Le diabète prédispose à des complications affectant divers organes comme le systémecardiovasculaire. La cardiopathie ischémique chez les patients diabétiques pourrait être liée àl'accumulation de produits avancés de glycation (AGEs). Dans les coeurs de rats ischémiques,l'expression des récepteurs aux AGEs et de ses ligands est considérablement augmentée etimpliquée dans les lésions de l'ischémie / reperfusion (I / R), même en absence de diabète. Ila été récemment rapporté que le myocarde humain diabétique ne peut pas être protégé par lepréconditionnement. Dans ce contexte, notre hypothèse était que le préconditionnement β1-adrénergique pourrait être modifié en présence d'AGE. En utilisant un modèle de coeur isolénon travaillant de rat, cette étude a pour but d’étudier les effets des AGEs sur lacardioprotection induite par la stimulation des récepteurs β1-adrénergiques (β1-ARs) par lexamotérol (xa). Les effets bénéfiques induits par le xa pendant la reperfusion ont étésupprimés par l'administration de l’albumine glyquée (Alb-Gly) pendant la perfusion du xa,tandis que l’albumine (Alb) n’a pas modifié cette protection. Ces résultats suggèrent que lesAGEs suppriment la cardioprotection résultant de l'activation de la voie β1-AR ce quicontribue à des dommages cardio-vasculaires chez les patients diabétiques.D’ autre part, le pyridoxal 5’-phosphate (PLP), un métabolite naturel de la pyridoxine qui estun antagoniste des récepteurs purinergiques, empêche la surcharge cellulaire en calcium etpeut réduire les dommages d'ischémie-reperfusion. Plusieurs travaux ont mis en evidence unediminution des taux du PLP chez les patients souffrant d'un infarctus du myocarde par rapportà un groupe témoin sain. Plus récemment, il a été signalé qu’un taux bas de PLP confère unrisque indépendant de maladie coronaire. Cette corrélation de la réduction du PLP chez lespatients souffrant d’infarctus est soutenue par les effets préventifs de la vitamine B6 sur lesmaladies coronaires et le diabète. Plusieurs travaux ont montré que le PLP et la pyridoxaminepréviennent la progression de la néphropathie induite par la STZ chez les rats diabétiques eninhibant la formation des AGEs. En utilisant un modèle de coeur isolé non-travaillant de rat,cette étude a examiné les mécanismes de préconditionnement pharmacologique (PC) induitpar la stimulation des récepteurs P2Y par le pyridoxal-5'-phosphate (PLP). La suppression del'effet cardioprotecteur du PLP par le MRS2578, antagoniste des récepteurs P2Y6 et parl’U73122 qui bloque la phospholipase C est en accord avec l’implication du récepteur P2Y6dans le préconditionnement. La suppression de l'effet cardioprotecteur du PLP par l'AMPαS,antagoniste des récepteurs P2Y11, l’H89 inhibiteur de la PKA et par l’U73122 démontrel’implication aussi des récepteurs P2Y11 dans ce préconditionnement. L’exposition préischémique à des concentrations nanomolaires de PLP protège contre les lésions de l’ I / R.P2Y11 et P2Y6 représentent ainsi les récepteurs candidats les plus probables pour le PCcardiaque induit par le PLP. / Diabetes predisposes to complications affecting various organs such as cardiovascular system.Ischemic heart disease in diabetic patients might be linked to the accumulation ofadvanced-glycation end products (AGEs). In ischemic rat hearts, expression of receptor forAGEs and its ligands is significantly enhanced and involved in cardiac ischemia/reperfusion(I/R) injury even in the absence of diabetes. It has recently been reported that diabetic humanmyocardium cannot be protected by preconditioning. In this context, our hypothesis was thatβ1-adrenergic preconditioning might be altered in the presence of AGEs. Using an isolatednon-working rat heart model, this study investigated the effect of AGEs on cardioprotectioninduced by transient β1-adrenoceptor (β1-AR) stimulation with xamoterol (xa). The beneficialeffects induced by xa during reperfusion were suppressed by the administration of glycatedalbumin (Gly-Alb) during xa infusion, whereas albumin (Alb) did not hamper xa inducedprotection. These results suggest that AGEs suppress the cardioprotection resulting from theactivation of β1-ARs and thus might contribute to cardiovascular damages seen in diabeticpatients.Pyridoxal 5'-phosphate (PLP), a natural metabolite of pyridoxine which is an antagonist ofpurinergic receptors prevents cellular calcium overload and