Thèses sur le sujet « Coraux – Croissance »

Les coraux d’eau froide tels que Lophelia pertusa et Madrepora oculata, deux espèces ingénieures cosmopolites, sont d’important constructeurs de récifs, qui abritent une riche biodiversité. Toutefois, ces coraux sont menacés par la pollution et le changement climatique, et ce de manière plus importante en Méditerranée. Des expériences menées in situ au cours de cette thèse révèlent que les deux espèces ont des préférences d’habitat différentes, avec l’environnement moins profond étant plus favorable à M. oculata. Les paramètres hydrologiques influencent la croissance des coraux, sans doute en modulant les apports nutritionnels et les taux de sédimentation dans les profondeurs. Nos travaux en conditions contrôlées montrent des modifications précoces du consortium bactérien et des voies métaboliques chez L. pertusa. Une augmentation de la température réduit sa croissance et ses réserves énergétique. Pour M. oculata, la croissance et le consortium bactérien ne changent pas avec une augmentation de température mais une diminution des réserves énergétique est enregistrée. Finalement, ces travaux de thèse montrent que les macro- et les microplastiques limitent la croissance de L. pertusa probablement en réduisant l’accès à la nourriture dans le cas des macroplastiques et en augmentant les coûts énergétiques liés à l’ingestion et le rejet des microplastiques, alors que M. oculata n’est pas impactée. Ce travail souligne qu’en Méditerranée, où la température de l’eau devrait augmenter de 1.5°C et les plastiques s’accumuler dans les profondeurs, la composition des communautés coralliennes pourrait changer, ce qui aura un impact direct sur la biodiversité associée aux récifs
Scleractinian cold-water corals such as Lophelia pertusa and Madrepora oculata, two cosmopolitan engineer species, are important frame-builders that provide ecological niches and nurseries for associated fauna. However, a detailed knowledge of their biology and ecology is still lacking. Such knowledge is important as these corals are threatened by pollution and climate change, especially in the Mediterranean Sea. Experimental in situ studies from this PhD first revealed that the two coral species did not have the same environmental preferences, with M. oculata favoring shallower habitats while L. pertusa did not show marked preferences. Hydrological conditions influenced their growth patterns probably by modulating the quantity and quality of food available in the deep, and by influencing sedimentation rates. Analyses in controlled conditions then showed that L. pertusa’s microbiome and metabolic pathways can change rapidly. However, the temperature increase will reduce L. pertusa’s skeletal growth and energy storage. Madrepora oculata’s skeletal growth and microbiome did not change with temperature increase but their energy storage decreased. Finally, our work showed that exposure to both macro- and microplastics limited L. pertusa’s growth by reducing access to food in one case and by inducing higher energy costs for plastic egestion in the other, while M. oculata did not appear affected to plastic exposure. In conclusion, in the deep Mediterranean Sea where water temperature may increase by 1.5°C during this century, and where plastics accumulate, the composition of coral communities is expected to change, which will have a direct impact on the reef associated fauna

