôle dans l'initiation de la traduction.

Comme pour tous les autres processus en lien avec l’ADN, la structure de la chromatine lors de la transcription est dans un état de perpétuel changement. Ainsi, elle est ouverte pour permettre l’accès à l’ADN, pour ensuite se replier correctement. La dynamique de la structure chromatinienne est régulée finement par de multiples mécanismes qui agissent ensemble afin de rendre le processus hautement efficace. Ces mécanismes comprennent les modifications post-traductionelles des histones, le remodelage de la chromatine par les remodeleurs ATP-dépendants, l’incorporation des variants d’histones et l’assemblage/désassemblage des nucléosomes par les chaperons d’histones. En plus de ces activités, il y a un certain nombre de composantes non-reliées aux histones qui sont directement impliquées dans les modulations de la conformation de la chromatine associées à la transcription. Chez la levure, un de ces facteurs est la protéine HMG-like Spt2p, démontrée précédemment comme étant directement impliquée dans le réassemblage des nucléosomes dans le sillon de l’ARN polymérase II en déplacement le long du segment d’ADN transcrit. Dans la présente étude, nous démontrons que Spt2p est phosphorylée directement par la caséine kinase II (CKII) et que cette modification inhibe sa liaison à la chromatine. Nos résultats indiquent que la CKII altère l’interaction de Spt2p avec le chaperon d’histone Spt6p. Nous avons aussi trouvé que la phosphorylation directe de Spt6p par la CKII stimule l’association de ce facteur avec un autre partenaire, Iws1p. Cette association est absolument nécessaire pour le repliement correct des nucléosomes durant l’élongation. De plus, cette régulation positive du complexe Spt6p/Iws1p par la CKII module directement l’association de ce complexe avec la méthyltransférase de H3K36, Set2p. Finalement, nous avons montré que la phosphorylation de Spt6p par la CKII est essentielle à l’inhibition des promoteurs cryptiques et des erreurs de transcription. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent un nouveau mécanisme par lequel la CKII contrôle le repliement correct de la structure de la chromatine dans les régions codantes en modulant les interactions du chaperon d’histone essentiel Spt6p avec ses partenaires Spt2p, Iws1p et Set2p. / Like any other DNA-related process, chromatin structure is in a state of constant flux during transcription, unfolded to get access to DNA and refolded back properly. The dynamics of chromatin structure are tightly regulated and multiple mechanisms act together to make the process highly efficient. These include modifications of histones, chromatin remodeling by ATP-dependent remodeling factors, incorporation of histone variants and nucleosome disassembly and reassembly by histone chaperones. In addition to these activities, there are a number of non-histone chromatin components that are directly involved in the modulation of chromatin associated with transcription. In yeast, one of these factors is the HMG-like protein Spt2p previously shown to participate directly in the process of nucleosome reassembly in the wake of RNA polymerase II movement along transcribed DNA. In this work, we show that Spt2p is directly phosphorylated by the casein kinase II (CKII) and we demonstrate that this modification inhibits its association with chromatin. Our findings indicate that CKII disrupts the interaction of Spt2p with the histone chaperone Spt6p. Interestingly, we also found that direct phosphorylation of Spt6p by CKII stimulates the association of this factor with another partner, Iws1p. This association is absolutely required for the refolding of nucleosomes during elongation. Furthermore, this positive regulation of the Spt6p/Iws1p complex by CKII modulates directly the association of this complex with the H3K36 methyltransferase Set2p. Finally, we show that phosphorylation of Spt6p by CKII is essential to the inhibition of cryptic promoters and spurious transcription. Taken together, our results suggest a new mechanism whereby CKII directs chromatin structure refolding in coding regions by modulating the interaction of the essential histone chaperone Spt6p with its partners Spt2p, Iws1p and Set2p.