may reduce ischemia-reperfusioninjury. Low plasma pyridoxal-5′-phosphate levels have been observed in patients sufferingfrom myocardial infarction, when compared with a healthy control group. More recently, lowPLP level has been reported to confer an independent risk for coronary artery disease. Thefact that this correlation of PLP reduction in infarct patients has functional importance issupported by the preventive effects of vitamin B6 on coronary heart disease and diabetes. PLPprevented progression of nephropathy in STZ-induced diabetic rats by inhibiting formation ofAGEs. Using an isolated non-working rat heart model, this study investigated the mechanismsof pharmacological pre-conditioning (PC) induced by P2Y receptor stimulation withpyridoxal-5’-phosphate (PLP). The suppression of the cardioprotective effects of PLP byMRS2578 and U73122 is in agreement with the P2Y6 receptor as a receptor for PLP-inducedPC.The suppression of the cardioprotective effects of PLP by AMPαS, the PKA inhibitor (H89),and (U73122) is in agreement with the P2Y11 receptor as a receptor for PLP-induced PC.Pre-ischemic exposure to nanomolar concentrations of PLP is protective against I/R. P2Y11and P2Y6 represent the most likely candidate receptors for PLP-induced cardiac PC.

Une reconnaissance appropriée des parasites est essentielle pour une réponse immunitaire efficace, assurant l'activation adéquate des mécanismes de défense immunitaire. Chez les vertébrés, il a été démontré que les gènes codant pour les récepteurs de l'immunité adaptative impliqués dans la reconnaissance des agents pathogènes sont soumis à une intense pression sélective. En revanche, beaucoup moins d’études se sont intéressées à la sélection agissant sur les récepteurs de l'immunité innée. Le but de cette thèse est de décrire la variabilité naturelle des gènes de l'immunité innée impliqués dans la détection des agents pathogènes chez les rongeurs et d’analyser les mécanismes responsables de leur évolution. Ce travail s’est focalisé principalement sur les rongeurs de la sous-famille des Murinae et de leur rôle potentiel en tant que réservoirs d’agents pathogènes dangereux pour l’Homme. Tout d´abord nous avons étudié la variabilité intraspécifique de cinq Toll-like récepteurs ciblant les bactéries (TLR1, TLR2, TLR4, TLR5 et TLR6) pour des lignées consanguines de souris domestiques issues d’une population sauvage de deux sous-espèces : Mus musculus domesticus (Mmd) et Mus musculus musculus (Mmm). Les souches consanguines constituent un outil adapté à l'étude de la variabilité des gènes immunitaires car elles confèrent une information sur les allèles présents dans les populations naturelles tout en bénéficiant de génotypes homozygotes. Les résultats les plus significatifs concernent la découverte d'un codon stop dans l'exon 2 du Tlr5 chez une lignée de Mmm et l’absence de variabilité du Tlr4 chez Mmd. A la suite de ces résultats, nous avons décidé de vérifier si l‘absence de polymorphisme du Tlr4 chez Mmd reflète une absence de variabilité dans les populations naturelles, ou si il s’agit plutôt d’un effet de l'échantillonnage ou des croisements ultérieurs. Nous avons donc séquencé le gène Tlr4 pour les deux sous-espèces provenant de la région du Paléarctique Occidentale (au total 39 Mmm et 62 Mmd) puis nous avons comparé ces résultats avec la variabilité génétique d’un gène mitochondrial (cytochrome b). Nous avons confirmé notre prédiction : la variabilité de Tlr4 chez Mmd est fortement réduite par rapport à Mmm, probablement à cause d’agents pathogènes ayant exercé une sélection purifiante chez Mmd durant la colonisation vers l’ouest. Cependant, l'influence de mécanismes évolutifs neutres, tel que la dérive consécutive à un goulot d’étranglement démographique, ne peut être exclue sur la base de nos données. La dernière partie a été consacrée à la comparaison interspécifique de deux récepteurs : TLR4 et TLR7. Ces deux TLRs se différencient à la fois par leur localisation et leur capacité de détection. TLR4 est un TLR extracellulaire reconnaissant principalement les ligands bactériens, essentiellement les lipopolysaccharides, tandis que TLR7 est localisé dans la cellule et détecte les virus à ARN simple brin. L‘objectif était de décrire la variabilité inter-spécifique de chaque récepteur et de révéler les mécanismes de sélection s’exerçant sur ces gènes au cours de leur