Search

Le vieillissement entraîne plusieurs changements au niveau de la fonction musculaire qui peuvent mener à une perte de la masse musculaire et de sa fonction qu’on appelle sarcopénie. La sarcopénie entraîne une augmentation du risque de chutes et d’hospitalisations qui nuit à la qualité de vie des personnes âgées. Le vieillissement de la population représente un enjeu important au sein de la société en raison de son impact socioéconomique élevé. Plusieurs facteurs contribuent à ce déclin observé au cours du vieillissement, mais un des éléments clés qui y contribue sont des altérations de la jonction neuromusculaire (JNM). La JNM est une synapse tripartite composée de la terminaison nerveuse présynaptique, de la fibre musculaire postsynaptique et des cellules de Schwann périsynaptiques (CSPs), des cellules gliales. Les CSPs jouent un rôle essentiel dans la maintenance, la modulation de la transmission et de la plasticité synaptique et la réparation de la JNM. Plusieurs études effectuées chez le murin ont démontré que la JNM présente des altérations telles que de la dénervation, de la fragmentation du postsynaptique et des signes de modulation et de réparation gliaux au cours du vieillissement. Ces altérations contribuent aux déficits de la fonction neuromusculaire observés lors du vieillissement. La JNM humaine demeure cependant sous-étudiée, particulièrement en considérant sa structure tripartite. Afin de mieux comprendre le vieillissement neuromusculaire chez l’humain, des biopsies du Vastus lateralis ont été effectuées chez 4 jeunes adultes (23-28 ans) et 5 personnes âgées (60-75 ans) sains et actifs. Un marquage immunohistochimique a été effectué sur les biopsies afin d’identifier les trois composantes de base de la JNM et le type de fibre, puis visualiser en microscopie confocale. Des mesures fonctionnelles ont également été prélevées pour chacun des participants âgés. L’analyse des JNMs a permis de démontrer qu’une instabilité de l’innervation de même qu’une relation tripartite divergente se développe avec l’âge. Ces altérations corrèlent également avec un déficit fonctionnel. Dans l’ensemble, notre étude présente des altérations de la JNM humaine au cours du vieillissement ayant un impact sur la fonction neuromusculaire. Elle pourrait permettre de mieux comprendre les mécanismes à la base du vieillissement neuromusculaire pour développer des stratégies d’intervention thérapeutiques efficaces pour limiter l’impact du vieillissement., Several changes occur in muscular function in aging which can lead to a loss of muscle mass and function called sarcopenia. Sarcopenia can lead to an increased risk of fall and hospitalization and to a poor quality of life. Aging of the population represents an important societal issue due to its high socioeconomic impact. Many factors contribute to the decline of muscular function seen in aging, but alterations of the neuromuscular junctions are a key element leading to sarcopenia. The NMJ is a tripartite synapse composed of the presynaptic nerve terminal, the postsynaptic muscle fiber as well as perisynaptic Schwann cells (PSC), glial cells. PSCs play a key role in maintenance, modulation of synaptic transmission and plasticity as well as repair of the NMJ. Several rodent studies have shown that the NMJ present alterations such as denervation, fragmentation of the postsynaptic and glial-related signs of modulation and repair in aging. These alterations contribute to the neuromuscular deficits observed in aging. However, the NMJ remain widely understudied, particularly when considering its tripartite structure. In order to get a better understanding of neuromuscular aging in humans, biopsies form the Vastus lateralis were performed on 4 young (23-28 years old) and 5 older (60-75 years old) healthy and physically active men. Immunohistochemistry labelling of the NMJ’s main components and type of fibers was performed and then imaged using confocal microscopy. Functional assessment was also measured for each older adult. Analysis of NMJs revealed an instability in the innervation as well as a divergent tripartite relationship in older individuals. These alterations also correlated with neuromuscular deficits. Taken altogether, our study highlights alterations of the NMJ in aging leading to altered neuromuscular function. This could lead to a better understanding of the underlying mechanisms leading to sarcopenia and to develop better therapeutic strategies to limit its impact during aging.

Tout au long de la vie d’un organisme, l’architecture du système nerveux est mise à l’épreuve par des processus de maturation, de croissance, de stress mécaniques et de vieillissement. Bien que certaines molécules de maintenance de l’organisation des ganglions et fascicules neuronaux aient été identifiés chez le nématode C. elegans, les mécanismes assurant la protection à long terme de l’architecture du système nerveux restent mal compris. Chez les mutants de maintenance neuronale sax-7/L1CAM, certaines structures neuronales se développent initialement normalement, mais se désorganisent avec le temps. Un criblage génétique effectué au laboratoire a indiqué l’implication du gène mig-6/Papiline dans la maintenance neuronale: la perte de fonction de mig-6 supprime la désorganisation neuronale progressive des mutants sax-7. De plus, l’organisation neuronale des mutants mig-6 est mieux préservée dans un contexte de stress mécanique que chez le type sauvage. Un équilibre entre l'adhésion cellulaire et la flexibilité du milieu semble donc clé. Par ailleurs, les cellules gliales sont en relation étroite avec les neurones, mais leur implication dans la maintenance neuronale reste inexplorée. Ainsi, lors de ces travaux, la question principale est d’étudier la contribution de la matrice extracellulaire et de cellules gliales dans un contexte de maintenance de l’architecture du système nerveux chez C. elegans. Les résultats révèlent que MIG-6/Papiline régule l’état de la matrice extracellulaire en modifiant l’organisation du collagène IV, un composant abondant et conservé des membranes basales. Cette modification du collagène IV semble compenser les défauts d’adhésion cellulaire présents chez les mutants de maintenance sax-7/L1CAM et contrer un déplacement des ganglions neuronaux lors d’un stress mécanique accru. L’exploration de cellules gliales en contexte de maintenance neuronale a mis en évidence certains défauts des mutants de maintenance sax-7/L1CAM. Comprendre les principes généraux du maintien de l'architecture et de la connectivité neuronale pourrait aider à identifier des facteurs clés influençant l'apparition et la progression de neuropathologies., Throughout life, the architecture of the nervous system is challenged by processes of maturation, growth, mechanical stress and aging. Although neuronal maintenance mechanisms of ganglia and fascicles organization involving conserved factors have been identified in the nematode C. elegans, little is known about processes that aim for the long-term protection of the nervous system architecture. In sax-7/L1CAM neuronal maintenance mutants, some neuronal ganglia and fascicles initially develop normally, but become disorganized over time. A genetic screen performed in the laboratory indicated the involvement of mig-6/Papilin in neuronal maintenance: loss of mig-6 function suppresses progressive neuronal disorganization in sax-7 mutants. Moreover, the neuronal organization of mig-6 mutants is better preserved under mechanical stress than in the wild-type strain. A balance between the adhesion of neurons to their environment and the flexibility of the surrounding extracellular matrix thus seems of importance. Furthermore, glial cells are closely related to neurons, but their involvement in the maintenance of the organization of neuronal structures remains unexplored. The main question of this work is to study the contribution of the extracellular matrix and of two types of glial cells in the context of maintenance of the nervous system architecture in C. elegans. Our results reveal that MIG-6/Papilin regulates the state of the extracellular matrix by altering the organization of collagen IV, an abundant and conserved component of basement membranes, thus compensating for cell adhesion defects in sax-7/L1CAM maintenance mutants and counteracting a neural ganglia displacement upon increased mechanical stress. Our exploration of glial cells in the context of neuronal maintenance also revealed defects in sax-7/L1CAM maintenance mutants. Understanding the general principles of maintenance of neuronal architecture and connectivity could help identify key factors influencing the onset and progression of neuropathologies.

