Ce travail consiste à étudier l’expression, le rôle et l’échange des microARNs (miARNs), dans le système nerveux (SN). Les microARNs (miARNs) sont des petits ARNs endogènes non-codants qui exercent une régulation négative sur l’expression desgènes, en s’hybridant sur la région 3’ non-codante des ARNm cibles.Dans un premier, nous avons dévoilé le rôle spécifique du miR-92a, dans lecontrôle de l’expression de la sous-unité GluA1 des récepteurs AMPA, dans un paradigme de plasticité synaptique homéostatique, dans lequel la plasticité synaptique est inhibée.Nous avons ensuite montré, par RNA-Seq que les miARNs sont différentiellement exprimés entre les structures du SN. Cette technologie nous a aussi permis de révéler la présence de nouvelles espèces de miARNs. De plus les résultats suggèrent que l’expression des miARNs (connus et nouveaux) participe à la signature transcriptomique singulière de chacune des structures.Dans un troisième temps, notre travail montre que les miARNs peuvent être échangés entre les cellules du système nerveux via les vésicules extracellulaires (EVs). Le contenu des EVs en miARNs varie en fonction de l’activité neuronale, et ces derniers ont pour cibles prédictives des protéines impliquées dans la régulation de la plasticité neuronale. Nos résultats suggèrent donc que l’échange de miARNs via les EVs est un nouveau mécanisme de modulation de la plasticité neuronale.Enfin, nous proposons un nouvel outil de purification des EVs, qui à l’avenir permettrait de purifier les EVs du SNC selon leur origine cellulaire.Pour conclure, ce travail apporte une meilleure compréhension du rôle des miARNs dans la régulation de la physiologie du SNC. / This work consists in stuying the expression, the role and the transport of microRNAs (miRNAs) in the central nervous system (CNS). microRNAs (miRNAs) are small endogenous non coding RNAs, exerting a negative regulation on gene expression.They inhibit protein translation by hybridization on the 3’ untranslated region of mRNA.First, we have revealed the specific role of miR-92a in the control of the expressionof GluA1, in an homeostatic plasticity paradigm in which the synaptic plasticity is inhibited.Second, by using RNA-Seq technology, we showed that miRNAs are differentially expressed in the different structures of the CNS. Moreover, we have discovered new species of miRNAs. Finally, our results suggest that the miRNA expression (of known and new miRNAs) participate in the singular transcriptomique signature of each structure.Third, we have shown that miRNAs are transported into EVs, and can be exchanged between the cells of the CNS. The miRNA content of EVs varies depending on neuronal activity. Target prediction of these miRNAs includes genes involved in the regulation of neuronal plasticity. Together, our results suggest that the exchange of miRNAs through EVs is a new mechanism involved in the modulation of neuronal plasticity. Finally, we propose a new tool for purifiying EVs depending on their cellular origin.To conclude, this study allows a better understanding of the role of miRNAs in the regulation of the physiology of the CNS.

Au cours d’une infection virale, la survie des cellules dépend d’informations adéquatement distribuées, reçues et traitées, permettant l’établissement d’une réponse antivirale performante. La communication cellulaire est donc essentielle pour permettre la propagation de signaux immuns protecteurs à tout l’organisme.Chez les insectes, la principale réponse antivirale est l’ARN interférent (ARNi), activé lors de la détection d’ARN double brin (ARNdb) d’origine virale. Le mécanisme antiviral de l’ARNi peut être cellulaire ou systémique. Dans la première catégorie, la régulation de l’expression génique est limitée à la cellule dans laquelle l’ARNdb est produit, alors que dans la seconde, cette même régulation s’effectue dans des cellules distinctes de celles produisant l’ARNdb. Chez les insectes, l’ARNi systémique reste très peu décrit.Ma thèse explore le rôle de la protéine de drosophile CG4572/DORA, dans les mécanismes permettant l’établissement de l’ARNi systémique. J’ai également cherché la nature des signaux déclencheurs de cette réponse antivirale. Nous montrons l’existence de deux mécanismes de communication cellulaire permettant la propagation de signaux antiviraux: des vésicules extracellulaires et des nanotubes. Nous mettons en évidence que des vésicules contenant DORA et des fragments d’ARN viraux peuvent se propager dans les mouches en leur conférant une protection antivirale spécifique. Nous montrons également pour la première fois la présence de nanotubes