Le rythme respiratoire est un signe vital qui permet le diagnostic de plusieurs maladies respiratoires. Cependant, la surveillance du rythme respiratoire à l'extérieur du milieu hospitalier pose un défi qui a présentement peu de solutions. La plupart des capteurs existants ont des problèmes qui causent un non-fonctionnement dans certains environnements ; il n'existe pas de capteurs qui donnent l'information de manière quasi-parfaite en tout temps. Le mémoire présente une solution incluant plusieurs capteurs pour répondre à ce problème. La solution proposée permet de fusionner les informations en provenance de plusieurs capteurs hétérogènes afin d'obtenir l'information complète sur le rythme respiratoire, même dans des conditions ou un capteur individuel ne peut fournir cette information. Cette solution proposée utilise deux capteurs disponibles couramment sur le marché, soit un microphone MEMS et des accéléromètres. La solution comprend aussi une mesure de bioimpédance par un système qui pourrait être adapté pour être portable. Le mémoire présente ces capteurs et la procédure pour transmettre les signaux de ceux-ci vers un ordinateur. Le mémoire traite toutes les étapes de traitement de signal nécessaires pour tirer les informations du signal de respiration donné par ces capteurs. Le traitement de signal permet de réduire plusieurs types de bruits ainsi que de trouver des informations spécifiques au type de signal étudié. Le système cherche à reconnaître chacune des phases du cycle respiratoire pour chaque capteur individuel. Il utilise les informations sur les états possibles fournis par chaque capteur pour les fusionner ensuite avec un système de poids. Dans un environnement contrôlé, le système avec les données fusionnées permet d'avoir un taux d'erreur pouvant atteindre 0,88% pour un segment de 30 secondes, par rapport à des systèmes avec des capteurs uniques qui donnent des taux d'erreur variant entre 4,42% et 17,70% pour ces mêmes 30 secondes.

La relation entre la mère et l'enfant a un impact sur le développement du système nerveux du nouveau-né. La séparation maternelle néonatale (SMN) est un modèle de stress, chez le rat, perturbant cette relation. Nous nous sommes intéressés aux conséquences à long terme de ce stress néonatal sur les mécanismes contrôlant la ventilation lors d'un excès sanguin de CO2 (hypercapnie). Une altération de ce réflexe ventilatoire est une des causes de plusieurs troubles respiratoires tels que les apnées du sommeil. Il a été observé, dans notre laboratoire, que la SMN altère la réponse ventilatoire à l'hypercapnie (RVHC) de façon différente selon le sexe de l'animal. Cette thèse a pour but de trouver les mécanismes, affectés par la SMN, responsables des altérations de la RVHC. Nous nous sommes premièrement intéressés à la contribution des chémorécepteurs et barorécepteurs carotidiens chez les mâles. Cette étude a révélé une inhibition de la contribution des chémorécepteurs carotidiens à la ventilation et une augmentation du baroréflexe inhibant la ventilation. Par contre, il subsiste toujours une diminution de la sensibilité de la RVHC qui n'est pas attribuable aux corps carotidiens. Nous avons donc évalué la chémodétection centrale, mais elle ne semble pas responsable du phénotype. Par la suite, nous avons testé l'influence des récepteurs bronchopulmonaires d'étirement sur la ventilation. Nous avons observé une inhibition du réflexe d'Hering-Breuer chez les rats SMN qui pourrait expliquer l'altération de la RVHC dans certaines conditions. Finalement, chez les rates adultes, nous avons découvert que la SMN n'affecte pas la production d'hormones sexuelles et que l'augmentation de la RVHC est inhibée par l'anesthésie. Nous concluons que, chez les rats mâles, la SMN affecte la contribution des afférences périphériques probablement par une altération de l'intégration au niveau central et que, chez les femelles, l'augmentation de la RVHC, chez les rats éveillés, est probablement causée par l'effet anxiogène du CO2.