évolution sur une échelle de temps plus importante. Nous avons analysé 23 espèces de Murinae provenant surtout d’Asie. Nos résultats suggèrent que la sélection purifiante est la force principale ayant agit sur l’évolution des deux TLRs. Cependant, nous avons également mis en évidence des épisodes de sélection diversifiante qui ont pu être à l’origine des variations intra-spécifiques de TLRs observée aujourd’hui chez les rongeurs. Des sites sous sélection positive sont principalement concentrés dans les domaines extracellulaires des deux récepteurs, domaines responsables de la reconnaissance des agents pathogènes. Enfin, la comparaison entre ces deux TLRs montre que le TLR7 est soumis à une sélection négative plus forte. Cette sélection peut s’expliquer en raison des interactions du TLR7 avec les acides nucléiques viraux. / Appropriate recognition of parasites is crucial for effective immune response, ensuring activation of adequate defence mechanisms. In vertebrates, it has frequently been demonstrated that genes encoding proteins involved in pathogen recognition by an adaptive immune system are often subject to intense selection pressures. On the contrary, much less information has been provided on the evolution of recognition mechanisms of innate immunity. The aim of this thesis is to describe the pattern of natural variation of innate immunity genes involved in pathogen recognition in rodents and to analyze the mechanisms of their evolution. We used murine rodents (subfamily Murinae) as a principal model group because they are potential reservoirs of various pathogens dangerous to humans. First, we studied the intraspecific variability of five bacterial sensing Toll-like receptors (TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, and TLR6) in inbred strains derived from two subspecies of the house mouse (M. m. musculus, hereafter abbreviated as Mmm and Mus musculus domesticus, Mmd). Wild-derived inbred strains are suitable tools for studying variation of immunity genes because they provide information about alleles that occur in natural populations, and at the same time they occur at homozygous state. The most significant results include the findings of a stop codon in exon 2 of the Tlr5 gene in one Mmm strain and no variability in Tlr4 of Mmd. Following these results we decided to check whether the absence of Tlr4 polymorphism in Mmd reflects the pattern found in natural populations, or whether it is a consequence of insufficient sampling or subsequent breeding. We therefore sequenced Tlr4 in both subspecies across a large part of the Western Palearctic region (in total 39 Mmm and 62 Mmd individuals), then we compared these results with variability on mitochondrial DNA (cytochrome b). The result confirmed our prediction that observed variability in Mmd is strongly reduced also in free-living populations (compared to Mmm), probably due to strong purifying selection by pathogens with which they met during the westward colonization. However, the influence of random evolutionary processes (e.g. drift during bottlenecks) cannot be excluded based on our data. At the intraspecific level, we could not find any sign of positive selection. The last part of my dissertation is devoted to interspecific comparison of two receptors, TLR4 and TLR7. These two TLRs differ in the exposure and the ligands detection. TLR4 is an extracellular receptor detecting mainly bacterial ligands (especially lipopolysaccharides), while TLR7 is located inside the cell and detects ssRNA viruses. The aim of this part of the thesis was to describe variability of both receptors at the interspecific level and to reveal selection forces acting on TLRs in longer evolutionary time scale. In total we analyzed 23 rodent species of the subfamily Murinae in Europe, Asia and Africa. Our results suggest that purifying selection has been a dominant force in evolution of the Tlr4 and Tlr7 genes, but we also demonstrated that episodic diversifying selection has shaped the present species-specific variation in rodent Tlrs. Sites under positive selection were concentrated mainly in the extracellular domain of both receptors, which is responsible for ligand binding. The comparison between two TLRs lead us to the conclusion that the intracellular TLR7 is under much stronger negative selection pressure, presumably due to its interaction with viral nucleic acids.