membranaires qui contiennent des protéines de la machinerie ARNi ainsi que DORA.Les mécanismes que nous proposons sont pour la première fois associés à la réponse antivirale chez Drosophila melanogaster. / During viral infection, cell survival will depend on adequately giving, receiving and processing information to establish an efficient antiviral immune response. Cellular communication is therefore essential to allow the propagation of immune signals that will confer protection to the entire organism.The major antiviral defense in insects is the RNA interference (RNAi) mechanism that is activated by detection of viral double-stranded RNA (dsRNA). The antiviral RNAi mechanism can be divided in cell- and non-cell- autonomous. In cell-autonomous RNAi, the silencing process is limited to the cell in which the viral dsRNA is produced. In non-cell-autonomous (systemic) RNAi, the interfering effect occurs in cells different from where the viral dsRNA was produced. In insects the systemic RNAi response remains poorly characterized. My PhD explores the role of the Drosophila CG4572/DORA protein in the establishment of systemic antiviral RNAi. It also investigates the nature of immune signals that trigger the antiviral response. I provide evidence for the existence of two different mechanisms of cell-cell communication that allow the spread of the immune signal: extracellular vesicles and tunneling nanotubes. I describe that DORA-positive extracellular vesicles carry fragments of viral RNAs that can spread and confer specific antiviral protection in flies. I also present the characterization of tunneling nanotubes (TNTs) containing components of the RNAi machinery, DORA and dsRNA and I hypothesize on the use of TNTs in the spread of the immune signal.Both mechanisms of cell-to-cell communication are coupled for the first time to the antiviral response in Drosophila melanogaster.

No description available.

La présente étude visait à identifier, en explorant la fraction protéique des laits de camélidés provenant de plusieurs régions du Kazakhstan, des molécules originales (peptides, protéines) potentiellement responsables des propriétés attribuées au lait de chamelle. Près de 180 échantillons de lait de 2 espèces de camélidés (Camelus bactrianus, C. dromedarius et leurs hybrides) ont été collectés à différents stades de lactation, âge et nombre de vêlages, et soumis à différentes techniques analytiques et approches protéomiques (SDS-PAGE, LC-MS/MS et LC-ESI-MS). Cinquante molécules protéiques correspondant à des variants génétiques, des isoformes issues de modifications post-traductionnelles et d'épissages différentiels, appartenant à 9 familles de protéines (κ-, αs1-, αs2-, β- et γ-CN, WAP, α-LAC, PGRP, CSA / LPO) ont été caractérisées. L’existence de deux isoformes inconnues (i1 et i2) de la caséine αs2 a été observée dans les deux esèces. Ces isoformes sont des variants d'épissage consécutif pour l’un à l’intégration d'une séquence de 27 nucléotides « in frame », codant pour le nonapeptide ENSKKTVDM, dont la présence a été confirmée au niveau génomique, flanquée de motifs canoniques définissant une structure exonique. La seconde isoforme, présente à différents niveaux de phosphorylation compris entre 8P et 12P, comporte un décapeptide supplémentaire (VKAYQIIPNL), révélé par LC-MS/MS, codé par une extension 3 'de l'exon 16. En outre, nous rapportons, pour la première fois à notre connaissance, l’existence d'une isoforme de phosphorylation de la caséine αs2 présentant au moins un résidu S/T phosphorylé n’appartenant pas à la séquence canonique habituelle (S/T-X-A) reconnue par la kinase mammaire, suggérant ainsi l'existence de deux systèmes impliqués dans la phosphorylation des caséines, dans la glande mammaire.S’agissant de la WAP, nous avons identifié chez C. bactrianus un nouveau variant génétique (B), issue d'une transition G => A conduisant à un changement de codon (GTG/ATG) dans la séquence nucléotidique de l’ARNm, qui entraine un changement d’acide aminé en position 12 de la protéine mature (V12M). Un variant résultant de l’usage du site d'épissage canonique, reconnu comme tel chez les autres mammifères exprimant la WAP dans leur lait, a été identifié. La forme majoritaire de la WAP cameline, décrite pour la première fois par Beg et al. (1986) qui présente une insertion de 4 résidus d'acides aminés (56VSSP59) dans le segment peptidique reliant les deux domaines 4-DSC, résulte de l'utilisation d'un site d'épissage cryptique intronique improbable, prolongeant l'exon 3 du gène de 12 nucléotides sur son extrémité 5 '. De plus, nous confirmons que chez les