Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Plasticité du destin cellulaire“

Le pore nucléaire, qui peut être vu comme la porte (d’entrée et de sortie) du noyau cellulaire, joue un rôle central dans de nombreux processus, dont la régulation génique. C’est une structure complexe et dynamique. Il est composé de plus de trente protéines présentes en de multiples copies. C’est sur lui que repose le transport sélectif et orienté des ARN et des protéines. Des études récentes montrent qu’il est susceptible d’adapter sa structure globale à l’état de la cellule. La plasticité structurelle et mécanique du pore nucléaire apparaît ainsi importante pour son fonctionnement, mais aussi dans le développement de maladies comme le cancer ou les infections virales.

L'étude de la plasticité cellulaire est un puissant outil pour comprendre le choix du destin cellulaire pendant la différenciation et dans les processus cancéreux lors de la transformation d'une cellule normale en une cellule maligne. Chez la drosophile, le facteur de transcription Gcm contrôle la détermination du destin glial. Dans des mutants gcm, les cellules qui se développent normalement en glie entrent dans la voie de différenciation neuronale alors que l'expression ectopique de gcm dans des progéniteurs neuronaux induit de la glie. Ces données font de Gcm un outil important pour comprendre les bases de la plasticité cellulaire. Mon projet de thèse vise à comprendre les mécanismes contrôlant la plasticité des cellules souches neurales. Nous avons ainsi montré que la capacité des CSNs à se convertir en glie après expression forcée de Glide/Gcm décline avec l'âge et que lors de l'entrée en phase quiescente ou apoptotique, ils ne peuvent plus être convertis. Nous avons aussi découvert que le processus de conversion du destin ne se manifeste pas uniquement par l'expression de marqueurs gliaux mais aussi par des changements spécifiques au niveau de la chromatine. D'une manière intéressante, nous avons aussi montré que la stabilité de la protéine Glide/Gcm est contrôlée par deux voies opposées, où Repo et l'histone acetyltransférase CBP jouent un rôle majeur.

L’objectif de cette thèse est d'étudier l'influence d'hydrogels de faibles rigidité sur l’organisation de la chromatine de cellules épithéliales PtK2 et cancéreuses SW480. Sur des hydrogels mous, la chromatine de PtK2 se structure en hétérochromatine. Les hydrogels très mous conduisent à la nécrose. Sur ces substrats, l'euchromatine, maintenue par inhibition de HDAC, guide la cellule en quiescence. Ces cellules se divisent après transfert sur surfaces rigides. Un processus de dissémination métastatique est développé en cultivant des cellules cancéreuses sur des hydrogels très mous (E20) et des surfaces rigides (verre). Les cellules meurent lors du 1er passage sur E20. Au 2ème passage sur E20, leur survie, motilité et pourcentage en hétérochromatine augmentent. Au 3ème passage, la survie et la motilité progressent cependant le pourcentage en hétérochromatine diminue. Du 1er-2ème passage, les cellules répondent à un processus de dissémination « hétérochromatine­ dépendant » , du 3ème-4ème passage à un processus « euchromatine-dépendant »
The aim of this thesis is to investigate the influence of soft hydrogels on the chromatin plasticity of epithelial PtK2 and cancer cells SW480. On soft hydrogels, the chromatin of PtK2 cells is organized in heterochromatin. The very soft hydrogels direct the cell death by necrosis. On these substrates, the euchromatin maintained by inhibition of HDAC guides the cells into quiescence. These cells transferred on stiff substrate enter in mitosis. A process of metastatic dissemination is developed from cancer cells grown on very soft hydrogels (E20) and stiff surfaces (glass). On the 1st seeding on E20, cells die. The 2nd seeding on E20 shows that cell viability, motility and heterochromatin percentage increase. On the 3rd seeding on E20, survival and motility continue to increase while the heterochromatin percentage decrease. From the 1st- 2nd E20 seeding, cells respond to a heterochromatin-dependent process of metastatic dissemination and from the 3rd-4th E20 seeding to an euchromatin-dependent process