Les récepteurs de chimiokines sont des régulateurs essentiels de la migration cellulaire dans le cadre de la surveillance immunitaire, et le développement. Les récepteurs CCR5 et CXCR4 sont de plus spécifiquement impliqués dans les métastases cancéreuses et l'infection par le VIH. Nous avons développé un système permettant de sur-exprimer ces deux RCPGs. Afin de s'affranchir des problèmes de toxicité inhérents à l'expression des protéines membranaires en bactérie notre approche de production consiste à adresser les protéines vers les corps d'inclusion d'E. coli grâce à une fusion protéique N-terminale permettant de hauts niveaux d'expression. Après purification en conditions dénaturantes, les protéines sont alors repliées en présence de surfactants originaux, les amphipoles. La validation de cette nouvelle approche pour les récepteurs des chimiokines représente un des objectifs principaux de ce travail. Afin de tester la fonctionnalité des protéines repliées, une série d'outils a été développée : des versions modifiées des chimiokines ont été produites (RANTES pour CCR5 et SDF 1a pour CXCR4). La fonctionnalité des chimiokines a été évaluée au niveau moléculaire et cellulaire. L'interaction entre le récepteur replié en amphipole et son ligand a été testé par résonance de plasmons de surface (SPR). Différents types de surfaces fonctionalisées avec le récepteur de chimiokine replié en amphipole ont été explorés au cours de ce travail. A la fin de ce projet, la production des chimiokines et de leur récepteur a été mise au point. L'accès à ces outils ouvre la voie à de futures études moléculaires telles que la compréhension de la dimérisation du récepteur ou la détermination de la stoechiométrie du complexe.

Les récepteurs de chimiokines sont des régulateurs essentiels de la migration cellulaire dans le cadre de la surveillance immunitaire, et le développement. Les récepteurs CCR5 et CXCR4 sont de plus spécifiquement impliqués dans les métastases cancéreuses et l'infection par le VIH. Nous avons développé un système permettant de sur-exprimer ces deux RCPGs. Afin de s'affranchir des problèmes de toxicité inhérents à l'expression des protéines membranaires en bactérie notre approche de production consiste à adresser les protéines vers les corps d'inclusion d'E. coli grâce à une fusion protéique N-terminale permettant de hauts niveaux d'expression. Après purification en conditions dénaturantes, les protéines sont alors repliées en présence de surfactants originaux, les amphipoles. La validation de cette nouvelle approche pour les récepteurs des chimiokines représente un des objectifs principaux de ce travail. Afin de tester la fonctionnalité des protéines repliées, une série d'outils a été développée : des versions modifiées des chimiokines ont été produites (RANTES pour CCR5 et SDF 1a pour CXCR4). La fonctionnalité des chimiokines a été évaluée au niveau moléculaire et cellulaire. L'interaction entre le récepteur replié en amphipole et son ligand a été testé par résonance de plasmons de surface (SPR). Différents types de surfaces fonctionalisées avec le récepteur de chimiokine replié en amphipole ont été explorés au cours de ce travail. A la fin de ce projet, la production des chimiokines et de leur récepteur a été mise au point. L'accès à ces outils ouvre la voie à de futures études moléculaires telles que la compréhension de la dimérisation du récepteur ou la détermination de la stoechiométrie du complexe. / Chemokine receptors are critical regulators of cell migration in the context of immune surveillance, inflammation