camélidés, l'intron 3 du gène spécifiant la WAP, est un intron rare de type GC-AG, avec un site donneur faible qui s’accompagne d’un effet compensatoire au site consensus de l'exon accepteur.Finalement, en utilisant un protocole optimisé, nous avons isolé les vésicules extracellulaires (VE) dérivés du lait de camélidés présentant les caractéristiques morphologiques, de taille et de contenu en protéines des exosomes. Nous avons identifié un millier de protéines différentes représentant le premier protéome des VE dérivés du lait de chamelle qui semble plus étendu que le protéome du lait de chamelle, incluant notamment les marqueurs associés aux VEs, tels CD63, CD81, HSP70, HSP90, TSG101 et ADAM10. Nous avons également identifié des protéines présentes dans d'autres compartiments du lait. C'est notamment le cas pour les protéines apparentées à Ras, MFG-E8, ou CD9 qui sont également présentes dans les globules gras du lait. Nos résultats suggèrent par ailleurs fortement que les VEs dérivés du lait de chamelle ont des origines cellulaires différentes. / The present study aimed to identify, in exploring the protein fraction of camelid milks from several regions of Kazakhstan, original molecules (peptide, proteins) potentially responsible for the properties attributed to camel milk. Nearly 180 milk samples from two camel species (Camelus bactrianus and C. dromedarius, and their hybrids) we collected at different lactation stage, age and calving number, and submitted to different proven analytical techniques and proteomic approaches (SDS-PAGE, LC-MS/MS and LC-ESI-MS). A detailed characterization of 50 protein molecules, relating to genetic variants, isoforms arising from post-translational modifications and alternative splicing events, belonging to 9 protein families (κ-, αs1-, αs2-, β-; and γ-CN, WAP, α-LAC, PGRP, CSA/LPO) was achieved. We reported the occurrence of two unknown isoforms (i1 and i2) of camel αs2-CN arising from alternative splicing events. Using cDNA-sequencing, i1 was characterized as a splicing-in variant of an in-frame 27-nucleotide sequence, of which the presence at the genome level, flanked by canonic motifs defining an exon 13 encoding the nonapeptide ENSKKTVDM, was confirmed. Isoform i2, which appeared to be present at different phosphorylation levels ranging between 8P and 12P, was shown to include an additional decapeptide (VKAYQIIPNL), revealed by LC-MS/MS, encoded by a 3’-extension of exon 16. In addition, we reported, for the first time to our knowledge, the occurrence of a αs2-CN phosphorylation isoform with at least one phosphorylated S/T residue that does not match with the usual canonic sequence (S/T-X-A) recognized by the mammary kinase, suggesting thereby the existence of two kinase systems involved in the phosphorylation of caseins in the mammary gland.As far as camel WAP is concerned, we identified in C. bactrianus a new genetic variant (B), originating from a transition G => A, leading to a codon change (GTG/ATG) in the nucleotide sequence of cDNA, which modifies a single amino acid residue at position 12 of the mature protein (V12M). In addition, we describe the existence of a splicing variant of camel WAP, arising from an alternative usage of the canonical splice site recognized as such in the other mammalian species expressing WAP in their milk. We also report that the WAP isoform predominantly present in camelids milk, first described by Beg et al. (1986) as displaying an additional sequence of 4 amino acid residues (56VSSP59) in the peptide segment connecting the two 4-DSC domains, results from the usage of an unlikely intron cryptic splice site, extending camel exon 3 on its 5’ side by 12-nucleotides. In addition, we confirm that in the camel gene encoding WAP, intron 3 is a GC-AG intron, with a GC donor site showing a compensatory effect in terms of a dramatic increase in consensus at the acceptor exon position.Finally, using an optimized protocol, we isolated camel milk-derived EVs satisfiying the typical requirements for exosomal morphology, size and protein content. We identified a thousand of different proteins representing the first comprehensive proteome of camel milk-derived EVs that appears wider than camel milk proteome, including markers associated with small extracellular vesicles, such as CD63, CD81, HSP70, HSP90, TSG101 and ADAM10. We also identified proteins present in other milk components. This is particularly the case for lactadherin/MFG-E8, Ras-related proteins or CD9 that have been reported to occur in MFG. Our results strongly suggest that milk-derived exosomes have different cellular origin.