In the dorsal horn (DH) of the spinal cord, inhibitory synaptic transmission plays a key role in the processing of nociceptive information. This inhibition can display plastic changes linked with hyperalgesia and allodynia associated with neuropathic pain. In the DH, NMDA receptors are recruited following a nerve injury. Although their role in plastic phenomenon is well established, little is known about their involvement in spinal inhibition plasticity. My research project aims at studying the effect of NMDA receptor activation on spinal synaptic inhibition in a normal state and during neuropathic pain. To do so we used an electrophysiological approach on acute spinal cord slices of adult mice. Results obtained allow a better understanding of the mechanism underlying the modulation and plasticity of inhibitory transmission within the spinal nociceptive network.; Dans les cornes dorsales (CD), la transmission synaptique inhibitrice joue un rôle clef dans le traitement des informations nociceptives. Cette inhibition peut subir des changements plastiques menant à des symptômes d’hyperalgésie et d’allodynie liés aux douleurs neuropathiques. Dans les CD, les récepteurs NMDA sont recrutés suite à une lésion nerveuse, bien que leur rôle dans les phénomènes de plasticités de la synapse excitatrice soit bien étudié, leur implication dans la plasticité de l’inhibition spinale reste peu connue. Mon projet de thèse a visé à déterminer l’effet de l’activation des récepteurs NMDA sur l’inhibition synaptique spinale en condition normale et en condition de douleur neuropathique. Pour cela nous utilisons des approches d’électrophysiologies sur tranches aiguës de moelle épinière de souris adultes. Les résultats obtenus ont permis d'améliorer la compréhension des mécanismes de modulation et plasticité de l’inhibition au sein du réseau nociceptif spinal.

Diabetic retinopathy (DR) remains the first cause of visual loss in the age-working population in industrialized countries, and current treatments of the disease are not fully satisfying. Growing evidences indicate that Müller glia cells (MGCs) activation is involved in DR formation and may occur early, even before any vascular changes. Glucose may not be the only factor leading to inflammatory and vascular changes in DR, and recent studies demonstrated the role of dyslipidemia and fatty acids in this disease. We aimed to investigate MGCs inflammatory and angiogenic response to high glucose and high lipid exposure. In this work, we described for the first time the production of Müller cells from reprogrammed induced pluripotent stem iPS (hiMGCs) from different origins, and assayed their response to DR-relevant stress to evaluate their potential use in disease modeling approaches. Using a transcriptomic approach, we showed that unstimulated hiMGCs express 18 key MGCs proteins at similar levels to post-mortem human retina. Similar to primary MGCs, hiMGCs poorly respond to glucose but respond to high lipid exposure by up-regulating their inflammatory and angiogenesis reactions. Finally, we showed that PA stimulated hiMGCs secrete angiogenic factors related to DR such as VEGF, IL-8, IL-1ß and ANGPTL4 and have a pro-angiogenic activity ex-vivo. Taken together, these hiMGCs represent an extremely valuable tool to better understand mechanisms of complex diseases and for the development of new therapeutics. In particular, hiMGCs can be generated from donors and easily expanded to be used in high-throughput drug screens.; La rétinopathie diabétique (RD) reste la première cause de cécité dans la population active dans les pays industrialisés et les traitements actuels ne sont pas totalement satisfaisants. De nombreuses études ont démontré l’implication précoce de l’activation des cellules gliales de Müller (CGMs) dans la survenue de la RD, même avant l’apparition des lésions vasculaires. Par ailleurs, le glucose ne serait pas le seul facteur impliqué dans ces modifications vasculaires et inflammatoires, et des études récentes ont montré le rôle de la dyslipidémie et des acides gras dans la RD. L’objectif de ce travail était d’évaluer la réaction inflammatoire et angiogénique des CGMs en réponse à l’hyperglycémie et l’hyperlipidémie. Dans ce travail, nous avons tout d’abord décrit la première production de CGMs à partir de cellules souches pluripotentes de différentes origines (hiMGCs), puis évaluer leur réponse aux différents stimuli de la RD. L’étude de la transcriptomique a montré que les hiMGCs exprimaient 18 protéines clé des CGMs. Tout comme les CGMs primaires, les hiMGCs répondent peu à l’hyperglycémie mais sont très activées par l’exposition aux acides gras, notamment le palmitate. Enfin, nous avons montré que le palmitate stimulait la sécrétion par les hiMGCs de facteurs pro-angiogéniques, tels que le VEGF, l’IL-8, l’IL1 ß et ANGPTL4 et que les hiMGCs exposées au palmitate exerçaient une activité pro-angiogénique ex-vivo. Ainsi, ces hiMGCs, qui peuvent être générées à partir de donneurs sains et facilement multipliées représentent un outil fiable pour mieux comprendre les mécanismes complexes impliqués dans la RD et pour le développement de nouvelles thérapeutiques.