Les cellules se divisent, migrent, se réarrangent et acquièrent différents destins au cours du développement embryonnaire tout en s'organisant de manière à constituer un organisme de forme adéquate. Il est de plus en plus reconnu que la régulation de ces événements est contrôlée par des mécanismes d'auto-organisation. À la suite des travaux pionniers d'Alan Turing, qui a postulé, dans son modèle de réaction-diffusion, que l'interaction entre les molécules pouvait contrôler l'auto-organisation, des études ultérieures se sont concentrées sur l'identification des molécules de signalisation répondant aux critères de Turing. Cependant, alors que les forces mécaniques sont générées et propagées à l'échelle des tissus au cours de la morphogenèse, la possibilité qu'elles puissent agir comme des signaux dans l'auto-organisation embryonnaire est largement sous-explorée. L'embryon aviaire au stade de gastrula, qui se prête bien aux approches d'imagerie sur embryon vivant et aux perturbations mécaniques, constitue un excellent modèle pour étudier le rôle des forces mécaniques au cours du développement. En outre, les expériences classiques ont démontré la nature hautement régulatrice et auto-organisée du développement précoce des oiseaux : lorsque le disque épithélial précoce (blastoderme) est divisé en deux, des embryons entièrement formés émergent de chaque partie séparée. Bien que des travaux récents effectués au laboratoire aient permis de dresser un tableau précis des mécanismes qui façonnent l'embryon à ce stade, leur rôle dans la régulation et l'auto-organisation de l'embryon reste à étudier, et c'est précisément le sujet de cette thèse de doctorat. En collaboration avec un physicien, nous avons tout d'abord formulé un modèle mathématique qui rend compte de l’état stable des forces observées à la marge entre la région embryonnaire et extra-embryonnaire de l'embryon. Ce modèle est fondé sur l'hypothèse que la mécanique tissulaire à la marge s'auto-organise par analogie à un système mécanique de Turing : la contractilité tissulaire agit comme un activateur local et la tension tissulaire comme un inhibiteur à longue portée. Nous avons obtenu des prédictions novatrices, que nous avons testées expérimentalement pour évaluer la validité de notre modèle et, plus généralement, pour explorer le lien entre les forces mécaniques et l'expression génétique. Nous avons constaté que la modulation de la contractilité des tissus à la marge modifie l'expression normale de Gdf1, un morphogène clé dans la formation de l'embryon, et entraîne la formation de lignes primitives ectopiques (axe primaire du corps). Nous avons ensuite perturbé l'embryon mécaniquement. En utilisant l'imagerie sur embryon vivant et l'ablation au laser, nous avons pu orienter et bissecter précisément le blastoderme précoce. Nous avons constaté que dans les moitiés antérieures, la contractilité des tissus peut déclencher de manière ectopique l'expression de Gdf1 et la formation de lignes primitives. Par la suite, pour explorer davantage la rétroaction entre la mécanique des tissus et l'expression des gènes, nous nous sommes concentrés sur la moitié bissectée postérieure où Gdf1 est exprimé de manière endogène. Nous avons montré qu'après quelques heures suivant la coupe, les forces mécaniques se redimensionnent en fonction de la nouvelle taille de la marge et des domaines d'expression de Gdf1. De plus, nous avons également constaté que l'expression de certains marqueurs des territoires embryonnaires suivent le redimensionnement de la marge, suggérant un rôle actif de la mécanique tissulaire dans l'allocation du destin cellulaire au cours du développement. Enfin, nous avons montré que des lignes primitives ectopiques pouvaient se former en plaçant un obstacle physique à la marge, suivant une prédiction selon laquelle une friction ectopique s'ajoute au mouvement du tissu à la marge. [...]