La leishmaniose est une zoonose à transmission vectorielle due au parasite protozoaire Leishmania ; des co-infections avec plusieurs espèces de Leishmania ont également été rapportées. Il a été démontré que les vésicules extracellulaires (VE) de ce parasite jouent un rôle dans l'infection précoce, ainsi que la propagation de la résistance in vitro aux médicaments. Peu de médicaments anti-Leishmania sont disponibles, et la résistance continue de croître chez ce parasite; il est donc impératif de comprendre la propagation de la résistance aux antileishmaniens. Nous avons exploré la capacité des VE xénogéniques de Leishmania à moduler la physiopathologie de l'infection et la sensibilité du parasite aux médicaments après contact in vivo. La co-inoculation de parasites et de VE provenant de souches/espèces de Leishmania présentant divers profils de résistance aux médicaments a été réalisée chez la souris. La physiopathologie et la charge parasitaire ont été suivies, et des tests de sensibilité aux médicaments effectués. Les résultats ont démontré que les VE de Leishmania infantum influencent la physiopathologie de Leishmania major dans le cadre in vivo. Nous avons également constaté que ces VE modulent la sensibilité aux médicaments de L. major après un contact in vivo dans un modèle d'infection précoce, entraînant une diminution significative de la sensibilité à l’antileishmanien antimoine. Nous démontrons ici pour la première fois que les VE des parasites xénogéniques peuvent participer à la propagation de la résistance aux médicaments entre les populations de parasites après un contact in vivo, ce qui pourrait expliquer en partie l'augmentation des taux d'échec des traitements contre Leishmania. / Leishmaniasis is a zoonotic disease caused by the protozoan parasite Leishmania, endemic to 98 countries and territories. There are several manifestations of leishmaniasis, some fatal if left untreated. Furthermore, co-infections with multiple species of Leishmania have also been reported. Extracellular vesicles (EVs) from Leishmania have been demonstrated to play a role in early infection, as well as spread of drug resistance in vitro. Few antileishmanial drugs are available, and drug resistance to those in use continues to grow; as such, there is an urgent need to better understand the spread of Leishmania drug resistance. In this study, the ability of xenogeneic Leishmania EVs to modulate infection pathophysiology and parasite drug sensitivity after in vivo contact was explored. Co-inoculation of parasites and purified EVs from strains/species of Leishmania with contrasting drug resistance profiles was performed in BALB/c mice. Pathophysiology and parasite burden were monitored, and drug-susceptibility testing performed on recovered parasites. Results demonstrated that EVs from Leishmania infantum influence pathophysiology of Leishmania major in in vivo experiments. These EVs were also found to modulate drug sensitivity of L. major after in vivo contact in a 6-hour infection model, leading to a highly significant decrease in susceptibility to antileishmanial antimony. Here it is demonstrated for the first time that EVs from xenogeneic parasites can participate directly in propagating drug resistance between parasite populations after in vivo contact. These findings may help explain current observations of rising rates of Leishmania treatment failure.

Les vésicules extracellulaires nanométriques (nEVs) issues de cellules souches mésenchymateuses (CSMs) et les nanovésicules synthétiques sont au centre de nombreuses recherches pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques en médecine régénérative. La mise en place d’une méthode standardisée pour isoler les nEVs à partir de milieu conditionné de CSMs et de pouvoir les caractériser a été nécessaire. Nous nous sommes concentrés sur leur taille qui se situe entre 30 et 150 nm ainsi que la présence de certains de leur marqueurs membranaires (CD9, CD63 et CD81). Durant ce travail, deux méthodes d’isolement ont été testées. Les résultats obtenus par les analyses physiques (Nanosight®, microscopie électronique à transmission) et biologiques (cytométrie en flux) des différents échantillons ont permis de standardiser la méthode d’isolement des nEVs par centrifugations et ultracentrifugations successives. Ensuite, nous nous sommes intéressés à l’utilisation de ces nEVs sécrétées par les CSMs en culture cellulaire. Il a été mis en évidence que des interactions existent entre ces nEVs et des cellules endothéliales (CEs) in vitro. Ces interactions vont entraîner des modifications dans le comportement cellulaire des CEs en augmentant leur potentiel de formation de réseaux vasculaires. En parallèle de ces travaux sur les nEVs, une étude a été réalisée sur l’utilisation de nanovésicules synthétiques, des nanoliposomes (NLPs), élaborées à partir de lécithine d’agro-ressource (saumon) comme transporteur de TGF-ß1 pour une application en médecine régénérative. Après leur caractérisation physico-chimique, cette étude préliminaire a montré que ces NLPs ne présentent pas de cytotoxicité