Diabetic retinopathy (DR) remains the first cause of visual loss in the age-working population in industrialized countries, and current treatments of the disease are not fully satisfying. Growing evidences indicate that Müller glia cells (MGCs) activation is involved in DR formation and may occur early, even before any vascular changes. Glucose may not be the only factor leading to inflammatory and vascular changes in DR, and recent studies demonstrated the role of dyslipidemia and fatty acids in this disease. We aimed to investigate MGCs inflammatory and angiogenic response to high glucose and high lipid exposure. In this work, we described for the first time the production of Müller cells from reprogrammed induced pluripotent stem iPS (hiMGCs) from different origins, and assayed their response to DR-relevant stress to evaluate their potential use in disease modeling approaches. Using a transcriptomic approach, we showed that unstimulated hiMGCs express 18 key MGCs proteins at similar levels to post-mortem human retina. Similar to primary MGCs, hiMGCs poorly respond to glucose but respond to high lipid exposure by up-regulating their inflammatory and angiogenesis reactions. Finally, we showed that PA stimulated hiMGCs secrete angiogenic factors related to DR such as VEGF, IL-8, IL-1ß and ANGPTL4 and have a pro-angiogenic activity ex-vivo. Taken together, these hiMGCs represent an extremely valuable tool to better understand mechanisms of complex diseases and for the development of new therapeutics. In particular, hiMGCs can be generated from donors and easily expanded to be used in high-throughput drug screens.; La rétinopathie diabétique (RD) reste la première cause de cécité dans la population active dans les pays industrialisés et les traitements actuels ne sont pas totalement satisfaisants. De nombreuses études ont démontré l’implication précoce de l’activation des cellules gliales de Müller (CGMs) dans la survenue de la RD, même avant l’apparition des lésions vasculaires. Par ailleurs, le glucose ne serait pas le seul facteur impliqué dans ces modifications vasculaires et inflammatoires, et des études récentes ont montré le rôle de la dyslipidémie et des acides gras dans la RD. L’objectif de ce travail était d’évaluer la réaction inflammatoire et angiogénique des CGMs en réponse à l’hyperglycémie et l’hyperlipidémie. Dans ce travail, nous avons tout d’abord décrit la première production de CGMs à partir de cellules souches pluripotentes de différentes origines (hiMGCs), puis évaluer leur réponse aux différents stimuli de la RD. L’étude de la transcriptomique a montré que les hiMGCs exprimaient 18 protéines clé des CGMs. Tout comme les CGMs primaires, les hiMGCs répondent peu à l’hyperglycémie mais sont très activées par l’exposition aux acides gras, notamment le palmitate. Enfin, nous avons montré que le palmitate stimulait la sécrétion par les hiMGCs de facteurs pro-angiogéniques, tels que le VEGF, l’IL-8, l’IL1 ß et ANGPTL4 et que les hiMGCs exposées au palmitate exerçaient une activité pro-angiogénique ex-vivo. Ainsi, ces hiMGCs, qui peuvent être générées à partir de donneurs sains et facilement multipliées représentent un outil fiable pour mieux comprendre les mécanismes complexes impliqués dans la RD et pour le développement de nouvelles thérapeutiques.