and development. The GPCRs (G protein-coupled receptors) CCR5 and CXCR4 are specifically implicated in cancer metastasis and HIV-1 infection. An expression system to over-express these two GPCRs was developed. To overcome the toxicity problem of membrane protein expression in bacterial system, the production approach consists in targeting the proteins towards E. coli inclusion bodies thanks to a N-terminal fusion allowing a high yield expression. After purification under denaturing conditions, these GPCRs were then folded using original polymeric surfactants: the amphipols. The validation of this new approach for the chemokine receptor production is one of the goals of this work. In order to assess the functionality of the folded proteins, series of tools have been developed: engineered chemokine ligands (RANTES for CCR5 and SDF1a for CXCR4) were produced. The functionality of chemokines was evaluated at cellular and molecular levels. Interaction between the receptor folded in amphipols and its ligand was evaluated using Surface Plasmon Resonance (SPR) technique. Several types of surfaces, functionalized with the chemokine receptor/amphipol complex have been explored in this work. At the end of this project the productions of chemokines and their receptors has been set up. These established tools open the way to future studies, at the molecular level, in order to, for instance, investigate receptor dimerization and complex stoichiometry.

Le récepteur à la glycine est un récepteur neuronal qui appartient à la famille des canaux ligand-dépendants «cys-loop». Avec le récepteur ionotrope GABA ils fournissent la neurotransmission inhibitrice rapide dans le SNC des vertébrés grâce à leur perméabilité sélective au Cl-. Les récepteurs à la glycine participent à différents processus physiologiques comprenant le contrôle de l'activité motrice, la respiration, la sensation de douleur inflammatoire, la perception des stimuli visuels et auditifs. Le développement de modulateurs efficaces des récepteurs à la glycine permettra un contrôle précis de leur activité, ce qui est particulièrement important dans le cas des pathologies des récepteurs à la glycine, comme l'hyperekplexie. En utilisant l'analyse électrophysiologique, la mutagenèse dirigée et l'expression de protéines spécifiques dans un système hétérologue, nous avons identifié les acides ginkgoliques et niflumiques comme nouveaux modulateurs de récepteurs de la glycine, caractérisé leur action sur différentes sous-unités du récepteur et déterminé les sites importants pour la potentialisation ou l'inhibition des récepteurs à la glycine par ces composés. Cette approche est très prometteuse et ouvre de nouvelles voies vers des futures actions thérapeutiques. / Glycine receptor is a ligand-gated neuronal receptor that possesses an ion pore permeable for Cl- and represents an important component of inhibitory neurotransmission in CNS of vertebrates. Glycine receptors participate in the control of motor activity, respiration, inflammatory pain sensation, perception of visual and auditory stimuli. Development of efficient modulators of glycine receptors will allow a precise control of their activity, which is especially important in the case of glycine receptor pathologies, such as hyperekplexia. In the present work we have identified ginkgolic and niflumic acids as novel modulators of glycine receptors, characterized their action on different subunits of the receptor and determined the most probable sites of interaction of the compounds with glycine receptors.