pour les CSMs in vitro. Il existe un potentiel important d’utilisation des nEVs de CSMs ainsi des NLPs pour développer de nouvelles stratégies innovantes en thérapie « cell-free » dans le domaine de la médecine régénérative / Nanoscale extracellular vesicles (nEVs) derived from mesenchymal stem cells (MSCs) and synthetic nanovesicles are at the centre of many research studies for the development of new therapeutic strategies in regenerative medicine. A standardized method was used to isolate nEVs from conditioned media of CSMs and to characterize them. We focused on their size with a range of 30 to 150 nm and the presence of some of their membrane markers (CD9, CD63 and CD81). During this work, two isolation methods were tested. The results obtained by the physical (Nanosight®, transmission electron microscopy) and biological (flow cytometry) analyses of the different samples allowed to standardize the method of isolation of the nEVs by successive centrifugation and ultracentrifugation. Then, we studied the use of these nEVs derived from MSCs in cell culture. Interactions between these nEVs and endothelial cells (ECs) have been demonstrated in vitro. These interactions lead to changes in the cellular behaviour of ECs by increasing their potential to form vascular networks. In parallel of this work on nEVs, we studied the use of synthetic nanovesicles, called nanoliposomes (NLPs) prepared from agro-resource derived lecithin (salmon) as TGF-β1 transporters for applications in regenerative medicine. After their physicochemical characterization, this preliminary study showed that these NLPs do not exhibit cytotoxicity for MSCs in vitro. There is an important potential for the use of nEVs derived from MSCs as well as NLPs to develop new cell-free therapy innovative strategies in the field of regenerative medicine

Le séquençage à haut débit est une technique très utile pour l’étude des ARN. Pendant mon doctorat, nous l’avons utilisé pour la caractérisation des ARN extracellulaire (ARNex) du plasma humain. Les ARNex du plasma sont retrouvés soit à l’état soluble sous forme de complexes ribonucléoprotéiques (RNP) ou encapsulés au sein de vésicules extracellulaires (VE) de diverses origines (exosomes, microvesicles, …). Dans ce projet, j’ai démontré que le plasma contenait principalement des micro ARN, le fragment hY4 et des ARN ribosomiques dégradés. Par ailleurs, après chromatographie à exclusion de tailles ou par traitement consécutif protéinase K/RNase A, des VE hautement purifiées peuvent être obtenus. Nous ne retrouvons plus en majorité les micro ARN et l’ARN hY4 dans ces échantillons mais plutôt des ARN du microbiote humain, montrant une composition différente entre les ARNex solubles et ceux des vésicules purifiées. Par ailleurs, j’ai également effectué une étude comparative de kits commerciaux qui sont supposés purifier les exosomes par précipitation. La composition en ARN de ces fractions est très similaire au plasma humain total, montrant une forte contamination par les RNP solubles. Ainsi, nous sommes en mesure de proposer un protocole pour l’étude des ARNex dans le cadre de biopsies liquides avec des échantillons cliniques afin de découvrir de potentiels biomarqueurs de diagnostic. Au-delà de la caractérisation d’ARN, le séquençage à haut-débit peut être utilisé pour la détection et quantification des modifications post-transcriptionnelles. Pendant ma thèse, j’ai utilisé le séquençage pour l’analyse des 2’O-méthylation des ARN de transfert chez E. coli par RiboMethSeq. Sous plusieurs conditions de stress (manque de nutriments ou des concentrations non létales d’antibiotiques), certaines 2’O-méthylations montrent une réponse adaptative. Alors que plus de la moitié des 2’O-méthylations en position 18 (Gm18) sont augmentées dans toutes les conditions de stress étudiées, les positions Nm34 montrent un effet opposé avec une diminution dans certains stress (chloramphénicol et streptomycine). Chacun de ces deux comportements peut être relié à un phénomène de régulation cellulaire en réponse au stress : un changement au niveau de la wobble base pourrait être un moyen de réguler la traduction en modifiant l’usage des codons. En ce qui concerne Gm18, son rôle dans l’évasion du système immunitaire inné lors de l’invasion d’un hôte est en cours d’élucidation. / For less than a decade, high-throughput sequencing became a very powerful, sensitive and precise technique for the study of ribonucleic acids. During my PhD thesis, I used this technology for in-depth characterization of the extracellular RNA (exRNA) content of human plasma. exRNA in plasma exists either in a “soluble state” as a component of ribonucleoprotein (RNP) complexes or encapsulated into extracellular vesicles (EV) of diverse origins (exosomes, microvesicles, …). In this project, I demonstrated that whole human plasma contains mostly micro RNA and the fragment of RNA hY4, as well as degraded ribosomal RNA. Moreover, using a rigorous strategy via size exclusion chromatography or consecutive proteinase K/RNase A treatments, highly purified EVs can be obtained. miRNAs