Retinal vascular disorders such as retinopathy of prematurity (ROP), diabetic retinopathy or age-related macular degeneration represent the first cause of vision loss at all ages in industrialized countries. Many epidemiological or animal studies have shown the involvement of polyunsaturated fatty acids (PUFA) in the regulation of vascular development and more specifically the beneficial properties of omega 3 PUFA (n-3 PUFA) against pathological vascularization. Those PUFA are esterified on glycerophospholipids (GP). GP are the primary constituents of the lipid bilayer of cell membranes. PUFA can be also esterified on a specific class of GP, called plasmalogens. Plasmalogens are characterized by the presence of a vinyl ether linkage at the sn-1 position of glycerol instead of an ester linkage as seen in other GP. PUFA are released from plasmalogens by a calcium-independent phospholipase (iPLA2). Free PUFA can be converted into biologically active metabolites. Plasmalogens may have an impact on the development and the maturation of retinal vascular network through the PUFA they release through the control of astrocyte template formation prior to vessel formation. Astrocytes and Müller cells are macroglials cells providing physical and metabolic supports to the retina. Müller cells are key actors of the retinal lipid metabolism. The aim of this work was to evaluate the involvement of plasmalogens in Müller cells and astrocytes metabolism as well as in the ability of these cells to communicate. On one hand, we have studied the effects of a decrease in plasmalogen biosynthesis and/or in iPLA2 activity on Müller cell physiology. Müller cells express a biosynthesis key enzyme of plasmalogen and reducing the biosynthesis of plasmalogens affects Müller cell ability to migrate through the ERK1/2 MAPK signalling. In a second series of studies, we studied the repercussions of such modifications on Müller cell physiology on their ability to communicate with retinal astrocytes through calcium signalling. Our results suggest that affecting plasmalogen metabolism in Müller cells alters the communication between astrocytes and Müller cells. Finally, and in order to investigate whether plasmalogen metabolism may be modified in a human disease displaying abnormal retinal vascular development, we performed a lipidomic study of circulating lipids in infants affected by retinopathy of prematurity. ROP was characterized by the accumulation of n-6 PUFA at the expense of n-3 PUFA, these changes being associated to plasmalogens. All these experiments confirm the importance of lipid metabolism, and especially plasmalogens, on the retina functioning., Dans les pays industrialisés, les pathologies oculaires à composante vasculaires, que ce soit la rétinopathie du prématuré (ROP), la rétinopathie du diabétique ou la dégénérescence lié à l’âge, représentent la première cause de cécité respectivement chez l’enfant, l’adulte et la personne âgée. Plusieurs études sur l’homme ou sur des modèles animaux ont souligné le rôle crucial joué des acides gras polyinsaturés (AGPI) au cours de ces rétinopathies et notamment l’action préventive des acides gras polyinsaturés oméga 3 (AGPI n-3) sur l’angiogenèse pathologique. Ces AGPI sont estérifiés dans les glycérophospholipides constituant les membranes cellulaires. On les retrouve également dans une classe particulière de glycérophospholipides, les plasmalogènes. La particularité des plasmalogènes réside dans leur liaison vinyl-éther en position sn-1 au lieu d’une liaison ester dans les autres glycérophospholipides. Les AGPI sont libérés des plasmalogènes par une phospholipase indépendante au calcium, la iPLA2, pour devenir des métabolites actifs. Les plasmalogènes via la libération des AGPI joueraient un rôle dans la mise en place et la maturation du réseau vasculaire rétinien et ce, notamment grâce à la bonne mise en place du réseau astrocytaire. Les astrocytes et les cellules de Müller sont les cellules macrogliales qui servent de soutien physique et métabolique à la rétine. De plus, les cellules de Müller participent au métabolisme des lipides. L’objectif de ce travail de thèse a été d’évaluer l’implication des plasmalogènes dans le métabolisme des cellules de Müller et des astrocytes mais aussi dans la communication entre ces cellules macrogliales. Nous avons également étudié le profil lipidique d’enfants prématurés pour mettre en évidence de potentielles altérations du métabolisme des plasmalogènes chez des nouveau-nés développant une rétinopathie à composante vasculaire, la rétinopathie du prématuré (ROP). Pour ce faire nous avons étudié les effets d’une diminution en plasmalogènes et/ou en iPLA2 sur des cellules de Müller en culture primaire après avoir préalablement vérifié l’expression de l’enzyme clef de la biosynthèse des plasmalogènes. Nous avons ensuite étudié les effets d’une diminution des teneurs en plasmalogènes sur la communication calcique entre les cellules de Müller et les astrocytes. Nos résultats ont montré que les cellules de Müller expriment l’enzyme-clé de synthèse des plasmalogènes et que ces cellules sont plus riches en plasmalogènes que la rétine entière. Les plasmalogènes seraient impliqués dans le contrôle de la migration des cellules de Müller par l’action de la voie ERK1/2 MAPK. Ces effets ne semblent pas passer par la libération des AGPI. De plus nos résultats suggèrent une dégradation de la communication entre les astrocytes et les cellules de Müller en cas de diminution des teneurs en plasmalogènes dans les cellules de Müller. Enfin chez l’homme nous avons mis en évidence une accumulation des AGPI n-6 au détriment des AGPI n-3 dans les érythrocytes des enfants développant une rétinopathie du prématuré et inversement dans le groupe d’enfants prématuré contrôle. L’ensemble de ces travaux confirme l’importance du métabolisme lipidique, et plus particulièrement celui des plasmalogènes, sur le fonctionnement de la rétine.

National audience

Responsable : Christian Giaume Dans le système nerveux central, les connexines, protéines constituantes des jonctions communicantes (JCs) ou gap junctions et des hémicannaux, sont exprimées en grande quantité dans les cellules gliales, en particulier dans les astrocytes. Les travaux de notre équipe portent principalement sur différents aspects des propriétés et des rôles de ces protéines dans les interactions que les cellules gliales établissent avec les neurones et le système vasculaire que ...

Our biomimetic approach allowed the regeneration of a whole tooth. Using embryonic dental cells, a two-steps protocol allowed crown formation in vitro and, after implantation, functional cells differentiation, initiation of root formation and tooth vascularization. However, the teeth were not innervated, which led to complementary experiments:- The co-implantation of cell re-associations with a trigeminal ganglion allowed axonal growth around the forming teeth, but not in the dental mesenchyme. - To try to solve this point, axonal regeneration was tested in immunodepressed conditions, using cyclosporin A (CsA). In these conditions, nerve fibers entered the dental pulp and reached odontoblasts. However, CsA shows multiple effects, including direct ones on nerve growth. - Co-implantations were performed in immunocompromised Nude mice allowed axons to reach the odontoblast layer, thus showing that immunomodulation is sufficient.- Axons in the dental mesenchyme interfere with several functions by interacting with neighbor cells. Relationships between axons and other cells (odontoblasts, endothelial cells, pericytes and glial cells) were analyzed in the peridental and dental mesenchymes of implanted reassociations and compared to the physiological situation in developing molars at similar stage. This work describes conditions allowing the innervation of engineered teeth. Preliminary encouraging attempts have been made to replace CsA by using stem cells., Notre approche biomimétique permet de régénérer une dent entière. Un protocole en deux étapes à partir de réassociations de cellules dentaires embryonnaires permet le développement de la couronne in vitro et, après implantation, la différenciation fonctionnelle des cellules, l’initiation du développement radiculaire et la vascularisation dentaire. Cependant, l’absence d’innervation a nécessité des expériences complémentaires :- La co-implantation de réassociations cellulaires avec un ganglion trigéminal permet la croissance d’axones autour de la dent formée, mais pas dans le mésenchyme dentaire.- Pour tenter de résoudre ce problème, la régénération axonale a été testée dans un contexte immunodéprimé en utilisant la cyclosporine A (CsA). Dans ces conditions, des fibres nerveuses entrent dans la pulpe dentaire, jusqu’aux odontoblastes. Cependant, la CsA a aussi un effet direct sur la croissance axonale.- Des co-implantations chez des souris immunodéprimées (Nude) montrent que l’immunomodulation seule suffit pour l’innervation de la dent.- Dans la dent, les axones assurent différentes fonctions en interagissant avec les cellules voisines. Les relations entre axones et autres cellules (odontoblastes, cellules endothéliales, péricytes et cellules gliales) ont été analysées dans les mésenchymes dentaire et péri-dentaire de réassociations implantées et comparées à ce que l’on observe pour une molaire physiologique à un stade similaire.Ce travail décrit les conditions permettant l’innervation des dents régénérées. Des expériences préliminaires encourageantes ont été réalisées avec des cellules souches pour remplacer la CsA.