Les coraux d'eau froide, comme Lophelia pertusa et Madrepora oculata, forment de vastes récifs qui constituent des habitats pour diverses communautés biologiques. Ils sont particulièrement menacés par l'augmentation de la température, et les modèles prédisent que la température pourrait encore augmenter de 3 °C dans l'océan Atlantique avant 2100. Des travaux récents ont permis de caractériser l'écologie de ces coraux et de mettre en évidence une dégradation de leur état de santé en réponse à des températures plus basses ou plus élevées. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents de leur réponse thermique, à l’échelle de l'holobionte (le corail et son microbiome associé), sont encore mal connus. Comprendre la réponse des coraux d'eau froide au réchauffement des océans, via une approche intégrative est déterminante pour évaluer leur résilience aux futurs changements climatiques. L'objectif de cette thèse était tout d'abord de décrire la dynamique in situ des holobiontes L. pertusa et M. oculata dans un canyon du Golfe de Gascogne (Atlantique Nord-Est) afin de déterminer les différences potentielles entre les populations atlantiques et méditerranéennes au niveau de la croissance et du microbiome. La croissance linéaire moyenne mesurée pour L. pertusa était de 2,4 ± 1,6 mm par an. La mortalité et la casse totales chez M. oculata n’ont pas permis de caractériser la croissance. Parallèlement, la détermination de la communauté microbienne a montré que le microbiome de L. pertusa était différent entre les deux régions avec une grande variabilité à l’échelle du canyon, tandis que M. oculata présentait un microbiome stable dans les différentes régions et une forte association avec certaines bactéries. Deuxièmement, la reproduction de ces deux espèces en Méditerranée a également été étudiée afin de déterminer les différences saisonnières avec la population Atlantique. Les résultats suggèrent une ponte saisonnière de L. pertusa en automne/début de l'hiver, correspondant à la formation de panaches d'eau profonde induits par les tempêtes en Méditerranée, tandis que M. oculata présente une reproduction continue. Le deuxième objectif général était de déterminer la réponse de l'espèce la plus sensible, L. pertusa, aux changements de température à l’échelle de l'holobionte, en utilisant la mesure des paramètres physiologiques (survie, croissance, nutrition et expression des gènes) et la réponse du microbiome. Au cours d'une expérience de deux mois en aquarium, nous avons montré qu'à une augmentation de température de +3 et +5 °C, L. pertusa de l'océan Atlantique Nord-Est présentait une modification de son microbiome parallèlement à une mortalité importante. Une approche métagénomique révèle la présence de gènes marqueurs de facteurs de virulence suggérant que la mort des coraux est due à des infections par des bactéries pathogènes. Dans une seconde expérience, menée à plus long terme, nous avons montré que si une baisse de température de 4 °C n'affectait pas la physiologie et le microbiome de L. pertusa, une augmentation de température de 4 °C entraînait une mortalité massive. Cette mortalité semble être associée à un niveau élevé de stress chez le corail, comme l'atteste l’augmentation de plusieurs gènes liés aux réponses immunitaire, inflammatoire et antioxydante, à la mort cellulaire, à la réparation et l'entretien de l'ADN, mais aussi à la modification de la communauté bactérienne. Nos travaux ont montré que L. pertusa et M. oculata présentent des stratégies de vie distinctes, notamment en termes de croissance, microbiome et reproduction, avec des différences marquées entre les populations. Nos résultats d'expériences en aquarium suggèrent cependant que les L. pertusa de l'Atlantique Nord-Est est aussi sensible au réchauffement que ceux des autres populations et il semble que tous les L. pertusa, indépendamment de la région d'où ils proviennent, seront fortement affectés par une augmentation de +3 °C
Cold-water corals such as Lophelia pertusa and Madrepora oculata, two key reef-forming species distributed worldwide, form extensive reefs providing highly valuable habitats for diverse biological communities. They are particularly threatened by increasing temperature, as models predict that temperature would further increase by up to 3 °C in the Atlantic Ocean before the end of the century. Recent work has characterised the cold-water coral ecology and has shown degraded health status both in response to lower and increased temperatures in different scleractinian species. However, the underlying molecular mechanisms of their thermal response, including the response at the holobiont level (i.e. the coral host and its associated microbiome), is still poorly known. Understanding the response of cold-water corals to ocean warming using integrative approach is of paramount importance to evaluate their resilience to future water temperatures. The goal of this thesis was firstly to describe the in situ dynamics of the holobiont from L. pertusa and M. oculata in a canyon of the Bay of Biscay (NE Atlantic Ocean) to determine potential differences between Atlantic and Mediterranean populations at the growth and microbiome levels. The average polyp linear growth measured for L. pertusa was 2.4 ± 1.6 mm yr−1, which fall in the lower range compared to previous estimations. Mortality and breakage were total in M. oculata could not allow characterization of growth. Concurrently, the microbial community determination showed that L. pertusa microbiome was versatile between the two regions with high variability within canyons, while M. oculata exhibited stable microbiome across the different regions, with strong association with some bacteria. Secondly, the reproductive biology of those two species in the Mediterranean Sea was also investigated to determine potential seasonal differences with the Atlantic population. The gametogenic cycle suggests a seasonal spawning of L. pertusa in autumn to early winter, corresponding to the formation of storm-induced deep-sea water plumes, while M. oculata shows continuous reproduction, with reproductive features of a species less opportunistic than L. pertusa. The second general objective was to forecast the response of the most sensitive species, L. pertusa, to temperature changes by determining the underlying molecular mechanisms of its thermal response at the holobiont level, using measurement of physiological parameters (survival, growth, nutrition and gene expression) and microbiome response. During a two-months aquaria experiment, we showed that at a +3 and +5 °C temperature increase, L. pertusa from the NE Atlantic Ocean exhibited a modification of its microbiome concomitantly to a large mortality. A metagenomic approach reveals the presence of genes markers for virulence factors suggesting that the death of the corals was due to infections by pathogenic bacteria. In a second experiment, conducted on longer term, we showed that while a 4 °C lower temperature did not affect L. pertusa physiology and microbiome, a 4 °C increase in temperature led to massive mortality. This mortality seems to be associated to a high level of stress in the coral, as attested by the upregulation of number of genes related to immune, inflammatory and antioxidant responses, cell death and apoptosis, DNA repair and maintenance, but also the shift in coral bacterial community towards pathogens and opportunistic bacteria. Our work showed that although living in close association, L. pertusa and M. oculata exhibit distinct living strategies, including growth pattern, microbiome and reproductive biology, but also strong differences among populations. Our results from aquaria experiment suggest however that NE Atlantic L. pertusa are as sensitive to warming as other populations and it appears that all L. pertusa, independently of the region they come from will be strongly impacted by an increase of +3 °C

L'ingénierie tissulaire osseuse associe des cellules souches ostéocompétentes à un biomatériau ostéoconducteur dans le but de réparer des lésions osseuses. Si la preuve du concept de cette association a été faite, les produits d'ingénierie tissulaire (PIT) se révèlent moins efficaces que l'autogreffe osseuse. La composante cellulaire peut être un facteur limitant soit du fait de la mort précoce des cellules transplantées ou de son faible potentiel ostéogène intrinsèque. Cette thèse comporte un axe technologique visant à valider l'imagerie en bioluminescence pour l'étude du devenir des cellules in vivo et un axe cognitif dont l'objectif est de contribuer à élucider le devenir et le rôle de cellules souches humaines induites à la pluripotence (h-iPSCm) dans le cadre de l'ingénierie tissulaire osseuse. Dans une première partie, nous avons utilisé la bioluminescence in vivo pour suivre le devenir de cellules murines transduites par la luciférase et ensemencées sur des matériaux. Le flux de photons émis par les cellules post-implantation s'est avéré proportionnel au nombre de cellules vivantes ce qui permettait une quantification non destructive des cellules in vivo. Dans une seconde partie, nous avons évalué le potentiel ostéogène d'h-iPSCm et de MSC dérivées de ces h-IPSCm (MSC_h-iPSCm). Alors que les MSC_h-iPSCm étaient incapables de différenciation osseuse in vitro ou d'ostéogénèse in vivo, les h-iPSCm se différenciaient en cellules osseuses in vitro et induisaient la formation d'un tissu osseux in vivo, et ce malgré leur mortalité précoce. Des études in vitro suggéraient que les h-iPSCm agissaient selon un mode paracrine en sécrétant entre autre de la BMP-2
Bone tissue engineering couples osteocompetent stem tells to an osteoconductive biomaterial in order to repair bone lesions. Despite proof of concept of the therapeutic interest of this association, tissue engineering constructs (TEC) have proven to be less effective than bone autograft. Cell component may be a limiting factor due to either premature death of transplanted tells or poor inherent osteogenic potential. This thesis is a contribution to the understanding of the role of the cellular component in the efficacy of TEC: one technologie part aiming to validate bioluminescence imaging to in vivo tracking of tell fate and one cognitive part which objective is to contribute to elucidate the fate and the role of human induced-pluripotent stem tells (h-iPSCm) within the context of bone tissue engineering. In a first part, we explored the possibility of using in vivo bioluminescence to track murine luciferase-transduced tells seeded either on calcium carbonate materials or on acrylonitrile-sodium-methallyl-sulfonate polymer. The photon flux emitted by the implanted tells revealed to be proportional to the number living tells, which permitted non-destructive tell quantification in vivo. In a second part, we evaluated the osteogenic potential of h-iPSCm and their derived-cells (MSC_h-iPSCm). Although MSC_h-iPSCm were not capable of bone differentiation in vitro or osteogenesis in vivo, h-iPSCm differentiated in bone tells in vitro and induced bone tissue formation in vivo, despite premature mortality. In vitro studies based on h-iPSCm conditioned-media analysis suggested that they were active through a paracrine way by secreting BMP-2, among other factors