and RNA hY4 fragments were not present in majority of samples, demonstrating a huge difference between soluble exRNA and exRNA from purified EVs. The RNA content of these EVs mainly reflects RNA composition of human microbiota. In addition, I also performed a comparative analysis of commercially available “exosome-enrichment” kits which are supposed to purify human exosomes by precipitation. Their RNA composition was found to be almost identical to human plasma, showing strong uncontrolled contamination by soluble RNPs. Based on this study, we were able to propose a protocol for studies in exRNA in the field of liquid biopsies with clinical sample in order to discover new diagnostic biomarkers. Apart from the characterization of RNA, high-throughput sequencing can be used for detection and quantification of RNA post-transcriptional modifications. During my PhD thesis I applied deep sequencing for analysis of transfer RNA (tRNA) 2’-O-methylations in model bacteria (E. coli) using RiboMethSeq. Under several stress conditions, such as starvation and non-lethal antibiotics concentrations, some 2’-O-methylated nucleotides show an adaptive response. While over than half of Gm18 show a global increase under all investigated stress conditions, ribomethylated residues at position 34 show an opposite effect for some antibiotic treatments (chloramphenicol and streptomycin). Each of these dynamic profiles can be linked to cell regulation in response to stress. Change at the tRNA wobble base (position 34) could be a way to regulate translation by modifying the codon usage. Concerning Gm18, its role in the escape from the human innate immune system during host invasion is currently elucidated.

Les vésicules extracellulaires (VE), incluant exosomes et microparticules (MP), vecteurs d’information biologique, peuvent moduler la fonction de cellules cibles. Une élévation du taux de VE circulantes est observée dans les pathologies cardiovasculaires dont l’obésité est l’un des facteurs de risque majeur. Cependant, il existe peu de données concernant la production de VE adipocytaires et leur capacité à moduler le métabolisme des adipocytes. Tout d’abord, nous avons caractérisé de manière morphologique et biochimique les MP et les exosomes adipocytaires. Nous montrons une production accrue de ces VE dans un contexte d’obésité murine. L’analyse protéomique des VE adipocytaires révèle un enrichissement spécifique des MP et des exosomes en protéines clé du métabolisme énergétique et de l’inflammation, respectivement. Dans une seconde partie, nous avons étudié l’effet de MP lymphocytaires portant le morphogène Hedgehog (MPHh+) sur la différenciation adipocytaire. A l’instar d’une activation classique de la voie de signalisation Hh, les MPHh+ inhibent l’adipogenèse. Bien que dépendant du récepteur Smoothened (Smo), cet effet inhibiteur est indépendant des facteurs de transcription Gli. Nous montrons que les MPHh+ activent un axe anti-adipogénique Smo/Lkb1/Ampk pouvant être stimulé par un nouvel agoniste de Smo, le GSA-10. Nos résultats démontrent, d’une part, la capacité des adipocytes à sécréter des VE, et d’autre part, le potentiel fonctionnel des MPHh+ à inhiber l’adipogenèse par une voie de signalisation Hhnon-canonique. Les VE pourraient contribuer aux dysfonctions métaboliques associées à l’obésité en véhiculant des messages métaboliques à l’échelle de l’organisme. / Extracellular vesicles (EV), including microparticles (MP) and exosomes, are able to modulate target cell function through exchange or transfer of biological material. Although EV are present in the blood of healthy individuals, an elevated quantity of circulating EV is associated with cardiovascular diseases, which obesity is a major cardiovascular risk factor. Nevertheless, few studies have reported the ability of adipocytes to release EV and their implication in adipose tissue metabolism. First of all, we could determine morphological and biochemical features of adipocyte-derived exosomes and MP through a combination of methods. We were able to demonstrate an increase in adipocyte EV production in a murine model of obesity. Proteomic analysis of adipocyte EV further revealed a specific enrichment of proteins crucial for glucose and lipid metabolism and related to inflammation in MP and exosomes respectively. We then evaluated the ability of lymphocytes-derived MP harboring the Sonic Hedgehog morphogen to control adipocyte differentiation. Activation of the Hedgehog canonical pathway inhibited adipogenesis, as did MPHh+. Surprisingly, although Smo dependent, inhibitory potential of such MP did not involve the Gli transcription factors. We show that MPHh+ inhibit adipocyte differentiation through a Smo/Lkb1/Ampk axis as does a new agonist of Smo, GSA-10. Our results demonstrate, on one hand, the ability of adipocyte to release EV and on the other hand, the capacity of MPHh+ to control adipogenesis through a non-canonical Hh signaling pathway. In conclusion, EV might contribute to obesity related metabolic dysfunctions through systemic regulation of metabolic pathways.