During embryonic development, cells divide, migrate, rearrange, acquire different fates while organizing into a properly shaped organism. The regulation of these events is increasingly recognized to be controlled by self-organizing mechanisms. Following the seminal work of Alan Turing, who postulated, in his reaction-diffusion model, that self-organization could be controlled by the interaction between molecules, subsequent studies have focused on the identification of signaling molecules fulfilling Turing’s criteria. However, mechanical forces are generated and propagated at the tissue-scale level during morphogenesis, yet the possibility that they might act as signals in embryonic self-organization is largely underexplored. The gastrulating avian embryo, which is highly amenable to both live imaging approaches and mechanical perturbations, represents a great model to investigate the role of mechanical forces during development. Furthermore, classic experiments have demonstrated the highly regulative and self-organizing nature of early avian development: when the early epithelial disk (blastoderm) is bisected, fully formed embryos emerge from each separated part. Although recent work performed in the lab has drawn a precise mechanical picture that shapes the embryo at this stage, their role in regulating and self-organizing the embryo remains elusive, and it is the subject of this Ph.D. thesis. In collaboration with a physicist, we first formulated a mathematical model that accounts for the steady pattern of forces observed at the margin between the embryonic and extraembryonic region of the embryo. The model is based on the hypothesis that tissue mechanics at the margin self-organizes in analogy to a mechanical Turing system: tissue contractility acts as a local activator and tissue tension as a long-range inhibitor. We obtained unique predictions, which we tested experimentally to validate our model and ultimately explore the link between mechanical forces and gene expression. We found that modulation of tissue contractility at the margin alters the normal expression of Gdf1, a key morphogen in the formation of the embryo, and results in the formation of ectopic primitive streaks (primary body axis). We then perturbed the embryo mechanically. Using time-lapse imaging and laser ablation, we could orient and precisely bisect the early blastoderm. We found that in anterior halves, tissue contractility can ectopically initiate Gdf1 expression and primitive streak formation. Subsequently, to further explore the feedback between tissue mechanics and gene expression, we focused on the posterior bisected half where Gdf1 is endogenously expressed. We showed that after a few hours from the cut, the mechanical forces rescale according to the new size of the margin along with the expression domains of Gdf1. Moreover, we also found that the expression of selected embryonic territories markers follows the rescaling of the margin, suggesting an active role of tissue mechanics in allocating cell fate during development. Lastly, we showed that ectopic primitive streaks could form by placing a physical obstacle at the margin, following a prediction whereby ectopic friction is added to the motion of the tissue at the margin. This last result strongly argues against molecular diffusion as the driver of self-organization and rules out spurious events in the formation of ectopic embryos upon bisection (i.d. wound healing). Thus, this work uncovers the role of mechanical forces as signaling factors during embryonic development and demonstrates that tissue mechanics at the margin of the embryo self-organizes and underlies embryonic regulation in amniotes

Générer de la diversité cellulaire est essentiel en biologie du développement et pour préserver l'homéostasie des tissus chez l'adulte. Cela résulte du choix des cellules souches et progéniteurs à s'engager dans un destin particulier en réponse à des signaux extrinsèques et à des propriétés intrinsèques. L'objectif de ma thèse était d'élucider le rôle du cycle cellulaire dans le processus de neurogenèse (production de neurones) en utilisant comme paradigme le tube neural d'embryon de poulet. D'une part, j'ai développé une nouvelle stratégie d'imagerie permettant de mesurer la longueur des quatre phases du cycle cellulaire en temps réel dans les progéniteurs neuraux. D'autre part, j'ai réalisé des expériences de gain et perte de fonction d'un régulateur de l'entrée en mitose, la phosphatase CDC25B, dans les progéniteurs neuraux et montré que ce régulateur du cycle favorise les divisions neurogéniques au dépend des divisions prolifératives contrôlant ainsi la production neuronale