Les coraux tabulés du Givétien et du Frasnien de la partie méridionale des Monts Sainte-Croix (Pologne) sont représentés par 52 espèces (40 espèces de Favositida, 6 espèces de Syringoporida et 6 espèces d'Auloporida). On y dénombre deux nouveaux genres [Lefeldolites gen. n. (Favositida) et Sapounofouskilites gen. n. (Syringoporida)] et cinq nouvelles espèces (Striatopora sciuricauda sp. n., ?Lefeldolites obtortiformis sp. n., Crassialveolites oliveri sp. n., Roseoporella kesickii, sp. n. et Aulopora slosarskii sp. n.). L'étude des variations intracoloniales chez les tabulés montre que les diamètres minimaux et maximaux des lumens ainsi que les diamètres des pores sont les paramètres les plus utiles pour la taxonomie des Alveolitidae et des Coenitidae ; l'épaisseur de la double paroi et l'espacement des tabulae sont en revanche moins significatifs. De plus, il y a de plus fortes variations intracoloniales chez les alvéolitidés et les coenitidés que, par exemple, chez les héliolitidés. L'étude de la croissance de corallites voisines, réalisée sur trois espèces du genre Alveolites, révèle que celle-ci est différente pour chaque individu (dans la même colonie). Ceci est contraire à ce que l'on connaît chez les favositidés. L'étude d'endobiontes de tabulés (? Chaetosalpinx plusquelleci sp. n., Helicosalpinx cf. asturiana Oekentorp et H sp.) montre que ceux-ci sont plutôt des parasites que des organismes commensaux des tabulés. L'analyse des relations paléobiogéographiques des faunes de tabulés du Givétien et du Frasnien de la région étudiée indique une plus grande affmité avec les faunes de même âge de l'Ardenne. D'autre part, si les faunes givétiennes et frasniennes des Monts Sainte-Croix sont dominées par les alvéolitidés, la situation est différente pour celles de l'Ardenne où les assemblages givétiens sont dominés par les pachyporidés
Givetian and Frasnian tabulate corals from the southem region of the Holy Cross Mountains (Poland) consist of 52 species (Favositida: 40 species, Syringoporida: 6 species, and Auloporida: 6 species). Two genera [Lefeldolites gen. n. (Favositida) and Sapounofouskilites gen. n. (Syringoporida)], and five species are new (Striatopora sc~uricauda sp. n., ? Lefeldolites obtortiformis sp. n., Crassialveolites oliveri sp. n., Roseoporella kesickii sp. n., and Aulopora slosarskii sp. n.). Study of the intracolonial variation in tabulates shows that minimal and maximal lumen diameters and pore diameter are the most useful in the taxonomy of Alveolitidae and Coenitidae, while the double wall thickness and tabulae spacing are less usefuI. Moreover, alveolitids and coenitids show overall higher intracolonial variation than, for example, heliolitids. Study of growth dynamics in neighbouring corallites, performed on three species of the genus Alveolites, shO\ that the growth dynamics were diferent in each individual in the same colony. This contradicts the situation known from representatives of favositids. Study oftabulate endobionts (?Chaetosalpinx plusquelleci sp. n., Helicosalpinx cf. asturiana Oekentorp and H sp) shows that these were rather parasites oftabulate corals than their c0Ill!Densals. Analysis of the palaeobiogeographical relations of the tabulate faunas from the Givetian and Frasnian of the discussed region show that these faunas were most similar to coeval faunas known from the Ardennes. Both Givetian and Frasnian tabulate faunas from the region under study are dominated by alveolitids; such a situation is different from tabulate fauna of the Ardennes, where the Givetian assemblage is dominated by pachyporids