La pollution atmosphérique est un problème de santé publique. En 2013, le Centre International de Recherche sur le Cancer a classé la pollution de l'air, ainsi que les particules fines (PM₂.₅), de taille inférieure à 2,5 µm, comme cancérogène de groupe I pour l'homme. Les PM₂.₅ ont la capacité de pénétrer en profondeur dans l'appareil respiratoire. En se déposant au niveau des alvéoles pulmonaires, elles entraînent une réponse inflammatoire importante notamment via la libération de médiateurs de l'inflammation et des vésicules extracellulaires (EV) par les cellules immunitaires infiltrantes ou résidentes. Dans ce contexte, ce projet de thèse comportait deux objectifs majeurs : i) déterminer les caractéristiques chimiques des PM₂.₅ collectées en milieu industrialo-urbain, en identifier les origines et la variabilité saisonnière de leur composition chimique ; ii) étudier la réponse et les EV produites par les macrophages suite à l'exposition aux PM₂.₅ et observer les effets des EV sur les cellules pulmonaires.Pour cela, des macrophages primaires ont été exposés aux PM₂.₅ prélevées à Dunkerque et leur réponse cellulaire (stress oxydant, inflammation, polarisation, miARN) a été mesurée. Les EV produites en réponse à cette exposition ont été isolées et caractérisées. Enfin, des cellules épithéliales pulmonaires, les BEAS-2B, ont été exposées aux EV libérées en réponse à l'exposition aux PM₂.₅ et les effets de cette exposition (inflammatoire, stress oxydant, miARN) ont été mesurés. Nous avons mis en évidence une inflammation et une réponse anti-oxydante dans les macrophages, ainsi qu'une modification de leur polarisation. Les PM₂.₅ entrainent une libération plus importante d'EV. / Air pollution is a major public health problem. In 2013, The International Agency for Research on Cancer classified air pollution and fine particle (PM₂.₅), with size lower than 2.5 µm, as carcinogenic to humans (group I). PM₂.₅ are able to penetrate deeply in lungs. When PM₂.₅ settle in pulmonary alveolar, they lead to strong inflammatory response, with inflammatory mediators ans extracellular vesicles release by infiltrating or resident immune cells. In this context, this thesis included two major aims : i) evaluate the physico-chemical characteristics of PM₂.₅ sampled in an industrial-urban site, identify their origin and study the seasonal variability of their composition ; ii) investigate the cellular response and EV produced by macrophages in response to PM₂.₅ and study EV's effects on epithelial cells. To achieve this, macrophages are exposed to PM₂.₅ collected in Dunkerque, and cellular response (oxidative stress, inflammation, polarization, miRNA) was quantified. EV released in response to PM₂.₅ exposition was isolated and characterized. Finally, epithelial cells, BEAS-2B, are exposed to EV released by exposed and non exposed macrophages to evaluate effects from this exposure (inflammation, oxidative stress, miRNA). We observed inflammation and anti-oxidant response in macrophages after PM₂.₅ exposure, as well as polarization modification. PM₂.₅ lead to increased number of EV by macrophages.