Generating cell diversity is essential in developmental biology and to preserve tissue homeostasis in adulthood. This results from the choice of stem cells and progenitor cells to commit into a particular fate in response to extrinsic cues and to intrinsic properties. The aim of my PhD was to elucidate the role of the cell cycle in the neurogenesis process (i.e. in neuron generation) using the embryonic chick neural tube as a paradigm. On the one hand, I have developed a new real time imaging strategy to measure the length of the four cell cycle phases in neural progenitors. On the other hand, I performed gain and loss of function experiments of a regulator that control mitosis input, the CDC25B phosphatase, in neural progenitors and showed that this cell cycle regulator promotes neurogenic divisions at the expense of proliferative divisions, thus controlling neuronal production

Le vieillissement est un processus complexe souvent ponctué par l’apparition de maladies liées à l’âge telles que l’arthrose, la fibrose pulmonaire ou l’ostéoporose et associé à une diminution des capacités de régénération et des stocks de cellules souches adultes. En 2007, le Dr Yamanaka et ses collaborateurs montraient pour la première fois que des fibroblastes humains pouvaient être convertis en cellules souches pluripotentes en induisant l’expression de 4 facteurs de transcription : OCT4, SOX2, KLF4 et c-MYC. Au laboratoire, il a été montré en 2011 qu’il est possible de reprogrammer les cellules sénescentes s’accumulant au cours du vieillissement et de les redifférencier en cellules somatiques rajeunies.In vivo, une reprogrammation totale conduirait à la formation de tératomes, mais en induisant le processus de reprogrammation et en le stoppant avant d’obtenir des cellules souches pluripotentes nous pensons qu’il est possible de restaurer la physiologie cellulaire altérée et ainsi de retarder le vieillissement tissulaire et ses effets néfastes. Le Dr Izpisua Belmonte a validé cette hypothèse en décembre 2016 en montrant, dans un modèle murin transgénique récapitulant le phénotype de vieillissement accéléré du syndrôme d’Hutchinson Gilford et permettant dans le même temps l’induction contrôlée de l’expression de facteurs (OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC), qu’il était possible d’allonger l’espérance de vie des animaux et de retarder l’apparition du phénotype pathologique lié à l’âge. Nous avons mis en place un modèle murin similaire et avons montré qu’une reprogrammation transitoire peut non seulement allonger l’espérance de vie des animaux mais également retarder la perte de poids qui advient au cours du vieillissement et l’apparition du phénotype pathologique lié à l’âge. De plus, nous avons réussi à maintenir une capacité de régénération accrue jusqu’à la fin de la vie des souris. D’autre part, en modélisant des pathologies liées à l’âge telles que l’arthrose ou la fibrose pulmonaire chez des animaux inductibles pour les facteurs de transcription de Yamanaka, nous avons montré qu’une reprogrammation transitoire pouvait prévenir les dommages provoqués. Cette étude aura donc permis de confirmer l’importance que la reprogrammation cellulaire peut avoir dans les stratégies de lutte contre le vieillissement
Aging is a complex process which is often punctuated by the appearing of age-related diseases such as arthritis, idiopathic pulmonary fibrosis or osteoporosis, and which is associated with a decrease of regeneration abilities and of adult stem cells number. In 2007, Dr. Yamanaka and his collaborators showed for the first time that human fibroblasts could be converted into pluripotent stem cells by inducing the expression of 4 transcription factors: OCT4, SOX2, KLF4 and c-MYC. In the laboratory, it was showed in 2011 that it is possible to reprogram senescent cells which are accumulating in aging organisms and to differentiate them into rejuvenated somatic cells.In vivo, a total reprogramming would lead to teratomas formation but if the reprogramming process is induced and stopped before getting pluripotent stem cells, we think that it is possible to restore altered cell physiology and to delay tissues aging and its deleterious consequences. Dr. Izpisua Belmonte validated this hypothesis in December 2016. He designed a murine transgenic model which recapitulates the premature aging phenotype of Hutchinson Gilford syndrome and which can be induced to express OCT4, SOX2, KLF4 and c-MYC, and he proved that it is possible to increase mice lifespan and to delay the appearing of pathological aging phenotype. We built a similar murine model and showed that a transient reprogramming can not only increase lifespan, but also delay age-related weight loss and pathological aging phenotype. Moreover, we were able to maintain a higher regenerative capacity until mice death. We also modeled age-related pathologies such as arthritis or idiopathic pulmonary fibrosis in mice which were inducible for the Yamanaka’s transcription factors and we showed that transient reprogramming could prevent damages. This study will have allowed to confirm the importance that cellular reprogramming can have in the fight against aging