L’Anémie de Fanconi est une pathologie génétique rare qui se caractérise par une anémie aplasique, des malformations congénitales de sévérité variable et un risque accrue au développement de cancers. En particulier, les patients atteints d’Anémie de Fanconi développent des carcinomes squameux de la tête et du coup. La protéine FANCC est l’une des 21 protéines Fanconi connues à ce jour. Il a déjà été montré que FANCC possède de nombreux rôles en dehors de celui de la réparation de l’ADN. Ici, nous nous sommes intéressés au rôle de FANCC dans la régulation de la voie Wnt/β-caténine. Cette voie de signalisation est souvent dérégulée dans les cancers. Nous avons pu montrer que des formes mutantes de FANCC régulent la quantité de β-caténine libre via son interaction avec le complexe de dégradation/neutralisation de la β-caténine. En effet, en interagissant avec l’une des protéines du complexe, la protéine APC, les formes mutantes de FANCC permettent d’augmenter la quantité de cette protéine, ainsi que de la protéine d’assemblage du complexe de dégradation/neutralisation de la β-caténine, Axin-1. On observe ainsi une diminution importante de la quantité de β-caténine libre, ainsi que de β-caténine au noyau, entrainant une perte d’activation des cibles transcriptionnelles de la β-caténine. Parmi ces cibles, l’oncogène c-Myc, codant pour un facteur de transcription connu pour réprimer la transcription de DKK1. Or, il a été montré que le niveau d’expression de DKK1 est plus élevé dans les cellules mutantes pur FANCC. Nous avons, effectivement, pu confirmer que l’expression de DKK1 est inverse de celle de la protéine c-Myc dans les fibroblastes de peau dérivés de patients Fanconi. De manière intéressante, si l’expression de la protéine c-Myc est diminué dans les fibroblastes mutants pour FANCC, en comparaison aux fibroblastes exprimant un FANCC sauvage, nous n’avons pas observé de variation dans l’expression de c-Myc dans des cellules de carcinomes squameux dérivées de patient mutant pour FANCC et complémentées en FANCC. Ainsi, la surexpression des protéines Axin-1 et APC dans les cellules mutantes pour FANCC induit un défaut d’accumulation de la β-caténine dans ces cellules, conduisant à une perte d’activation des cibles transcriptionnelles de cette protéine. De plus, la réexpression de la protéine c-Myc dans les cellules de carcinomes squameux dérivées de patient, mutées pour FANCC, permet d’envisager de nouvelles cibles thérapeutiques, comme la protéine CT120. Cette dernière est une protéine membranaire, régulée par c-Myc qui est impliquée dans 2 voies de signalisation fréquemment dérégulées dans des cancers, et en particulier dans les carcinomes squameux de la tête et du coup. Ce type de cancers est particulièrement problématique à la fois chez les patients Fanconi, mais également dans la population générale. En effet, les carcinomes squameux de la tête et du coup représentent la 5ième cause de mortalité causée par le cancer dans le monde. / Fanconi Anemia (FA) is a rare genetic disorder characterized by bone marrow failure, physicals abnormalities and a high risk of cancers. Specifically, the FA patients develop head and neck squamous cell carcinoma. The FANCC protein is one of the 21 FA proteins. It was already shown that FANCC have numerous functions in addition of the DNA repair. We investigate about the role of FANCC in the Wnt/β-catenin regulation. The signaling pathway is known for its involvement in carcinogenesis. We show that mutants of FANCC regulate the free β-catenin level, interacting with APC, a protein of the β-catenin degradation/neutralization complex. Indeed, this interaction leads to an increasing of the levels of APC and Axin-1, the scaffold protein of the β-catenin degradation/neutralization complex. The decreasing of free β-catenin leads to the loss of the transcriptional activation of the β-catenin targets, including c-Myc. The protein coded by c-Myc is a transcriptional factor known for repressing DKK1 expression. It was previously shown that there is an increase expression of DKK1 in FA mutant cells. And we show that the expression of DKK1 is opposite of the expression of c-Myc in FA patient derived fibroblasts. Interestingly, the expression of c-Myc is decreased in FANCC mutant patient derived fibroblasts, compare to the complemented cells, but there is no difference in the c-Myc level between patient derived squamous cell carcinoma cells mutant for FANCC and complemented cells. We hypothesize that the increased levels of APC and Axin-1, leading the decreased level of activated β-catenin and the loss of the transcriptional activation of the β-catenin targets in FANCC mutant cells is a protecting mechanism against the cells transformation. Furthermore, this expression of c-Myc in patient derived squamous cell carcinoma cells, open to new therapeutic targets, as CT120. This protein is a membranous protein, regulate by c-Myc, involved in 2 signalization pathways deregulated in cancers, including head and neck squamous cell carcinoma. This kind of cancer is a health care issue; indeed, this cancer is the 5th death cause related to cancer in the general population.