In open angle glaucoma, dysfunction of the trabecular meshwork (TM) results in impaired aqueous humour outflow leading to an elevated intraocular pressure (IOP) that underlies optic nerve damage and irreversible blindness. Currently, no curative treatment is available for the disease. Indeed, most pharmacological and surgical interventions usually provide only temporary relief from elevated IOP while little progress has been made in targeting the root cause of this disease: correcting the dysfunctional TM. In this context, we hypothesized that regeneration/refunctionalization of the TM may represent an effective therapeutic option to halt disease progression or even reverse the pathologic process. We previously demonstrated in a rat model of glaucoma that the injection of mesenchymal stromal cells (MSCs) cultured under hypoxic conditions or their conditioned media (MSC-CM) into laser-damaged TM area results in tissue regeneration. Injection of MSC or conditioned media in our glaucoma model led to activation and proliferation of ocular progenitor cells culminating in TM regeneration and a decrease in IOP. However, the mechanistic basis for this regenerative process remained elusive. Thus, the aim of this thesis is to elucidate the mechanistic basis of MSC secretome-mediated TM regeneration and the subsequent decrease in IOP. We now demonstrate that injection of hypoxic MSC-CM into laser-induced glaucomatous eyes resulted in massive immune cell recruitment. We also demonstrate that these hypoxic MSC-CM conditioned cells produced pro-regenerative factors in vitro and in vivo. Next, employing a proteomic approach, we identified and verified the pro-regenerative effect of several factors secreted by hypoxic MSC-CM recruited cells, which in turn induced the activation/proliferation of ocular progenitor cells leading to TM regeneration and decreased IOP. Upon individual injection of the purified factors into glaucomatous rat eyes, we observed a partial and delayed but significant decrease in IOP that correlated with an increase in the activation and proliferation of neuronal progenitor cells in the TM area. The co-injection of these factors resulted in a significant decrease in IOP compared with individual factor injection. Importantly, this drop in IOP was associated with restoration of retinal functionality, thus demonstrating the importance of these factors in the TM regeneration process and disease control. The findings presented in this thesis provide a novel acellular therapeutic approach for glaucoma treatment via in situ TM regeneration. Moreover, the knowledge gained here could have a lasting impact on how we induce tissue regeneration in other degenerative diseases and lead to novel therapeutic advances in regenerative medicine. / Dans le glaucome à angle ouvert, le dysfonctionnement du trabéculum (TM), un tissu nécessaire à la filtration de l'humeur aqueuse, entraîne une élévation de la pression intraoculaire (PIO). Ceci cause des lésions au niveau du nerf optique et une cécité irréversible. Présentement, aucun traitement curatif n'a été développé pour cette maladie. Nous émettons l'hypothèse que la régénération et re-fonctionnalisation du trabéculum peut représenter une option thérapeutique efficace pour arrêter ou inverser la progression de la maladie dans de nombreux cas de glaucome. Nous avons précédemment démontré les effets régénérateurs des cellules mésenchymateuses (MSCs) et de leurs milieux conditionnés par l'hypoxie (MSC-CM) dans la régénération du TM suite à un dommage par laser. Ce processus a conduit à l'activation et à la prolifération des cellules progénitrices oculaires résultant en une diminution de la PIO dans un modèle de glaucome induit par laser chez le rat. Cependant, la base mécanistique de ce processus de régénération reste encore inconnue. Ainsi, le but de cette thèse de recherche est d'élucider cette base mécanistique de la régénération du TM médiée par le sécrétome des MSC et la diminution subséquente de la PIO. À cette fin, l'injection de MSC-CM hypoxique dans les yeux glaucomateux induits par laser a entraîné un important recrutement de cellules immunitaires. Sous l’action du MSC-CM, ces cellules produisent des facteurs pro-régénératifs in vitro et in vivo. Ensuite, nous avons utilisé une approche protéomique et vérifié l'effet pro-régénératif des facteurs sécrétés par ces cellules exposées au MSC-CM hypoxique, sur l'activation et la prolifération des cellules progénitrices oculaires et la PIO. Lors de l'injection de ces facteurs chez le rat glaucomateux, nous avons observé une augmentation significative de l'activation et de la prolifération des cellules progénitrices neuronales présentes dans la zone du TM, résultant en une diminution de la PIO. De plus, l’injection combinée de ces facteurs résulte en une diminution synergique importante de la PIO. Cette baisse de la PIO était associée à une restauration de la fonction rétinienne, démontrant ainsi l'importance de ces facteurs dans le processus de régénération du TM et de contrôle de la maladie. Les résultats présentés dans cette thèse pourraient amener à une nouvelle approche thérapeutique acellulaire pour le traitement du glaucome via la régénération du TM. De plus, les connaissances acquises au cours de cette thèse pourraient avoir un impact durable sur la manière d’aborder la régénération tissulaire dans d'autres maladies dégénératives et amener des avancées thérapeutiques nouvelles en médecine régénératrice