Les cellules dendritiques plasmacytoïdes (PDC) représentent une nouvelle entité distincte de cellules dendritiques. Elles peuvent sécréter de grandes quantités d'interféron de type I après stimulation par un virus ou des produits bactériens tels que les CpG ODN grâce à leur expression sélective des Toll-like récepteurs (TLR)7 et 9.<br />Notre laboratoire a récemment développé une lignée de PDC (GEN2.2) à partir de leucémies à PDC (LPDC), qui résistent aux thérapies conventionnelles. Les GEN2.2 partagent la plupart des caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles des PDC normales. Nous avons d'abord utilisé cette lignée comme modèle de LPDC et nous montrons qu'elles sont sensibles à l'apoptose induite par TRAIL (TNF-Related Apoptosis-Inducing Ligand) via l'expression du récepteur DR5, comme la plupart des LPDC, alors que les PDC normales ne le sont pas, ce qui permettrait la mise en place de thérapies des leucémies à PDC utilisant des agonistes de TRAIL.<br />Les PDC normales sont difficiles à isoler ou générer. Nous avons donc ensuite utilisé la lignée GEN2.2 comme modèle de PDC normales. Nous avons ainsi découvert que ces cellules, une fois activées par des ligands des TLR7 et 9, acquièrent une fonction cytotoxique via l'expression de TRAIL et peuvent tuer des cellules tumorales. Les PDC pourraient donc jouer un rôle crucial dans l'éradication des cancers après activation.<br />Enfin, nous avons cherché à préciser les mécanismes moléculaires d'induction de TRAIL dans les PDC après activation par des ligands des TLR7 et 9.<br />L'ensemble des travaux suggère que les PDC pourraient représenter une cible de choix dans le développement de nouvelles approches thérapeutiques anti-tumorales.

Rxry est l’un des récepteurs nucléaires impliqués dans la signalisation à l’acide rétinoïque. L’ablation de Rxry chez les souris provoque le développement de comportements de type dépressifs - désespoir et d’anhédonie. De tels déficits pouvaient être normalisés par des anti-dépresseurs tels que la fluoxetine, suggérant donc l’importance de telles données pour la recherche sur la dépression.Nous avons trouvé que le NAcSh est une structure impliquée dans le contrôle par Rxry des comportements motivés étant donné que la ré-expression de Rxry dans cette structure par le virus normalise les déficits comportementaux chez les souris Rxry-/-. Nous avons démontré que le récepteur Drd2 qui est sous-exprimé dans le NAcSh des souris Rxry-/- est nécessaire dans le contrôle des comportements affectifs étant donné que le blocage des activités du Drd2 par infusion de raclopride dans le NAcSh empêche le rétablissement du phénotype Rxry-/- par le virus AAV2-RxryCette observation est étayée par le rétablissement fonctionnel des déficits comportementaux par injection de virus ou traitement à la fluoxetine qui augmentent l’expression du Drd2 dans le NAcSh chez les souris Rxry-/-. Ces données sont la première démonstration que les récepteurs aux rétinoides sont impliqués dans le contrôle des comportements affectifs chez la souris.Nous avons observé que l’ablation de Rxry provoquent une hyperactivité du NAcSh. Nous avons observé des phénomènes similaires dans un modèle de stresse par défaite sociale. L’existence de telle corrélation dans deux modèles animaux distincts de comportements dépressifs suggère que l’hyperactivité du NacSh pourrait être un phénomène commun sous-tendant la dépression. / Rxry is one of nuclear receptors involved in retinoic acid signalling. Ablation of this receptor in mice leads to development of depressive-like behaviours - despair and anhedonia. Importantly, such deficits could be normalized by antidepressant, fluoxetine chronic treatment, suggesting thus the relevance of such data for research into depression. We identified that NAcSh is a key structure implicated in Rxry control of motivated behaviours as virus mediated re-expression of Rxry in this brain region normalized behavioural deficits of Rxry-/- mice. We demonstrated that dopaminergic D2 receptor – Drd2, which is underexpressed in the NAcSh of Rxry-/- mice is necessary for Rxry control of affective behaviours since blocking of Drd2 activities by infusion of raclopride into the NAcSh prevented AAV2-Rxry mediated rescue of Rxry-/- phenotype. This observation was further supported by functional rescue of behavioral deficits by virus mediated or chronic fluoxetine treatment increase of Drd2 expression in the NAcSh of Rxry-/- mice. Such data provide the first evidence that retinoid receptors are implicated in the control of affective behaviours in mice.We also identified that molecular changes caused by Rxry ablation lead to hyperactivity of the NAcSh. Importantly, we observed similar phenomenon in etiologically different model of depression – social defeat stress model. Existence of such correlation in two distinct animal models of depressive behaviours, suggests that NAcSh hyperactivity might be a common phenomenon underlying depression.