Le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur du système nerveux central (SNC). Les transmissions glutamatergiques jouent un rôle majeur dans certains aspects du développement du SNC, en particulier la migration, la différenciation et la plasticité des circuits neuronaux. L’activation physiologique du récepteur sensible au N-Méthyl-D-Aspartate (R-NMDA) est particulièrement impliquée dans les effets développementaux du glutamate. De ce fait, un blocage ou une activation excessive de ce récepteur peut conduire à des dommages cellulaires. Le R-NMDA est un récepteur ionotrope hétérotétramérique perméable aux cations largement exprimé dans le SNC et constitué de différentes sous-unités (GluN1, GluN2A-D et GluN3A-B). Dans le cortex, il est composé de deux sous-unités GluN1 obligatoires liant le co-agoniste, glycine ou D-sérine, associées majoritairement à des sous-unités GluN2A et/ou GluN2B, liant le glutamate. La composition en sous-unités GluN2 du R-NMDA, donne au récepteur des propriétés pharmacologiques et électrophysiologiques distinctes. De plus, les R-NMDA contenant la sous-unité GluN2A seraient impliqués dans la survie cellulaire et ceux comportant la sous-unité GluN2B seraient impliqués dans la mort cellulaire. Les protéines PDZ, appartenant à la famille des MAGUK (membrane-associated guanylate kinase), notamment PSD95 (postsynaptic density 95) et SAP102 (synapse associated protein 102) interagissent avec les R-NMDA et jouent un rôle dans leur stabilisation membranaire. Récemment, il a été montré que l’interaction GluN2A/PSD95 jouait un rôle dans la maturation synaptique. Des agents pharmacologiques utilisés en anesthésie, comme la kétamine, sont des antagonistes du R-NMDA. Cet anesthésique présentant de nombreux avantages cliniques (faible impact sur les fonctions respiratoires et cardiaques), est utilisé en pédiatrie dans le but de sédater lors de gestes médicaux de courte durée. Cependant, plusieurs études expérimentales mettent en cause l’innocuité de l’utilisation de la kétamine. En effet, l’administration de kétamine entraîne une augmentation de la mort cellulaire apoptotique dans le cortex cérébral de souris nouveau-née. Par ailleurs, une étude récente du laboratoire a montré ex vivo dans le cortex de souris âgée de 2 jours, que la kétamine induit des effets différents sur la survie cellulaire selon les couches corticales considérées. Dans le cadre de cette thèse, dans une première partie, nous avons réalisé une étude comparative des conséquences de l’administration de kétamine in vivo, chez la souris nouveau-née (40 mg/kg s. C), en fonction de l’âge auquel celle-ci est injectée (jours postnataux 2, 5 ou 10). - A court terme, nous avons mesuré l’effet sur le développement cortical post-natal du R-NMDA et sur son association aux MAGUK. - A long terme, nous avons évalué l’impact de la kétamine administrée à différents âges postnataux, sur l’activité motrice mesurée à l’âge adulte dans deux contextes différents. Vingt-quatre heures après l’injection de kétamine, l’expression des protéines GluN2A et GluN2B est diminuée lorsque le traitement est réalisé respectivement à P5 ou P10. Après immunoprécipitation de la protéine d’adressage membranaire PSD95, la révélation par western blot indique que quelque soit l’âge du traitement, la kétamine entraîne une diminution de l’association de la sous-unité GluN2A à PSD95, tandis que le complexe GluN2B/PSD95 est augmenté uniquement lorsque le traitement est réalisé à P5. A ce stade, cette perturbation de l’expression des sous-unités GluN2A et GluN2B est associée à une diminution de la phosphorylation de ERK1/2 et une augmentation de la protéine nNOS liée à PSD95 et GluN2B. L’ensemble de ces résultats indique donc que la kétamine altère le profil développemental des sous-unités du R-NMDA, suggérant un retard dans la maturation synaptique. De plus, à P5, le traitement a des répercussions fonctionnelles sur les cascades de signalisation intracellulaire. La microdissection laser réalisée sur le cortex de souris contrôles, révèle une hétérogénéité de répartition des sous-unités du R-NMDA entre les couches corticales superficielles immatures (I-IV) et les couches corticales profondes matures (V-VI). La kétamine perturbe ce profil, en diminuant la sous-unité GluN2A dans les couches superficielles chez la souris traitée à P5 et en augmentant les sous-unités GluN1, GluN2A et GluN2B dans les couches profondes lorsque le traitement est réalisé à P10. A plus long terme, l’administration de kétamine à P2 ou P10 entraîne une hyperlocomotion en open-field, chez les souris mâles devenues adultes, sans aucun effet chez les femelles. La mesure de l’activité motrice volontaire durant 72 h dans une roue d’activité placée dans une cage de vie, révèle des altérations induites à l’âge adulte par la kétamine administrée en période périnatale, dépendantes de l’âge et du sexe. En conclusion, de cette première partie de thèse, une seule injection de kétamine quelque que soit l’âge de traitement en période périnatale, entraîne des modifications du profil développemental du R-NMDA à court terme et des altérations de l’activité motrice persistant à l’âge adulte. En dépit des progrès réalisés en obstétrique et en néonatologie, les lésions cérébrales du nouveau-né restent fréquentes (2 à 2,5 enfants pour 1000 naissances). Elles constituent la principale cause de décès et de handicaps moteurs acquis en période périnatale. De nombreux facteurs de risque sont identifiés, tels que la prématurité, les accidents hypoxo-ischémiques, les infections foeto-placentaires, les déficits hormonaux et les facteurs toxiques (alcool, drogues). Une activation excessive de la transmission glutamatergique est souvent à l’origine de lésions acquises en période périnatale. L’excès de glutamate entraîne une suractivation de ses récepteurs dont le R-NMDA, aboutissant in fine à la mort cellulaire par apoptose et/ou nécrose. La proximité des microvaisseaux cérébraux avec les cellules neurales et la présence de R-NMDA fonctionnels sur les cellules endothéliales microvasculaires cérébrales (CEMC) suggèrent une influence particulière des CEMC sur les neurones corticaux lors de phénomènes excitotoxiques. Les concentrations synaptiques de glutamate sont régulées grâce à des transporteurs ATP-dépendants, présents à la membrane des cellules gliales et des neurones. Cinq types de transporteurs sont connus (excitatory amino acid transporters ; EAAT) : les EAAT-1 et -2 sont principalement exprimés par les astrocytes et les EAAT-3 et -4 sont préférentiellement exprimés par les neurones. Récemment, il a été démontré que les EAAT-1, -2 et -3 étaient également exprimés par les cellules endothéliales vasculaires adultes, suggérant ainsi un rôle de l’endothélium dans le contrôle des concentrations extracellulaires de glutamate. Cependant, une étude récente effectuée dans notre laboratoire, montre des différences de sensibilité au glutamate entre les CEMC murines néonatales et adultes. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés à l’expression des EAAT-1, -2 et -3 au sein des microvaisseaux corticaux de souris nouveau-nées et adultes, ainsi qu’à la capacité de recapture du glutamate par les CEMC. Nous avons montré que l’expression des EAAT-1, -2 et -3 au sein de l’endothélium cérébral était plus importante chez l’adulte que chez le nouveau-né et que la capacité de recapture du glutamate par les CEMC était plus efficace chez l’adulte que chez le nouveau-né. Cette étude indique donc qu’il existe une régulation du glutamate extracellulaire par les cellules endothéliales et que cette régulation dépend de l’âge
Glutamate is the major excitatory neurotransmitter in the central nervous system (CNS). Glutamatergic transmission plays an important role in CNS development, including migration, differentiation and synaptic plasticity. Physiological activation of N-Methyl-D-Aspartate receptor (NMDA-R) is particularly involved in the developmental effects of glutamate. Therefore, a blocking or excessive activation of NMDA-R affects the cerebral development and particularly leads to cell death in neonate cortex. NMDA-R is a heterotetrameric ionotropic receptor, permeable to cations, widely expressed in the CNS and composed of different subunits (GluN1, GluN2A-D, GluN3A-B). In the cortex, it is composed of two obligatory GluN1 subunits which link the co-agonist, glycine or D -serine, mainly associated with GluN2A and/or GluN2B subunits which bind glutamate. GluN2 subunit composition of NMDA-R gives distinct pharmacological and electrophysiological properties. Moreover, GluN2A-containing NMDA-R are involved in cell survival and those containing GluN2B are involved in cell death. PDZ proteins, member of membrane-associated guanylate kinase family (MAGUK), including PSD95 (postsynaptic density 95) and SAP102 (synapse associated protein 102) interact with NMDA-R and play an important role in their membrane stabilization. Recently, it has been shown that GluN2A/PSD95 association played a role in synaptic maturation. Pharmacological agents used for anesthesia, such as ketamine, act as NMDA-R antagonists. This anesthetic with many clinical advantages (low impact on respiratory and cardiac functions) is used in pediatrics in order to sedate during short duration medical procedures. However, several experimental studies discussed the safety of the use of ketamine. Indeed, ketamine administration causes an increase in apoptotic cell death in the cerebral cortex of newborn mice. Moreover, a recent laboratory study showed, ex vivo, in the cortex of mice aged 2 days, that ketamine induced different effects on cell survival depending on cortical layers considered. In a first study, we conducted a comparative study of the effects of ketamine administration in vivo, in newborn mice (40 mg / kg sc), depending on the age at which this anesthetic was injected (postnatal days 2, 5 or 10). In the short term, we measured the ketamine effect on the cortical NMDA-R postnatal development and its association with MAGUK. In the long term, we evaluated the impact of ketamine administered at different postnatal ages, on motor activity measured in adulthood in two different contexts. Twenty-four hours after ketamine injection, GluN2B and GluN2A protein expression was decreased when the treatment was carried out at P5 and P10 respectively. After immunoprecipitation of scaffolding PSD95 protein, western blot revelation indicated that regardless of the age treatment, ketamine caused a reduction of the association of GluN2A subunit to PSD95, while the complex GluN2B/PSD95 was increased only when the treatment was performed at P5. At this stage, the disruption of GluN2A and GluN2B subunits expression was associated with a decrease in ERK1/2 phosphorylation and an increase in nNOS association with GluN2B/PSD95 protein complex. All these results therefore indicate that ketamine alter the developmental profile of NMDA-R subunits, suggesting a delay in synaptic maturation. In addition, at P5, ketamine treatment has functional impacts on intracellular signaling cascades. Laser microdissection on control mice cortex revealed a heterogeneous distribution of NMDA-R subunits between immature superficial cortical layers (I-IV ) and the mature deep cortical layers (V-VI). Ketamine disrupted this profile by decreasing GluN2A subunit expression in the superficial layers in P5-treated mice and increasing GluN1, GluN2A and GluN2B subunits in the deep layers when the treatment was performed at P10. In the long term, ketamine administration at P2 or P10 caused hyperlocomotion in an open field in adult males, with no effect in adult females. The measurement of voluntary motor activity during 72 h in a running-wheel placed in a life cage, revealed alterations in adulthood induced by ketamine administered in the perinatal period, dependent on age and sex. In conclusion of this first part of the thesis, a single injection of ketamine, whatever the age of treatment in the perinatal period, resulted in changes in the NMDA-R developmental profile in the short-term and alterations in motor activity persisting in adulthood. Despite the progress of obstetrics and neonatal reanimation, brain injury in newborns remain frequent (2 to 2. 5 children per 1000 births). They form the first cause of death or disability acquired in the perinatal period. Many risk factors are identified, such as prematurity, hypoxo-ischemic injuries, fetal-placental infections, hormonal deficiencies and toxic factors (alcohol, drugs). Excessive activation of glutamatergic transmission is frequently the cause of perinatally acquired lesions. Excess of glutamate leads to overactivation of its receptors including NMDA-R, leading to cell death by apoptosis and/or necrosis. The proximity of brain microvessels with neural cells and the presence of functional NMDA-R on brain microvascular endothelial cells (BMEC) suggest a particular influence of BMEC on cortical neurons during excitotoxic stress. Synaptic glutamate concentrations are regulated by ATP-dependent transporters, present in the membrane of glial cells and neurons. Five transporters subtypes are known (excitatory amino acid transporters; EAAT): EAAT1 and -2 are primarily expressed by astrocytes and EAAT3 and -4 are preferentialy expressed by neurons. Recently, it has been shown that EAAT1, -2 and -3 were also expressed by adult vascular endothelial cells, suggesting a role of endothelium in the control of extracellular glutamate concentrations. However, a recent laboratory study showed differences in glutamate sensibility between neonatal and adult murine BMEC. In a second study, we studied the expression of EAAT1, -2 and -3 in cortical microvessels of newborn and adult mice, as well as efficiency of glutamate uptake by BMEC. We showed that EAAT1, -2 and -3 expression in brain endothelium was greater in adults than in neonates, as well as the efficiency of glutamate uptake by BEMC. In conclusion of this second part of the thesis, this study indicates that there is a regulation of extracellular glutamate by endothelial cells and this control depends on the age. Low expression of EAAT in immature vascular endothelium could contribute to a particular sensitivity of newborn brain during excitotoxic stress in mice. In conclusion, this thesis contributed to characterize the specificity of glutamatergic transmission in the immature brain. Our results play in favor of special consideration of molecules interacting with glutamatergic transmission such as anesthetics in the perinatal period