La partie dorsale du somite, le dermomyotome contient des progéniteurs multipotents Pax3+ donnant naissance à de nombreux types cellulaires : musculaires, dermiques, endothéliales, murales et adipocytes bruns. Le but de ma thèse été de comprendre les mécanismes associés aux choix de destins cellulaires chez l’embryon de souris. Nous avons dans un premier temps montré que la voie de signalisation Notch favorise l’entrée des progéniteurs multipotents vers un destin vasculaire plutôt que myogénique, en agissant sur l’équilibre génétique Pax3 :Foxc2. Afin de déterminer si Foxc1, l’homologue de Foxc2, est aussi impliqué dans ce mécanisme, nous avons spécifiquement délété ces deux gènes dans les progéniteurs Pax3+. Ceci engendre de nouveaux phénotypes que nous documentons dans cette étude. Le nombre de cellules vasculaires est réduit, tout comme l’est le nombre de cellules myogéniques du membre. Différentes hypothèses sont proposées pour expliquer ce défaut. Foxc2 est un facteur également impliqué dans la différenciation du tissu adipeux brun. Nous avons étudié le développement de ce tissue au cours du développement et proposons un modèle selon lequel il se développe en deux étapes, la première étant le développement d’une « masse adipogénique indifférenciée » et la seconde correspondant à la différenciation des adipocytes bruns. Des approches de perte et gain de fonction nous ont permis de montrer que Foxc1 et Foxc2 semblent jouer un rôle dans le contrôle de la fonction mitochondriale au cours de la différenciation des adipocytes bruns, et ce même rôle pourrait être joué par Foxc1 dans les fibres musculaires oxydatives chez l’adulte où Foxc1 est spécifiquement exprimé
The dorsal part of the somite, the dermomyotome contains multipotent Pax3+ progenitors, which give rise to different cell types such as skeletal muscle, dermal, endothelial, mural and brown adipose cells. The aim of this thesis was to understand mechanisms underlying cell fate decisions in this context in the mouse embryo. We have first shown that the Notch signaling pathway directs multipotent progenitors towards a vascular instead of a myogenic fate, by acting on the Pax3 :Foxc2 genetic equilibrium. To determine if Foxc1, the homologue of Foxc2, is also implicated in this mecanism, we have conditionally deleted both genes in Pax3+ progenitors. We document new phenotypes, including a reduction in vascular, cells, notably endothelial cells in the forelimb, where, surprisingly myogenic cells are also absent, leading to a number of possible hypotheses. Foxc2 is also implicated in the differentiation of brown adipose tissue, which we show is a derivative of Pax3+ cells in the dermomyotome. We have studied the development of this tissue in the embryo and propose a model in two steps, with initial formation of an “undifferentiated adipogenic mass” which subsequently differentiates into brown adipocytes. Gain and loss of function approaches suggest that Foxc1/2 play a role in the control of mitochodrial function during the differentiation of brown adipocytes in the embryo. This role may also be played by Foxc1 in the slow fibers of skeletal muscle where it is specifically expressed in the adult

Le cerveau des mammifères abrite deux régions spécifiques où la neurogenèse adulte ne cesse pas après l'embryogenèse, mais persiste dans le cerveau postnatal et adulte. Ces deux régions sont la zone sous-granulaire du gyrus denté de l’hippocampe et la zone sous-ventriculaire (SVZ) des ventricules latéraux.Dans la SVZ, des cellules souches neurales génèrent des neuroblastes qui migrent jusqu’au bulbe olfactif (OB) pour coloniser les couches granulaires et glomérulaires et se différencier en différent types d’interneurones dont une petite fraction sont des interneurones dopaminergiques. La découverte de la neurogenèse postnatale et adultes a changé le point de vue de la plasticité du cerveau remarquable et ouvre de nouvelles perspectives pour la thérapie des maladies neurodégénératives. Etant donné que dans la maladie de Parkinson les symptômes moteurs principaux sont causés par la dénervation dopaminergique du striatum, la compréhension de la génération et de la différenciation des neurones dopaminergiques bulbaires a reçu une attention particulière au vu de leur intérêt potentiel pour la thérapie cellulaire. Dans ce contexte, le neuromédiateur dopamine lui-même a été suggéré d'influencer la neurogenèse olfactive et la spécification des interneurones dopaminergique.Dans ma thèse, j'ai analysé l’influence de l’innervation dopaminergique issue du mésencéphale sur la neurogenèse et le destin cellulaire des précurseurs de la SVZ. J'ai combiné un modèle 6-OHDA de dénervation dopaminergique chez la souris postnatale avec l’électroporation in vivo du ventricule latéral pour marquer spécifiquement les progéniteurs latéraux et dorsaux et suivre leur destin dans le OB