La chromatine eucaryote, contenant l’ADN et de nombreuses protéines de liaison, subit une compaction dynamique et fonctionnelle à de multiples échelles, nécessaire pour la régulation de nombreux processus biologiques comme l’expression génique. Afin de définir et maintenir les fonctions cellulaires, les protéines de la régulation transcriptionnelle et de la régulation de la structure chromatinienne agissent de concert pour orchestrer les programmes d’expression génique des cellules. Les facteurs de transcription opèrent de manière combinée et hiérarchique au niveau de nombreux éléments régulateurs, dont le fonctionnement est complexe et intégré, capables de générer de larges boucles topologiques pour réguler spécifiquement un promoteur cible à un moment précis. Le co-activateur transcriptionnel Mediator sert de centre d’interprétation, en connectant physiquement les régulateurs de la transcription à la machinerie transcriptionnelle, pour générer une réponse calibrée. Le complexe de maintenance de la structure des chromosomes, Cohesin, est impliqué dans la formation et la stabilisation des connexions génomiques à l’échelle de nombreuses structures chromatiniennes tri-dimensionnelles dont la caractérisation fonctionnelle commence à être explorée. Ensemble, les facteurs de transcription, Mediator et Cohesin contrôlent l’expression des programmes responsables du maintien de l’identité cellulaire. Les cellules cancéreuses présentent de nombreuses dérégulations au niveau transcriptionnel, et donc un programme d’expression aberrant. Nous avons démontré que les mécanismes de régulation qui contrôlent les cellules cancéreuses sont conservés, et proposons une stratégie qui permette de révéler les facteurs clefs dans la progression tumorale. Nous avons appliqué cette stratégie à la problématique de la résistance endocrinienne dans la progression du cancer du sein hormono-dépendant. Les résultats obtenus suggèrent que le complexe transcriptionnel AP-1 pourrait être impliqué dans l’acquisition et/ou le maintien de la résistance, en réponse aux pressions de sélection induites par les traitements hormonaux. Nous proposons une adaptation progressive et agressive des cellules cancéreuses par re-hiérarchisation des facteurs clefs qui contrôlent sa croissance. / Human chromatin, that contain both DNA and numerous binding proteins, is the target of a dynamic and functional multi-scaled compaction, which leads to the regulation of biologic processes as gene expression. In order to define and maintain cellular functions, transcriptional and structural regulatory proteins act together to orchestrate the different genes expression programs. Transcription factors function in a combinatorial and hierarchical manner on regulatory elements within the genome, which are able to generate large topological loops to specifically regulate a target promoter in the right temporal frame. The general co-activator Mediator functions as a center for proper transduction of the transcriptional input, physically connecting regulatory proteins to the transcriptional machinery, to generate a calibrated biological response. Cohesin is implicated into the formation and stabilization of genomic connections at multi-scaled tri-dimensional resolution, which functional features are beginning to be elucidated. Together, transcription factors, Mediator and Cohesin control expression programs that enable the maintenance of cellular identities. Cancerous cells often show deregulations at the transcriptional level, which lead to aberrant expression programs. We demonstrated that regulatory mechanisms, controlling transcription in cancerous cells, obey to the same rules that in normal cells and are conserved, then enable the characterization of key transcription factors that drive cancer progression. We applied this discovery to hormonal resistance in breast cancers. Our results suggest that AP-1 family could be involved into the acquisition of this more aggressive phenotype, by transcriptionally bypassing the drug effects. We proposed that a model for aggressiveness in cancer cells could be through their adaptation to transcriptional treatments, leading to a modulation of key important transcription factors driving transcriptional programs within the cells.