Cell fate determination involves key transcription factors. ln Drosophila, the transcription factor Glide/Gcm is required for the differentiation of two immune cell types: circulating macrophages,which arise from hematopoietic precursors, and glial cells, resident macrophages of the central nervous system, which differentiate from neural precursors. ln first, 1 characterized Gcm hematopoietic potential and identified its target genes in hemocytes. Then, to get an insight intomolecular mechanisms underlying the acquisition of several identities with a single fate determinant, 1 investigated how the choice between the hemocyte and the glial fates is regulated.Being necessary to consolidate and to maintain a specific fate, 1 highlight the key role of genes acting downstream of a fate determinant. Finally, 1 contribute to characterize Gcm expression profile at the protein level and highlight a new role of Gcm in the differentiation of neurosecretory cells, cells absolutely required to initiate the hormonal signal triggering the molting process in insects.; La différenciation cellulaire implique des facteurs clés. Chez la drosophile, le facteur de transcription Glide/Gcm est impliqué dans la différenciation de deux types de cellules immunitaires : les macrophages circulants, qui ont une origine hématopoïétique, et les cellules gliales, macrophages résidents du système nerveux central, qui sont issues des précurseurs neuraux. J'ai d'abord entrepris la caractérisation du potentiel hématopoïétique de Gcm et l'identification de ses cibles dans les hémocytes. Ensuite, pour comprendre comment plusieurs types cellulaires peuvent être spécifiés par un même facteur de transcription, j'ai étudié comment s'effectue le choix entre le destin glial et le destin hémocytaire de la cellule. J'ai en particulier misen évidence le rôle clé des gènes agissant en aval de Gcm, ceux impliqués dans la consolidation et le maintien de l'identité cellulaire. Finalement, j'ai participé à la caractérisation du territoire d'expression de Gcm au niveau protéique et découvert un nouveau rôle de Gcm dans la différenciation de cellules neurosécrétrices, cellules indispensable pour initier le signal hormonal déclenchant le phénomène de mue chez les insectes.

In metazoan, the successful development of many organs requires the elimination of supernumerary cells by apoptosis. For example, the elimination of about two thousand interommatidial cells (IOCs) during Drosophila eye development allows the precise rearrangement of ommatidia in a perfect hexagonal array. Maximal apoptosis occurs during pupal life and the remaining IOCs differentiate into secondary and tertiary pigment cells. The precise removal of unwanted IOCs requires coordinated activation of Notch (pro-death) and EGF (pro-survival) pathways. IOCs undergoing apoptosis express the IAP inhibitor Hid, which leads to the activation of initiator and effector caspases. However, the mechanisms that coordinate the death and survival pathways for timed and precise IOC removal are poorly understood.Here, we report that spen encodes a nuclear protein expressed in the pupal eye that is required for IOC survival. We showed that the inhibition of spen, by either RNAi or in spen mutant clones resulted in disorganized ommatidia with missing IOCs. Moreover, overexpression of spen leads to extra IOCs. These results indicate that spen expression promotes IOC survival during eye development. Importantly blocking apoptosis prevents the loss of IOC in a spen mutant retina. Spen is a protein known to be ubiquitous in tissue during development. Indeed, we have shown using an enhancer trap line that spen is expressed in all the cells in the eye pupal disk. To better understand where spen is acting from in this tissue to regulate cell death, we performed a clonal analysis. We found that the inactivation of spen in the cone cells was causing the loss of IOC, indicating that spen is required non-autonomously in cone cell for IOC survival. In parallel we have shown that the inactivation of spen was disrupting eye bristles morphology. Even if studies discuss the role of bristles in the regulation of developmental apoptosis in this context, our clonal analysis excluded this possibility. Furthermore, we found that spitz, the EGFR ligand, accumulate in cone cells upon spen inactivation. Our current hypothesis is that spen is likely to be required for the release of Spitz from the cone cells in order to active the survival signaling pathway EGFR in the IOCs. Also, we examined the protective role of spen in a chemical model of Parkinson disease (paraquat treatment). We showed that the glial expression of spen is protective in this context, which suggest against that spen acts non-autonomously. Interestingly we found that the inactivation of spen in glia downregulates the Notch signaling pathway. Spen is likely to be a key factor integrating cues from different signaling pathways to promote cell survival., Le gène split end (spen) est impliqué dans de nombreuses voies de signalisation et processus biologiques. Durant ma thèse j'ai étudié le rôle de spen dans la mort cellulaire au cours du développement de la rétine de la Drosophile. L'œil de Drosophile est composé de centaines d'unités appelées ommatidies. Chaque ommatidie est composée de huit photorécepteurs entourés de cellules accessoires comprenant quatre cellules cônes et deux cellules pigmentaires primaires, ainsi que douze cellules interommatidiales. Les cellules interommatidiales adoptent une structure hexagonale parfaitement régulière. Des cellules interommatidiales en excès doivent être éliminées par apoptose au cours du développement. J'ai montré que la modulation de spen modifiait radicalement le patron des cellules interommatidiales. L'inactivation de spen conduit à un défaut de cellules interommatidiales alors que sa surexpression entraîne un excès de ces cellules. Ces résultats témoignent d’un rôle anti-apoptotique de spen. Nous avons aussi montré que la perte des cellules interommatidiales dans un contexte mutant pour spen pouvait être entièrement sauvée en exprimant la protéine p35 connue pour bloquer l'activité des caspases. Comme spen est exprimé de manière ubiquitaire, nous avons cherché à déterminer dans quelles cellules spen jouait son rôle de régulateur de la mort cellulaire. Grâce à une analyse clonale, nous avons pu montrer que c'est au niveau des cellules cônes que spen agit. L'inactivation de spen dans les autres cellules accessoires de l'œil n'influence pas la mort des cellules interommatidiales. Nous avons en outre, montré que spen avait un rôle dans la formation des soies de chaque ommatidie. Ces travaux mettent en évidence un rôle de spen dans le contrôle de la mort cellulaire des cellules interommatidiales dans les cellules cônes. Nos résultats montrent, par ailleurs, que spen serait requis pour le relarguage du facteur de survie Spitz (le ligand activateur de la voie EGF) à partir des cellules cônes. En parallèle, nous avons étudiés le rôle de survie de spen dans un modèle neurodégénératif. Nous avons montré que spen était nécessaire dans les cellules gliales pour la résistance au stress oxydatif. De manière intéressante, nous avons trouvé que l'inactivation de spen dans la glie diminuait l'activité de la voie de signalisation NOTCH. Cette résistance pourrait se faire via la modulation de gènes antioxydants. De manière générale, nos travaux démontrent un rôle du gène split ends dans la survie cellulaire. Ce facteur agit de manière non-autonome à partir des cellules supports de différents organes.