In the postnatal and adult mammalian brain neurogenesis persists in the subgranular zone of the hippocampal dentate gyrus and the subventricular zone (SVZ). In the SVZ slowly dividing stem cells give rise to neuroblasts that migrate to the olfactory bulb (OB) where they reach the granule and glomerular cell layer of the OB and differentiate into different interneuron subtypes including a small fraction of dopaminergic interneurons. The discovery of postnatal and adult neurogenesis has changed the view of the plasticity of the brain remarkably and raised the hope for new therapeutical approaches in the field of neurodegenerative diseases. Since in Parkinson’s disease the main motor symptoms are caused by the dopaminergic denervation of the striatum adjacent to SVZ, the understanding of the generation and differentiation of OB dopaminergic neurons has received special attention. Interestingly, the neurotransmitter dopamine itself has been suggested to influence olfactory bulb neurogenesis via direct innervation of SVZ by midbrain dopaminergic neurons. However, data on this topic have been contradictory. In this study, I investigated how dopaminergic innervation influences SVZ neurogenesis and the fate of SVZ progenitors. I combined a 6-OHDA model of dopaminergic denervation in postnatal mice with in vivo forebrain electroporation to specifically label lateral and dorsal SVZ progenitors and to follow their fate in the olfactory bulb

Les cellules souches adultes sont des cellules non différenciées, essentielles au le renouvellement constant de nos tissus. Elles produisent des cellules différenciées nécessaires au fonctionnement de nos organes, tout en maintenant un réservoir de cellules souches dans le tissu. Cet équilibre entre prolifération et différentiation cellulaire est crucial pour le maintien d’un état constant du tissu appelé homéostasie tissulaire. Entre identité « souche » et différenciation : Quels programmes génétiques contrôlent ces états ? Cette question suscite un intérêt majeur tant pour la recherche dans le domaine des cellules souches que pour les perspectives thérapeutiques qui en découlent. Dans cette optique, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence un nouveau rôle du gène spen dans le contrôle des cellules souches intestinales chez Drosophila melanogaster. Une inactivation du gène spen est à l’origine d’une accumulation aberrante des cellules souches au sein de l’intestin de drosophile. La mise en place d’un protocole de purification par FACS des cellules souches, associé à un séquençage à grande échelle des ARN, a permis de mettre à jour les réseaux de gènes régulés par Spen dans les cellules souches. Ainsi, en combinant des techniques de génétique et d’analyses in vivo, ce travail montre que Spen est un facteur clé du processus de spécification des cellules souches intestinales et de la régulation de leur prolifération. Cette étude participe ainsi à la compréhension de la fonction moléculaire des protéines de la famille SPEN dans les cellules souches et les dérégulations à l’origine des pathologies auxquelles elles sont associées
Adult stem cells are non-differentiated cells that maintain tissue homeostasis by supplying differentiated cells while at the same time self-renewing. How is this balance between stem cell state and differentiated state controlled? This question became one of the major interests of the Stem cell research and Translation, mostly due to the potential therapeutic perspectives that it gives. Regarding this effort, this thesis work describes a new function of a gene call split-ends/spen in adult stem cell regulation in Drosophila intestine. SPEN familly is composed by essential genes, which codes conserved proteins from Plants to Metazoa. They are involved in key cellular processes such as cell death, differentiation or proliferation, and are associated with various molecular functions controlling transcriptional and post-transcriptional gene expression. We found that a spen inactivation in Drosophila intestine leads to an abnormal increase in adult stem cells. In this work, by combining genetics tools and in vivo stem cell analysis methods, we could show that Spen works as a key factor of intestinal stem cell commitment and plays a role in their proliferation control. How does genetics programs control cellular identity? In order to investigate the molecular signature of intestinal stem cells and progenitor cells knockdowned for spen, we combined genetics, cell sorting and mRNA sequencing analysis to uncovered Spen target genes regulated in intestinal stem cells. Here, we provide a new function of spen in adult stem cell regulation, which may also shed light on its mode of action in other developmental and pathological contexts

Les cellules souches adultes sont des cellules non différenciées, essentielles au le renouvellement constant de nos tissus. Elles produisent des cellules différenciées nécessaires au fonctionnement de nos organes, tout en maintenant un réservoir de cellules souches dans le tissu. Cet équilibre entre prolifération et différentiation cellulaire est crucial pour le maintien d’un état constant du tissu appelé homéostasie tissulaire. Entre identité « souche » et différenciation : Quels programmes génétiques contrôlent ces états ? Cette question suscite un intérêt majeur tant pour la recherche dans le domaine des cellules souches que pour les perspectives thérapeutiques qui en découlent. Dans cette optique, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence un nouveau rôle du gène spen dans