During development of the cerebral cortex, the various neuronal subtypes have to reach their correct final position in the post mitotic compartment where they complete their maturation and eventually establish functional networks. Precise positioning of individual neurons is acquired through tight regulation of the multiple transitions that neurons undergo on their way to the cortical plate. Neurons of the cerebral cortex are organized in layers and columns. Although several molecular mechanisms have been identified that control the final position of neurons along the radial dimension of the cortex (i.e. layer specificity), much less is known about how their final tangential, or mediolateral, distribution is controlled. However this may have a direct impact on the structural and functional organization of cortical columns, since sister neurons derived from the same progenitor display selective patterns of connectivity with each other and/or share similar functional properties. Here we studied the role of B-ephrins in the control of migration of cortical pyramidal neurons. Gain of function experiments using in utero electroporation of ephrin-B1 revealed a striking alteration of the tangential distribution of pyramidal neurons during the multipolar stage of radial migration, resulting in clustering of the pyramidal neurons in the cortical plate. Conversely, clonal analysis of migrating neurons in ephrin-B1 knockout mice showed a wider mediolateral dispersion of cortical neurons. Static and dynamic analyses of migrating neurons revealed that ephrin-B1 modulates the morphology of pyramidal neurons during their multipolar phase, thereby restricting their tangential migration at that stage. Our results demonstrate that ephrin-B1 is a specific inhibitor of non-radial migration of pyramidal neurons, thereby controlling the pattern of cortical columns. These data shed new light on this important aspect of pyramidal neuronal migration, and illustrate how alterations of patterns of migration can affect cortical column organization.
Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques
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L’autophagie est un processus cellulaire d’adaptation, essentiel pour la fonction et la survie cellulaire. L’inhibition du processus autophagique au cours du développement induit des malformations, notamment au niveau du système nerveux central. Une approche thérapeutique envisageable pourrait se baser sur la modulation du processus autophagique afin de ralentir l’évolution de la pathologie. Une exposition prénatale à l’alcool perturbe à la fois le processus autophagique dans le cerveau et la mise en place du réseau vasculaire cérébral. Une première étude a consisté à caractériser l’activité autophagique dans le système microvasculaire cérébral, suite à une exposition à l’alcool, à l’aide de modèles de microvaisseaux corticaux et de culture de cellules endothéliales corticales, au 2ème jour de développement murin. Les résultats obtenus révèlent que l’éthanol agit sur différentes étapes du déroulement du processus autophagique, en bloquant partiellement la voie mTOR et en altérant l’étape de fusion entre l’autophagosome et le lysosome. De plus, l’activation autophagique permet d’améliorer la viabilité des cellules endothéliales exposées à l’éthanol. La seconde étude a porté sur l’observation de la modulation du processus autophagique pendant le neurodéveloppement cortical dans différents types cellulaires, en utilisant des souris transgéniques exprimant la protéine LC3 couplée à la GFP. Les résultats obtenus indiquent que l’autophagie est présente et finement régulée tout au long du développement cortical et activée dans les différents types cellulaires étudiés en période néonatale. De plus, une forte activité autophagique a été mise en évidence au moment de la naissance, associée à une diminution de l’apoptose. Une troisième étude collaborative a permis de caractériser l’impact de la modulation du processus autophagique dans un contexte d’excitotoxicité. Des études antérieures avaient montré que l’utilisation d’un antagoniste NMDA, le MK-801, protège de la mort nécrotique dans les couches corticales profondes mais active l’apoptose des interneurones GABAergiques dans les couches corticales immatures. Dans cette étude, nous avons mis en évidence que l’inhibition du processus autophagique protège de la mort apoptotique induite par le MK-801 et préserve son effet anti-nécrotique
Autophagy is a cellular process which allows cells to adapt, function and survive. Many diseases are associated with an autophagic process deregulation. During the development, an autophagic inhibition causes malformations, in particular in the central nervous system formation. One possible therapeutic approach would consist to modulate the autophagic process to improve the patient’s condition. A prenatal exposure to alcohol disturbs the autophagic process in the brain and the establishment of the cerebral vascular network. The first study consisted of characterizing the autophagic activity in the cerebral microvascular system following an alcohol exposure on models of cortical microvessels and endothelial cortical cell culture from the 2nd day of murine development. The obtained results display that ethanol disturbs the autophagic process in the cortical microvessels and in the endothelial cells. More specifically, the ethanol acts on the autophagic process at different stages, by partially blocking the mTOR pathway and by disturbing the autophagy fusion step. These effects are dependent on the acetaldehyde formation. On top of that, the autophagic activation improves the viability of the endothelial cells exposed to ethanol. The second study focused on the characterization of the autophagic process modulation during the cortical development thanks to the histologic, protein and gene analyses of the autophagy in different cell types. Transgenic GFP-LC3 mice were used to follow the LC3-II protein. The obtained results indicate that autophagy was present and finely regulated in different cell types and in different developmental stages. Moreover a strong autophagic activity was observed during birth, associated with an apoptotic activity decrease. The third study (collaborative) described the autophagy modulation impact under an excitotoxic context. Previous studies have shown that MK-801 (NMDA antagonist) protects from necrotic death in the deep cortical layers but induces apoptotic cell death of the GABA interneurons in the immature cortical layers. In this study, we demonstrated that the autophagy inhibition leads to decrease the MK-801-induced apoptotic death without modifying its protective effect on the necrotic death