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Introduction : Les muscles du tronc participent au maintien de la posture, ils s'activent pour rigidifier et/ou mouvoir la colonne vertébrale. Il est possible de distinguer deux types de contrôle moteur pour ces derniers: un contrôle volontaire (e.g., extension du dos) et un contrôle postural pour conserver la posture (involontaire). Les patients souffrant d'états de santé tels que les accidents vasculaires cérébraux, les lésions de la moelle épinière et les lombalgies présentent des altérations du contrôle moteur du tronc. Ces altérations peuvent être dues à une lésion du système nerveux central (SNC) (e.g., accident vasculaire cérébral) ou à une réorganisation des circuits neuronaux (e.g., lombalgie) en présence de douleur. Bien que la lombalgie chronique soit à l'origine du plus grand nombre d'années vécues avec incapacité dans le monde, la neurophysiologie du contrôle moteur des muscles paravertébraux lombaires est méconnue. Par exemple, les études sondant les représentations des muscles paravertébraux lombaires avec la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) chez l'humain se sont concentrées sur une seule région : le cortex moteur primaire (M1). Pourtant, d'autres circuits de neurones tels que l'aire motrice supplémentaire (SMA) semblent impliqués. Dépendamment de la direction du courant électrique utilisée (postéro-antérieur [PA] vs. antéro-postérieur [AP]), la TMS pourrait activer différents circuits de neurones qui pourraient être impliqués différemment dans le contrôle des muscles du tronc. Il a été suggéré que les circuits recrutés par le courant AP pourraient refléter l'action des structures prémotrices (prémoteur et SMA) sur le M1. L'objectif général de la thèse est d'explorer, à l'aide de techniques de neurophysiologie (TMS et réflexe d'étirement (SR)), le fonctionnement de différents circuits de neurones impliqués dans le contrôle moteur des muscles paravertébraux lombaires chez des individus en santé. Méthode : Une revue systématique de la littérature a été réalisée pour examiner systématiquement les études portant sur le contrôle neuronal des muscles paravertébraux lombaires chez l'homme testé par la TMS. Puis, la TMS a été utilisée dans deux études pour mesurer l'excitabilité corticospinale des muscles érecteurs du rachis lombaire (LES) chez des individus en santé. Dans l'étude 2, l'effet de différentes directions de courant de la TMS (PA- vs. AP-TMS) sur la mesure du contrôle corticomoteur des LES et sur la cartographie de la représentation corticale des LES ont été réalisé pendant une tâche statique de maintien postural. Dans l'étude 3, l'excitabilité des circuits de neurones PA- et AP-TMS ainsi que l'excitabilité spinale (SR) ont été testés lors de la préparation et de l'exécution de tâches posturale et volontaire des LES. Les potentiels moteurs évoqués (MEPs) et SR ont été mesurés à plusieurs intervalles de temps avant l'exécution d'une bascule du bassin (activation volontaire des LES) et d'une flexion bilatérale des épaules (activation posturale des LES). Résultats : Les résultats obtenus dans l'étude 1 suggèrent des projections bilatérales à partir de chaque M1 vers un muscle lombaire et la présence de circuits inhibiteurs et excitateurs intracorticaux dans M1. Dans l'étude 2, l'utilisation du courant AP-TMS a entraîné une latence de réponse plus tardive, une inhibition plus importante avec un protocole de stimulations pairées, et un seuil moteur plus élevé qu'avec le courant PA-TMS. Les résultats de l'étude 3 ont révélé (i) dans la tâche posturale, un changement de l'excitabilité corticospinale et motoneuronale plus élevé pendant l'exécution par rapport à la préparation motrice, quelle que soit la direction du courant et (ii) dans la tâche volontaire, une augmentation de l'excitabilité corticospinale pendant l'exécution par rapport à la préparation motrice uniquement avec le courant AP-TMS. Conclusion : Les connaissances des structures neuronales sous-jacentes du contrôle moteur des muscles paravertébraux lombaires sont influencées par les études menées en neurophysiologie sur le contrôle moteur des muscles distaux (e.g., main). Les résultats de la thèse supportent l'existence de différences entre le contrôle moteur des muscles paravertébraux lombaires et des muscles distaux, notamment par une plus grande contribution des voies descendantes bilatérales. De plus, les résultats soutiennent l'existence de deux circuits de neurones sous-jacents du contrôle moteur des LES recrutés par les courants PA- et AP-TMS. Ces circuits semblent contribuer différemment au contrôle moteur des LES dépendamment du type de tâche à réaliser (posturale ou volontaire) chez des individus en bonne santé. De futures études seront nécessaires pour explorer si ces