le contrôle des cellules souches intestinales chez Drosophila melanogaster. Une inactivation du gène spen est à l’origine d’une accumulation aberrante des cellules souches au sein de l’intestin de drosophile. La mise en place d’un protocole de purification par FACS des cellules souches, associé à un séquençage à grande échelle des ARN, a permis de mettre à jour les réseaux de gènes régulés par Spen dans les cellules souches. Ainsi, en combinant des techniques de génétique et d’analyses in vivo, ce travail montre que Spen est un facteur clé du processus de spécification des cellules souches intestinales et de la régulation de leur prolifération. Cette étude participe ainsi à la compréhension de la fonction moléculaire des protéines de la famille SPEN dans les cellules souches et les dérégulations à l’origine des pathologies auxquelles elles sont associées
Adult stem cells are non-differentiated cells that maintain tissue homeostasis by supplying differentiated cells while at the same time self-renewing. How is this balance between stem cell state and differentiated state controlled? This question became one of the major interests of the Stem cell research and Translation, mostly due to the potential therapeutic perspectives that it gives. Regarding this effort, this thesis work describes a new function of a gene call split-ends/spen in adult stem cell regulation in Drosophila intestine. SPEN familly is composed by essential genes, which codes conserved proteins from Plants to Metazoa. They are involved in key cellular processes such as cell death, differentiation or proliferation, and are associated with various molecular functions controlling transcriptional and post-transcriptional gene expression. We found that a spen inactivation in Drosophila intestine leads to an abnormal increase in adult stem cells. In this work, by combining genetics tools and in vivo stem cell analysis methods, we could show that Spen works as a key factor of intestinal stem cell commitment and plays a role in their proliferation control. How does genetics programs control cellular identity? In order to investigate the molecular signature of intestinal stem cells and progenitor cells knockdowned for spen, we combined genetics, cell sorting and mRNA sequencing analysis to uncovered Spen target genes regulated in intestinal stem cells. Here, we provide a new function of spen in adult stem cell regulation, which may also shed light on its mode of action in other developmental and pathological contexts

To optimize the design of the non-pneumatic tire for NASA’s new Moon mission, Finite Element Method (FEM) is used to investigate the tread effects on the interaction between cellular shear band-based non-pneumatic tire and sand. The cellular shear bands, which are made of an aluminum alloy (AL7075-T6), are designed to have the same effective shear modulus of 6.5E+6 Pa. The Lebanon sand found in New Hampshire is used and Drucker-Prager/Cap plasticity constitutive law with hardening is employed to model the sand. The tires and tread are treated as deformable elastic bodies. Penalty contact algorithm is used to model the tangential behavior of the contact between the tread and sand and Coulomb’s law is considered for the friction between tire and sand. Numerical results show the deformation of sand and tire. The stress (strain) distribution in sand, tire, and along the interface between them are also presented. The effect of the tread on the contact pressure between tire and sand is explored. Numerical results show that the shear band with cellular geometry of (θ = −65°, h = 21) is the most promising for use in the non-pneumatic tire.

Several treaded cellular shear bands have been investigated and it is found that the shear band with cellular geometry of (θ = −65°, h = 21) is the most promising to give us best contact pressure profile. To further optimize the design of the pneumatic tire made with this cellular geometry for NASA’s new moon mission, the Finite Element Method is used to investigate the effect of the thickness of membranes on the performance of the cellular shear band based non-pneumatic tire. In this research, we use the Lebanon sand found in New Hampshire and employ the Drucker-Prager/Cap plasticity constitutive law with hardening to model the sand. Penalty contact algorithm is used to model the tangential behavior of the contact between the tread and sand and Coulomb’s law is considered for the friction between tire and sand. The tires and tread are treated as deformable elastic bodies. Numerical results show the deformation of sand and tire, the stress (strain) distribution in sand, tire, and along the interface between them for different thickness of the membranes and hub. The effect of membrane thickness on the contact pressure between tire and sand is explored and it reveals that the tire with thickness t = 0.2mm for inner and outer membranes is not acceptable in terms of the elastic deformation of tire and contact pressure profile and the tire with thickness t = 1.0mm gives us best contact pressure profile.