Cell fate determination involves key transcription factors. ln Drosophila, the transcription factor Glide/Gcm is required for the differentiation of two immune cell types: circulating macrophages,which arise from hematopoietic precursors, and glial cells, resident macrophages of the central nervous system, which differentiate from neural precursors. ln first, 1 characterized Gcm hematopoietic potential and identified its target genes in hemocytes. Then, to get an insight intomolecular mechanisms underlying the acquisition of several identities with a single fate determinant, 1 investigated how the choice between the hemocyte and the glial fates is regulated.Being necessary to consolidate and to maintain a specific fate, 1 highlight the key role of genes acting downstream of a fate determinant. Finally, 1 contribute to characterize Gcm expression profile at the protein level and highlight a new role of Gcm in the differentiation of neurosecretory cells, cells absolutely required to initiate the hormonal signal triggering the molting process in insects., La différenciation cellulaire implique des facteurs clés. Chez la drosophile, le facteur de transcription Glide/Gcm est impliqué dans la différenciation de deux types de cellules immunitaires : les macrophages circulants, qui ont une origine hématopoïétique, et les cellules gliales, macrophages résidents du système nerveux central, qui sont issues des précurseurs neuraux. J'ai d'abord entrepris la caractérisation du potentiel hématopoïétique de Gcm et l'identification de ses cibles dans les hémocytes. Ensuite, pour comprendre comment plusieurs types cellulaires peuvent être spécifiés par un même facteur de transcription, j'ai étudié comment s'effectue le choix entre le destin glial et le destin hémocytaire de la cellule. J'ai en particulier misen évidence le rôle clé des gènes agissant en aval de Gcm, ceux impliqués dans la consolidation et le maintien de l'identité cellulaire. Finalement, j'ai participé à la caractérisation du territoire d'expression de Gcm au niveau protéique et découvert un nouveau rôle de Gcm dans la différenciation de cellules neurosécrétrices, cellules indispensable pour initier le signal hormonal déclenchant le phénomène de mue chez les insectes.

The functionality of the complex neural network depends on the interactions between neurons and glia. While many efforts have been made to understand the neuron-neuron interactions, less is known about those amongst glial cells. Due to the complexity of the vertebrate nervous system, which comprises manifold more glia than neurons, it is hard to tackle the role of glia-glia interactions. The nervous system of Drosophila, however, has a lower glia-neuron ratio, which makes this simple animal an ideal model. I use genetic approaches at cellular resolution to dissect the cellular and molecular mechanisms of glial collective migration in vivo. In Sum, I have shown some basic mechanism controlling collective cell migration: 1) cells at the front of the collective interact with each other through anterograde and retrograde bidirectional interaction. 2) N-cad appears necessary for timely movement of glial community., Le bon fonctionnement des réseaux neuronaux dépend des interactions entre les neurones et les cellules gliales. Alors que de nombreux efforts ont été faits pour comprendre les interactions entre les neurones, moins est connu sur la nature des interactions entre les cellules gliales ; ceci est due à la complexité du système nerveux des vertébrés, qui comprend plus de cellules gliales que de neurones. Cependant, le système nerveux de la drosophile à un rapport neurones-cellules gliales faible, ce qui fait de cet animal simple un modèle idéal pour évaluer ce concept. J’ai utilisé des approches génétiques à résolution cellulaire pour disséquer les mécanismes cellulaires et moléculaires de la migration collective des cellules gliales in vivo. En résumé, mes données révèlent les bases du mécanisme contrôlant la migration cellulaire collective : 1) les cellules du front de migration interagissent entre elles en amont et en aval et 2) N-cad est nécessaire pour une migration optimal de la glie.