circuits sont modulés différemment en présence de douleur expérimentale (e.g., stimulation électrique) et clinique (e.g., lombalgie). / Introduction: The muscles of the trunk are essential for maintaining posture, they are activated to stiffen and/or move the spine. Two types of motor control can be distinguished for them: voluntary control (e.g., back extension) and postural control during which the motor system is activated to maintain posture. Patients suffering from various health conditions such as stroke, spinal cord injury and low back pain show alterations in the trunk motor control. These alterations may be due to damage to the central nervous system (CNS) (e.g., stroke) or to a reorganisation of neural circuits (e.g., low back pain) in the presence of pain. Although chronic low back pain accounts for the largest number of years lived with disability in the world, the neurophysiology of motor control of the lumbar paraspinal muscles is poorly understood even in healthy individuals. For example, studies probing trunk muscle representations with transcranial magnetic stimulation (TMS) in humans have mainly focused on a single region: the primary motor cortex (M1). However, evidence suggests the major involvement of other neural circuits such as the supplementary motor area (SMA). Depending on the direction of the electrical current used (posterior-anterior [PA] vs. antero-posterior [AP]), TMS could activate different neural circuits that might be differently involved in trunk muscle control. It has been suggested that the circuits recruited by the AP current may reflect the action of premotor structures (premotor and SMA) on the M1. The general objective of the thesis is to explore, using neurophysiological techniques (TMS and stretch reflex (SR)), the functioning of different neural circuits involved in the motor control of lumbar paraspinal muscles in healthy individuals. Methods: A systematic review of the literature was conducted to systematically examine studies of the neural control of lumbar muscles in humans tested by TMS. Then, TMS was used in two studies to measure the corticospinal excitability of lumbar spinal erector spinae (LES) muscles. In Study 2, the effect of different TMS current directions (PA- vs. AP-TMS) on the measurement of corticomotor control of the LES muscles and on the mapping of the cortical representation of the LES muscles were performed during a static postural maintenance task in healthy individuals. In Study 3, the excitability of PA- and AP-TMS neural circuits as well as spinal excitability via the stretch reflex were tested during the preparation and execution of postural and voluntary LES muscle tasks. MEPs and SR were measured at several time intervals before the execution of a pelvic tilt (voluntary activation of the lumbar muscles) and a bilateral shoulder flexion (postural activation of the lumbar muscles). Results: The results obtained in Study 1 suggest bilateral projections from each M1 to a lumbar muscle and the presence of intracortical inhibitory and excitatory circuits in M1. In Study 2, the use of AP-TMS current resulted in a later response latency, greater inhibition with a paired pulses stimulation protocol, and a higher motor threshold than with PA-TMS current. The results of Study 3 revealed (i) in the postural task, a higher modulation of corticospinal and motoneuronal excitability during execution than during motor preparation, regardless of the direction of the current and (ii) in the voluntary task, a modulation of corticospinal excitability that was present only with the AP-TMS current. Conclusion: Knowledge of the neural structures underlying motor control of lumbar paraspinal muscles is greatly influenced by neurophysiological studies of motor control of distal muscles (e.g., hand). However, the results of the thesis support the existence of differences between the motor control of the lumbar paraspinal muscles and the distal muscles, notably through a greater contribution of bilateral descending pathways. Furthermore, the results support the existence of two underlying neuronal circuits of LES muscle motor control recruited by PA- and AP-TMS currents. These circuits also appear to contribute differently to LES motor control depending on the type of task being performed (postural or voluntary) in healthy individuals. Future studies are needed to explore whether these circuits are active differently in the presence of experimental (e.g., electrical stimulation) and clinical (e.g., low back pain) pain.