Le phosphate inorganique (Pi) est un minéral essentiel de notre organisme, qui intervient dans la composition des acides nucléiques et des phospholipides, dans la minéralisation des os et des dents, dans la production d’énergie, et dans la régulation des voies de signalisation. L’homéostasie du Pi est étroitement régulée par différents transporteurs, et des anomalies du transport de Pi peuvent avoir des conséquences cliniques sévères. Chez l’homme, ils existent 3 transporteurs de Pi distincts de type SLC (solute carrier) avec une distribution tissulaire large et initialement identifiés en tant que récepteurs de rétrovirus : PiT1/SLC20A1, PiT2/SLC20A2, et XPR1/SLC53A1.Des mutations dans PiT2 sont associées à une maladie rare, la calcification cérébrale primaire familiale (PFBC), caractérisée par des dépôts de phosphate de calcium dans les noyaux gris centraux et par l’expression de troubles neuropsychiatriques. Alors que PiT1 ne semble pas être impliqué dans cette maladie, nous avons découvert que des mutations dans XPR1 étaient présentes chez des patients PFBC, renforçant le lien entre la maladie PFBC et les désordres de l’homéostasie du phosphate.Dans ce travail, nous avons cherché à comprendre comment PiT2 et XPR1, deux transporteurs de Pi mais de flux opposés peuvent conduire à une même maladie. Pour cela, nous avons étudié le lien entre PiT2 et XPR1 dans la régulation du Pi ainsi que les domaines de XPR1 impliqués dans le transport. Nous avons d’abord identifié de nouveaux variants PFBC dans PiT2 et XPR1 et confirmé l'effet délétère de ces mutations sur l’import et l’export. Nous avons pu distinguer des mutations qui abolissaient l’expression en surface de XPR1, et donc indirectement l’export de Pi, alors que d’autres avaient un impact fonctionnel direct sur les transporteurs pourtant présents à la membrane plasmique.L’inactivation de XPR1 dans des cellules haploïdes humaines induit une altération profonde de l’export de Pi sans effet notable sur l’import. De manière surprenante, l’inactivation de PiT2 entraine un effet modéré sur l’import, probablement dû à l'activité complémentaire de PiT1, avec une chute de l’export dépendant de XPR1. Cet effet identifie une boucle de régulation que nous avons montrée être essentielle au maintien des niveaux de phosphate et d’ATP. Ces résultats révèlent que le défaut d’export de phosphate par inactivation de PiT2 et XPR1 est susceptible d’être l’étape-clé qui conduit à une maladie commune, la PFBC.Nous nous sommes concentrés sur cette étape d‘export régulée en étudiant le domaine SPX de XPR1 dans lequel la plupart des mutations PFBC ont été retrouvées. Nous avons identifié la tankyrase (TNK) comme interactant cellulaire, et localisé son site d’interaction à la bordure carboxyle de SPX. Nous avons observé que la délétion de SPX entrainait un défaut d’export de Pi, et que la perte d’interaction de TNK à XPR1 par mutagenèse ponctuelle avait le même effet, suggérant que TNK et SPX sont 2 composants essentiels à l’export de phosphate. Enfin, nous avons identifié de nouvelles mutations de XPR1 à l'extrémité C-terminale qui abolissaient l’export de Pi, et montré que la délétion de ce domaine entrainait un défaut d’expression de XPR1 à la membrane plasmique. Nos résultats indiquent donc que les domaines N- et C-terminaux jouent un rôle clé dans l’export, et donc dans l’homéostasie du phosphate, avec le domaine C-terminal jouant plutôt un rôle dans le trafic en surface de XPR1.L’ensemble de ce travail a permis de documenter de nouvelles mutations PFBC dans les gènes PiT2 et XPR1, de démontrer que ces transporteurs étaient impliqués dans l’homéostasie intracellulaire du phosphate, en dévoilant que l’export de phosphate est vraisemblablement l’étape clé de la