The functionality of the complex neural network depends on the interactions between neurons and glia. While many efforts have been made to understand the neuron-neuron interactions, less is known about those amongst glial cells. Due to the complexity of the vertebrate nervous system, which comprises manifold more glia than neurons, it is hard to tackle the role of glia-glia interactions. The nervous system of Drosophila, however, has a lower glia-neuron ratio, which makes this simple animal an ideal model. I use genetic approaches at cellular resolution to dissect the cellular and molecular mechanisms of glial collective migration in vivo. In Sum, I have shown some basic mechanism controlling collective cell migration: 1) cells at the front of the collective interact with each other through anterograde and retrograde bidirectional interaction. 2) N-cad appears necessary for timely movement of glial community., Le bon fonctionnement des réseaux neuronaux dépend des interactions entre les neurones et les cellules gliales. Alors que de nombreux efforts ont été faits pour comprendre les interactions entre les neurones, moins est connu sur la nature des interactions entre les cellules gliales ; ceci est due à la complexité du système nerveux des vertébrés, qui comprend plus de cellules gliales que de neurones. Cependant, le système nerveux de la drosophile à un rapport neurones-cellules gliales faible, ce qui fait de cet animal simple un modèle idéal pour évaluer ce concept. J’ai utilisé des approches génétiques à résolution cellulaire pour disséquer les mécanismes cellulaires et moléculaires de la migration collective des cellules gliales in vivo. En résumé, mes données révèlent les bases du mécanisme contrôlant la migration cellulaire collective : 1) les cellules du front de migration interagissent entre elles en amont et en aval et 2) N-cad est nécessaire pour une migration optimal de la glie.

EIF2B-related disorders are an autosomal recessive leukodystrophy caused by mutations in the ubiquitary eIF2B factor. This one is involved in the translation initiation step and its regulation, particularly upon cellular stresses, thanks to its guanine nucleotide exchange factor (GEF) activity. A wide continuum clinical and mutational spectrum has been described for this pathology.The decrease of eIF2B GEF activity has been validated as an eIF2B-pathies specific biomarker in affected patients’ lymphoblasts with 100% specificity and 89% sensibility using a threshold at 77.5%.Functional molecular mechanisms involved in the physiopathology of eIF2B-related disorders have been searched by three approaches:- the first one focalized on the study of the endoplasmic reticulum stress response in lymphoblasts from eIF2B-mutated patients. The translational hyper-induction of specific genes involved in the unfolded protein response, identified in other cell types, was not observed in this study.- a global approach using a differential transcriptomic study of primary fibroblasts from eIF2B-mutated patients submitted or not to a cellular stress. The comparison with the transcriptomic profile of fibroblasts from healthy controls and patients presenting with other types of leukodystrophies not allowed us to identify a specific stress effect in eIF2B-mutated fibroblasts. On the other hand, it has been shown 70 genes specifically differentially deregulated in eIF2B-mutated fibroblasts as well as metabolic pathways implication, like splicing and mRNA stability, that are critical during the central nervous system development. We then validated that these genes, belonging the the hnRNP family, were also deregulated in brains from eIF2B-mutated patients and a splice abnormality of genes implicated in glial cells network has also been identified.- finally, in order to validate the hypothesis of an abnormal glial cell development, the embryonic stem cells (ESC) model has been used and a genetic default has been introduced in these cells to mimic eIF2B mutations. We identified an abnormal differentiation of these ESC into glial cells. Therefore, this model would provide a unique tool to search therapeutic agents that would improve glial cell differentiation, the major cells implicated in this pathology., Les eIF2B-pathies représentent un groupe de leucodystrophies de transmission autosomique récessive du à des mutations du facteur ubiquitaire eIF2B. Celui-ci intervient dans l’initiation de la traduction et ses régulations, particulièrement en cas de stress cellulaires, grâce à son activité d’échange de guanine (GEF). Un large spectre clinique et mutationnel a été décrit pour cette pathologie.La diminution de l’activité GEF a pu être validée comme marqueur diagnostique spécifique des eIF2B-pathies dans les lymphoblastes de patients atteints avec un seuil d’activité à 77,5% pour une spécificité de 100% et une sensibilité de 89%.La compréhension des mécanismes moléculaires en cause a ensuite été recherchée selon trois approches :- une première focalisée sur l’étude de la réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE) dans les lymphoblastes de patients eIF2B-mutés. L’hyper-activation transcriptionnelle et traductionnelle des gènes de la réponse au stress du RE, observée dans d’autres études et sur d’autres types cellulaires n’a pas été retrouvée dans cette étude.- une approche globale d’étude transcriptomique différentielle dans des fibroblastes primaires de patients eIF2B-mutés soumis ou non à un stress cellulaire. La comparaison du transcriptome avec celui de contrôles sains et de patients porteurs d’une autre leucodystrophie n’a pas permis de mettre en évidence un effet spécifique du stress dans les fibroblastes eIF2B-mutés. En revanche, il a pu être montré une dérégulation de l’expression de 70 gènes spécifiquement dans ces fibroblastes ainsi que l’implication de voies métaboliques telles que l’épissage et la stabilité des ARNm, importantes au cours du développement du système nerveux central. Ces gènes trouvés dérégulés dans les fibroblastes, appartenant notamment à la famille des hnRNP, ont été ensuite validés dans les cerveaux de patients eIF2B-mutés et une anomalie d’épissage de certains transcrits importants pour les cellules gliales a également été identifiée.- enfin, pour valider l’hypothèse d’une anomalie développementale des cellules gliales, le modèle des cellules souches embryonnaires (ESC) a été utilisé et un défaut génétique a été introduit dans ces cellules afin de mimer les mutations eIF2B. Une anomalie de différentiation de ces ESC en cellules gliales a pu être mise en évidence dans ce modèle qui pourrait alors constituer un outil de choix pour tester des molécules pouvant potentiellement améliorer la différenciation de ces cellules, principales en cause dans cette pathologie.