SCHIP-1 est une protéine cytoplasmique enrichie aux nœuds de Ranvier et aux segments initiaux des axones matures, où elle est associée à l’ankyrine G. SCHIP-1 est également exprimée dans le système nerveux central pendant le développement embryonnaire. Nous montrons ici que les souris mutées pour Schip1 présentent des anomalies morphologiques de la commissure antérieure formée par les axones du cortex piriforme, du noyau olfactif antérieur et de l’amygdale. Ces anomalies résultent de défauts de croissance et de guidage axonal in vivo au cours du développement. Les neurones du cortex piriforme d’embryons mutés présentent un retard d’initiation et de croissance axonales, et des anomalies de guidage axonal in vitro. Des expériences de vidéomicroscopie montrent que SCHIP-1 régule la réponse des cônes de croissance à la molécule de guidage EphB2, importante pour le développement de la commissure antérieure. Les souris mutées présentent en outre une diminution de l’épaisseur du cortex piriforme qui affecte spécifiquement les couches de neurones de projection. Cette diminution résulterait d’une augmentation de la mort cellulaire et non d’un défaut de génération ou de migration des neurones. De manière intéressante, ces anomalies morphologiques sont associées à des comportements anormaux qui pourraient reposer sur des défauts d’intégration des odeurs. Le cortex piriforme joue un rôle-clé dans la discrimination, l’association et l’apprentissage des odeurs. Les souris mutées pour Schip1 semblent donc être un modèle prometteur pour étudier la fonction du cortex piriforme ainsi que celle de la commissure antérieure, peu connues à ce jour
SCHIP-1 is a cytoplasmic component of nodes of Ranvier and axon initial segments of mature axons, where it associates with ankyrinG. SCHIP-1 is also expressed in the CNS during mouse early embryonic stages. Here we report that Schip1 mutant mice display morphological abnormalities of the anterior commissure, which is composed of axons from piriform cortex, anterior olfactory nucleus, and amygdala. These abnormalities are due to impaired axon elongation and navigation in vivo during development. Piriform cortex neurons display axon initiation/outgrowth delay and guidance defects in vitro. Time-lapse imaging indicates that SCHIP-1 regulates the response of growth cones to EphB2, a guidance cue important for anterior commissure development. Besides, mutant mice display a reduced thickness of the piriform cortex, which affects projection neuron layers, and is likely to result from cell death rather than from impairment of pyramidal neuron generation or migration. Interestingly these morphological defects are associated with abnormal behavior related to defects in odor processing. The piriform cortex is thought to play a key role in odor discrimination, association and learning. Thus Schip1 mutant mice appear to be an interesting model to further characterize piriform cortex as well as anterior commissure functions, which are yet poorly known