PFBC, ouvrant ainsi de nouvelles pistes dans la compréhension de cette maladie. Nous avons également identifié des domaines de XPR1 et un partenaire cellulaire, essentiels à l’export de Pi et/ou au trafic membranaire. / Phosphate (Pi) is a key mineral that participates directly in the synthesis of nucleic acids and membranes, bone and tooth mineralization, energy production, and signal transduction. Pi homeostasis is tightly regulated by transporter-mediated fluxes that adjust Pi concentration in real time, and defect in Pi transport has been associated with several pathologies. In humans, three Pi transporters, which belong to the solute carrier (SLC) superfamily, are widely expressed: PiT1/SLC20A1, PiT2/SLC20A2, and XPR1/SLC53A1. Interestingly, all three were initially identified as receptors for mammalian gammaretroviruses.Mutations in PiT2/SLC20A2 are responsible for a rare neurodegenerative disorder, the primary familial brain calcification (PFBC), characterized by deposits of calcium Pi in the basal ganglia and other regions of the brain, and associated with diverse neuropsychiatric clinical manifestations. While PiT1/SLC20A1 has not been involved in PFBC, we recently identified mutations in XPR1/SLC53A1 as causative for PFBC, thus linking further the disease with cellular Pi homeostasis dysfunction.In this work, we aimed to understand how defects of opposite Pi transport functions lead to PFBC, investigated the relationship between PiT2 and XPR1 in cellular Pi regulation, and studied XPR1 domains in Pi transport. We first identified several PFBC mutations in PiT2/SLC20A2 and XPR1/SLC53A1, and confirmed their impact on Pi import or export, respectively. Some of the mutations altered transporter cell surface expression, resulting in Pi transport impairment, while others did neither alter cell surface expression, nor retroviral receptor functions, confirming that Pi transport function and viral envelope glycoprotein binding can be structurally distinguished.Using single gene knock-out human haploid cells, we showed that depletion of XPR1/SLC53A1 resulted in a dramatic Pi export alteration, with no detectable effect on Pi import, in agreement with Pi exporter function of XPR1. Interestingly, depletion of PiT2/SLC20A2 had little impact on Pi uptake, most likely due to compensatory function of PiT1/SLC20A1, with, however, a surprising impact on Pi export mediated by XPR1. This effect is reminiscent to a regulation loop that we found to maintain both Pi and ATP constant. This results unveil for the first time that Pi export alteration, and not Pi import, is likely to be the common pathophysiological impact of mutations in both PiT2 and XPR1. This would explain the synonymous pathological effects of two transporters that have opposite transport activity.We further explored this regulated phosphate export by characterizing the SPX N-terminal cytoplasmic domain of XPR1, which harbors most of the PFBC mutations. We identified a cellular tankyrase (TNK) as a binding partner and mapped the TNK-binding site to the carboxyl border of SPX; furthermore, we found that mutations that abolished TNK binding resulted in loss of Pi export. Full deletion of SPX domain maintained cell surface expression but altered export, suggesting that both TNK and SPX are essential components for Pi export. Finally, during this work, we identified mutations in the XPR1 C-terminal domain as responsible for PFBC that also impaired Pi export, and showed that deletion of this domain prevented XPR1 cell surface expression. Our results therefore indicate that N- and C-terminal domains of XPR1 play a key role in phosphate homeostasis, the latter domain appearing to exert a more prominent role in XPR1 membrane trafficking and/or folding.