L'ingestion de nourriture entraîne l'activation neuronale dans des régions spécifiques du cerveau qui sont responsables de l'intégration d'une panoplie de signaux postprandiaux, incluant ceux induits par les hormones gastro-intestinales et celles impliquées dans la régulation de la balance énergétique et hydrique de l'organisme. Les mécanismes et les voies par lesquelles les hormones digestives agissent au cerveau afin d'exercer leurs effets sur la prise alimentaire ne sont pas encore éclaircis. Les travaux présentés dans cette thèse visaient à i) examiner l'activation neuronale cérébrale induite par le repas et particulièrement par deux hormones intestinales, le glucagon-like peptide 1 (GLP-1) et le peptide YY (PYY) et ii) mettre en évidence les rôles respectifs du nerf vague et des organes circumventriculaires (CVOs) dans la transmission des signaux digestifs postprandiaux au niveau cérébral. Nous avons observé que l'ingestion de nourriture entraîne l'expression de l'ARNm de c-fos (un marqueur d'activité neuronale) dans des régions spécifiques du cerveau incluant des noyaux de l'hypothalamus, du thalamus, des structures limbiques, du tronc cérébral et des CVOs. L'activation du système GLP-1 déclenche une stimulation dans plus ou moins les mêmes zones que le repas mais selon un patron d'intensité différent. L'activation neuronale dépendante de PYY est restreinte à des noyaux tronculaires et limbiques. Nous avons utilisé des modèles d'ablation des voies vagales et des CVOs, afin d'évaluer leur rôles respectifs dans l'activation neuronale induite par le repas, par le GLP-1 et par le PYY. Nous avons observé que la stimulation des régions du tronc cérébral (le noyau du tractus solitaire et le noyau parabrachial) et des neurones parvocellulaires du noyau paraventriculaire de l'hypothalamus (PVHp) est dépendante de l'intégrité du nerf vague et de l'area postrema. L'activation des neurones magnocellulaires hypothalamiques semble être plutôt déclenchée par des signaux postpradiaux entrant dans le cerveau via les CVOs frontaux, tels l'organe sous-fornical et l'organe vasculaire de la lame terminale. D'autres régions hypothalamiques incluant la partie médio-dorsale du PVHp et le noyau arqué, ainsi que les structures limbiques sont influencées par les deux voies, systémique et vagale. Si l'intégrité des CVOs ne semble pas être essentielle à l'action inhibitrice du GLP-1 sur la prise alimentaire, elle l'est en partie sur leffet anorexigène du PYY qui semble dépendre à la fois des CVOs et de la voie vagale.

La ribonucléase III humaine Dicer est responsable de la biosynthèse des microARN et représente un pilier de la régulation génique, et donc de l’homéostasie cellulaire. Les microARN sont de petits éléments régulateurs de 19 à 24 nt qui régulent ~60% des gènes chez l’humain et sont impliqués dans la majorité des processus cellulaires. De ce fait, il n’est pas étonnant qu’il y ait, dans la majorité des cancers, une diminution globale du niveau des microARN et que, dans plusieurs cas, un changement d’expression ou de localisation de la protéine Dicer ait été noté. Malgré le rôle important que joue Dicer dans la cellule, sa régulation n’est pas très bien connue, ni même les complexes de nature protéique au sein duquel il se trouve. Pour pallier à ce manque, nous avons criblé une librairie d’ADN complémentaires par double-hybride chez la levure, ce qui nous a permis de découvrir, et de caractériser, de nouvelles protéines pouvant interagir avec Dicer. Les résultats obtenus démontrent que Dicer est stabilisé par son interaction avec la protéine résidente du réticulum endoplasmique (RE) cytoskeleton-linking endoplasmic réticulum (ER) membrane protein of 63 kDa (CLIMP-63). La protéine Dicer forme un complexe avec CLIMP-63 peu de temps après sa traduction de novo. Les protéines semblent interagir à l’intérieur du RE et mener à l’export de la protéine Dicer hors de la cellule. Durant la mitose, où les niveaux de protéines Dicer sont réduits, Dicer peut être acétylé par l’acétyl-transférase General Control of Amino-acid Synthesis 5 (GCN5), une modification qui semble stabiliser Dicer. La localisation nucléaire de Dicer peut être causée par la protéine Mitogen-activated protein kinase upstream kinase-binding inhibitory protein (MBIP), au cours d’un processus nécessitant une lysine acétylable à la position 301 du signal de localisation nucléaire de MBIP. Finalement, la cytokine (TWEAK) pourrait moduler l’activité de clivage de Dicer via une interaction directe entre les deux protéines. L’utilisation du double-hybride chez la levure a permis de jeter un éclairage nouveau sur les protéines pouvant réguler la fonction et la localisation de l’enzyme Dicer dans les cellules humaines, au-delà de sa simple activité catalytique.