The cerebral cortex is one of the most complex and divergent of all biological structures and is composed of hundreds of different types of highly interconnected neurons. This complexity underlies its ability to perform exceedingly complex neural processes. One of the most important questions in developmental neurobiology is how such a vast degree of diversity and specificity is achieved during embryogenesis. Furthermore, understanding the cellular and genetic basis of cortical development may yield insights into the mechanisms underlying human disorders such as mental retardation, autism, epilepsies and brain tumors.

During this Phd-project, we set out to identify novel transcription factors involved in cortical neurogenesis. Therefore, we initially took advantage of a model of in vitro embryonic stem cell (ESC)-derived corticogenesis that was previously established in the lab (Gaspard et al. 2008) and from several previously generated ESC lines that allow overexpression of specific transcription factors potentially involved in corticogenesis (van den Ameele et al. 2012).

Among the genes tested, Bcl6, a B-cell lymphoma oncogene known to be expressed during cortical development but without well-characterized function in this context, displayed a strong proneurogenic activity and thus became the main focus of this thesis.

During neurogenesis, neural stem/progenitor cells (NPCs) undergo an irreversible fate transition to become neurons. The Notch pathway is well known to be important for this process, and repression of Notch-dependent Hes genes is essential for triggering differentiation. However, Notch signalling often remains active throughout neuronal differentiation, implying a change in the transcriptional responsiveness to Notch during the neurogenic transition.

We showed that Bcl6 starts to be expressed specifically during the transition from progenitors to postmitotic neurons and is required for proper neurogenesis of the mouse cerebral cortex. Bcl6 promotes this neurogenic conversion by switching the composition of Notch-dependent transcriptional complexes at the Hes5 promoter. Bcl6 triggers exclusion of the co-activator Mastermind-like 1 and recruitment of the NAD+-dependent deacetylase Sirt1, which we showed to be required for Bcl6-dependent neurogenesis in vitro. The resulting epigenetic silencing of Hes5 leads to neuronal differentiation despite active Notch signalling. These findings thus suggest a role for Bcl6 as a novel proneurogenic factor and uncover Notch-Bcl6-Sirt1 interactions that may affect other aspects of physiology and disease (Tiberi et al. 2012a).