High-frequency stimulation of the subthalamic nucleus (STN-HFS) is an effective treatment for alleviating the motor symptoms of parkinsonian patients. However, the cellular and molecular mechanisms of its effects remain under debate. Marc Savasta's laboratory had previously shown that, in awake or anaesthetized rats, STN-HFS increased extracellular glutamate and GABA contents in one of the main output nuclei of the STN, substantia nigra pars reticulata (SNr). Within the SNr, data suggested that, under NST stimulation, the regulation of neuronal activity is conjointly due to the excitation of NST glutamatergic neurons and the involvement of GABAergic fibers coming from the GPe and passing near the stimulated area. The aim of the present study is to study glial cell implication in the cellular response to STN-HFS within the SNr, by using a calcium imaging technique in adult rat brain slices. Rat brain horizontal slices, containing both STN and SNr, and respecting at best their glutamatergic connections, were used. We show by immunochemistry that the SNr contains 32% of neuron versus 68% of glial cells. Then, we show that STN-HFS induced a calcium response in almost 12% of SNr glial cells population. These calcium responses involved the release of glutamate, GABA and ATP within the SNr. Thus, this study shows that glutamate and GABA, known to be released within SNr under STN-HFS, are able to activate glial cells. Moreover, it provides evidence that ATP, one of the main gliotransmitter, is released within the SNr under STN-HFS. Thus, SNr glial cells respond to the STN-HSF and could potentially be involved in the modulation of neuronal activity in this structure., La stimulation haute fréquence (SHF) du noyau sous-thalamique (NST) est un traitement efficace dans l'abolition des symptômes moteurs de la maladie de Parkinson. Cependant, les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent ces effets sont encore loin d'être élucidés. Le laboratoire avait précédemment montré que la SHF du NST entraîne une augmentation des taux extra cellulaires de glutamate et de GABA chez les animaux éveillés ou anesthésiés dans une des principales structures cibles du NST, la substance noire réticulée (SNr). Au niveau de la SNr, les données suggèrent que la régulation de l'activité des neurones nigraux est due à la mise en œuvre conjointe d'une excitation des neurones glutamatergiques du NST et une implication des fibres de passages GABAergiques provenant du GPe et passant au voisinage de la zone sous-thalamique stimulée. L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier l'implication des cellules gliales dans les réponses cellulaires de la SNr, sous stimulation du NST, et repose sur la mise en place d'une technique d'imagerie sur tranches de cerveau de rat adultes. Les tranches horizontales de cerveau contiennent à la fois le NST et la SNr, avec un maintien des connexions glutamatergiques subthalamonigrales.Dans un premier temps, nous avons montré par immunohistochimie que la SNr contient 32% de neurones pour 68% de cellules gliales. Par la suite, nous avons montré que la SHF du NST induit une réponse calcique dans environ 12% des cellules gliales de la SNr. Ces réponses calciques enregistrées dans les cellules gliales impliquent à la fois du glutamate, du GABA et de l'ATP libérés dans la SNr lors de la SHF du NST. Cette étude a donc permis de montrer que les transmetteurs libérés dans la SNr sous l'effet de la SHF du NST, comme le glutamate et le GABA, peuvent activer les cellules gliales de cette structure. Elle a également permis de mettre en évidence la libération au sein de la SNr, d'un des principaux gliotransmetteurs, l'ATP. Ainsi, les cellules gliales de la SNr répondent à la SHF du NST, et il est probable qu'elles soient impliquées dans la modulation de l'activité neuronale de cette structure.

Prion diseases or transmissible subacute spongiform encephalopathies (TSSE) are fatal neurodegenerative conditions, for which there is so far no known treatment or prevention. Promising results achieved in the field of Alzheimer disease give however some reasons to hope that individuals with the disease or individuals at risk might benefit from similar immunoprophylactic or immunotherapeutic approaches. This article reviews current knowledge on the immunology of prion diseases. In the first section we describe the known routes of prion lymphoinvasion from the periphery to the sites of neuroinvasion. The second section focuses on the mediators of innate immunity mobilized within the central nervous system and on their ambivalent role in the pathogenesis of the disease. The final section describes the vaccine approaches aimed at stimulating adaptive immunity and at creating, in association with the mediators of the innate immune system, a defence barrier against prions., Les maladies à prions ou encéphalopathies spongiformes subaiguës transmissibles (ESST) sont des affections neurodégénératives fatales, contre lesquelles il n’existe à ce jour aucun traitement ou prophylaxie connu. Des résultats encourageants obtenus dans la maladie d’Alzheimer, laissent toutefois espérer que des approches immunoprophylactiques ou immunothérapeutiques puissent un jour être mises en oeuvre chez des sujets atteints d’ESST ou chez des sujets à risque. Ce mémoire vise à faire le point dans ce domaine. Dans une première partie, nous décrivons les voies connues de la lymphoinvasion dans les formes acquises de maladie, voies à travers lesquelles les prions progressent au sein même du système lymphoïde, depuis la périphérie jusqu’au sytème nerveux central. Dans une deuxième partie, nous mettons l’accent sur les agents de l’immunité innée mobilisés dans le système nerveux central et sur leur rôle ambivalent dans la pathogénie des ESST. Enfin, la dernière partie est consacrée aux approches vaccinales destinées à stimuler l’immunité adaptative et à construire, en collaboration avec le système immunitaire inné, une barrière défensive contre l’agent pathogène., Carnaud Claude, Bachy Véronique. Perspectives immunoprophylactiques et immunothérapeutiques contre les maladies à prions. In: Bulletin de l'Académie Vétérinaire de France tome 159 n°1, 2006. pp. 15-29.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

International audience; Les cellules endothéliales de capillaires cérébraux, support anatomique de la barrière hémato-encéphalique, présentent des caractéristiques structurales et métaboliques qui restreignent considérablement les échanges entre le sang et le parenchyme cérébral. Nécessaire au maintien de I'homéostasie du système nerveux central, ce filtre sélectif reste un problème pour le traitement des maladies cérébrales. Afin de recréer les interactions qui existent in vivo et d'étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires qui régissent le passage des molécules vers le cerveau, nous avons établi un modèle de barrière hémato-encéphalique in vitro. Ce modèle consiste en une coculture de cellules endothéliales de capillaires cérébraux et de cellules gliales ensemencées de part et d'autre d'un filtre. Dans ces conditions de culture, nous avons démontré que les cellules endothéliales exprimaient toutes les caractéristiques, tant physiques que métaboliques, de l'endothélium invivo. Ces résultats font de notre modèle un outil pertinent et précieux dans le développement de nouvelles molécules à visée cérébrale.