Lorsque l’insuline se lie à son récepteur, elle induit une cascade de réactions indispensables à l’utilisation du glucose. La résistance à l’insuline et le diabète de type 2 qui affectent une fraction croissante de la population résultent d’un défaut de signalisation de l’insuline. La voie de signalisation PI3K qu’emprunte l’insuline pour promouvoir l’utilisation du glucose est d’abord décrite en introduction de cette thèse. Aussi, il existe plusieurs mécanismes de désensibilisation qui sont essentiels pour limiter l’ampleur du signal à la réponse métabolique requise. Cependant, ces mécanismes sont altérables et de faibles dérèglements peuvent devenir responsables d’une propagation défaillante du signal insulinique. Les souris viable motheaten (mev), déficientes en activité SHP-1, nous ont permis au premier chapitre de démontrer que SHP-1 constitue un de ces mécanismes de désensibilisation. Ces souris montrent une plus grande tolérance au glucose et une meilleure sensibilité à l’insuline que les souris non-déficientes en SHP-1, ainsi qu’une meilleure signalisation de l’insuline dans le foie et le muscle squelettique. De plus, nous avons pu démontrer que SHP-1 contrôle aussi la clairance hépatique de l’insuline, importante pour réguler la concentration et la sensibilité systémique de l’insuline. Cette première étude a donc permis d’établir un nouveau rôle pour SHP-1 dans la régulation de l’action de l’insuline. Par la suite, il devenait primordial de décrire les mécanismes impliqués dans la sensibilisation à l’insuline par la déficience en SHP-1 dans le muscle et le foie. À l’aide d’adénovirus codant pour un mutant catalytiquement inerte de SHP-1 (DNSHP-1), nous rapportons au deuxième chapitre, par l’expression de DNSHP-1 dans les hépatocytes Fao, que la diminution de la production hépatique de glucose observée chez les souris mev résulte d’une augmentation de la glycogénèse plutôt que d’une diminution de la gluconéogenèse. Enfin, au dernier chapitre, DNSHP-1 exprimé dans les myocytes L6 favorise la signalisation via Akt, et accroît l’expression de GLUT4, le principal transporteur de glucose sensible à l’insuline. Ensemble, nos résultats suggèrent clairement que SHP-1 est un nouveau modulateur de l’action de l’insuline dans le foie et le muscle squelettique. SHP-1 pourrait donc représenter une nouvelle cible thérapeutique pour traiter le diabète de type 2. / After binding to its receptor, insulin induces a reaction cascade that is essential for glucose utilization. Insulin resistance and type 2 diabetes are affecting an increasing portion of the population and result from insulin signaling impairment. Insulin signaling pathways promoting glucose utilization are reviewed in the introduction of the thesis, as well the desensitization mechanisms which are crucial to limit insulin signal duration and intensity. Viable motheaten (mev) mice, harboring a spontaneous mutation leading to SHP-1 activity deficiency, allowed us to demonstrate in chapter I that SHP-1 constitutes one of these desensitization mechanisms. Indeed, mev mice showed an increased glucose tolerance and insulin sensitivity as compared to wild type littermates, resulting from increased insulin signaling in liver and skeletal muscle. Moreover, we show that SHP-1 controls hepatic insulin clearance, which is important to control systemic insulin concentration and sensitivity. This first study thus establishes a novel role for SHP-1 in the regulation of insulin action and glucose homeostasis. Thereafter, it became primordial to describe cell autonomous mechanisms by which SHP-1 enhances insulin sensitivity in liver and muscle. In the second chapter, expression of DNSHP-1 using adenoviral gene transfer into Fao rat hepatoma cells indicates that decreased hepatic glucose production observed in mev mice is likely the result of enhanced glycogenesis rather than reduced gluconeogenesis. Finally, I show in the last chapter that DNSHP-1 expression in myocytes increased insulin signaling to Akt, and increased GLUT4 expression, the main insulin responsive glucose transporter. Together, our results clearly establish that SHP-1 is a new modulator of insulin action in liver and skeletal muscle. SHP-1 may represent a novel therapeutic target to combat type 2 diabetes.