A subsequent yet unpublished part of this Phd-project focused on unraveling roles for Bcl6 in regionalization of the cerebral cortex. In all mammals, the three major areas of the neocortex are the motor, somatosensory and visual areas, each subdivided in secondary domains and complemented with species-specific additional areas. All these domains comprise of neurons with different functionality, molecular profiles, electrical activity and connectivity. Spatial patterning of the cortex is mainly under the control of diffusible molecules produced by organizing centers, but is also regulated by intrinsic, cell-autonomous programs (Tiberi et al. 2012b).

Since Bcl6 expression is confined to frontal and parietal regions of the developing cerebral cortex and remains high in postmitotic neurons, also after completion of neurogenesis, we hypothesized it would be involved in acquisition of motor and somatosensory identity. As expected from the neurogenesis defect in these regions, we observed a trend towards a reduced size of the frontal areas in the Bcl6 mutant cortex. Preliminary data from cDNA microarray profiling after gain- and loss-of-function of Bcl6 and from in situ hybridization on mouse cortex however do not show dramatic changes in molecular markers of different cortical areas. Similarly, the coarse-grained pattern of thalamocortical and efferent projections of motor and somatosensory neurons appears to be spared. These preliminary findings thus suggest that Bcl6 is not strictly required for proper acquisition of motor and somatosensory areal identity.
Doctorat en Sciences médicales
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Le cortex cérébral constitue l’une des structures les plus évoluées et complexes de notre cerveau. Sa surface est divisée en de nombreuses aires fonctionnelles. La mise en place des aires corticales dépend à la fois de facteurs intrinsèques comme la sécrétion de morphogènes ou l’expression en gradient de différents facteurs de transcription, mais elle dépend aussi de facteurs extrinsèques au cortex, en particulier l'innervation par le thalamus.

Les ephrines et leurs récepteurs Eph constituent une famille multigénique de facteurs de signalisation impliqués dans divers événements clé du développement cortical où ils sont exprimés selon des profils spatio-temporels complexes. Aux stades tardifs du développement, EphA7 et l’ephrine-A5 sont exprimés en gradients complémentaires au sein de chaque territoire des aires présomptives, constituant ainsi les marqueurs les plus précoces de ces aires corticales.

Par la combinaison d’approches in-vitro utilisant la technique d’électroporation focale de tranches corticales embryonnaires, puis in-vivo en utilisant la technique de transgénèse d’addition, nous avons identifié une séquence régulatrice de EphA7 appelée pA7, capable de mimer l’expression endogène de EphA7 au sein du télencéphale dorsal en développement. La lignée de souris pA7-GFP ainsi générée exprime la GFP spécifiquement au sein du télencéphale dorsal durant les stades précoces. Aux stades périnataux cette expression se régionalise au sein de la plaque corticale de chacune des aires présomptives selon des gradients récapitulant ceux observés pour EphA7. Nous avons ensuite purifié des neurones exprimant différents niveaux d’EphA7 par la technique de FACS «Fluorescence-Activated Cell Sorting » et l’analyse de leur transcriptome nous a permis de trouver un grand nombre de gènes différentiellement exprimés. Tous ceux testés par la technique d’hybridation in situ sont exprimés selon un gradient latéral fort et médial faible dans le cortex pariétal, similaire à celui d’EphA7. L’examination de leur profil au sein de cortex de souris dépourvus d’afférences thalamiques, nous a permis de conclure que l’expression de ces gènes incluant EphA7 s’établit indépendamment de celles-ci. Ainsi, notre étude a permis d'identifier un répertoire de gènes neuronaux, pouvant agir en amont ou en combinaison avec EphA7 pour contrôler les facteurs intrinsèques essentiels à l’établissement des aires corticales./

The cerebral cortex is subdivided into distinct cortical areas characterized by specific patterns of gene expression and neuronal connectivity. The patterning of cortical areas is thought to be controlled by a combination of intrinsic factors that are expressed in the cortex, and external signals such as inputs from the thalamus. EphA7 is a member of the ephrin/Eph family of guidance factors that is involved in key aspects of the development of the cortex, and is expressed in several gradients within developing cortical areas.

By combining in vitro transcriptional assays and mouse transgenics, we identified a regulatory element of the EphA7 promoter, named pA7, that can recapitulate salient features of the pattern of expression of EphA7 in the developing forebrain, including gradients in the cortex. Using a mouse reporter line where GFP expression recapitulates EphA7 expression, we developed a GFP-based cell sorting procedure to isolate cortical neuron populations displaying different levels of EphA7 expression. Transcriptome analysis of these populations enabled to identify a specific array of differentially expressed genes. All genes validated further in vivo were confirmed to be expressed along distinct gradients in the developing cortical plate, similarly to EphA7. The expression of these genes was unchanged in mutant mice defective for thalamocortical projections, indicating that their graded pattern is largely intrinsic to the cortex. Our study identifies a novel repertoire of cortical neuron genes that may act upstream of, or together with EphA7, to control the intrinsic patterning of cortical areas.

Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques
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L’espèce humaine a développé des fonctions cognitives et des capacités d’interactions sociales très élaborées. La structure la plus importante pour ces fonctions est le néocortex. Une de ses caractéristiques majeures est qu’il a subi une forte expansion et un changement significatif de structure et de fonction durant l’évolution. Les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents à cette évolution restent peu connus. Un des éléments clefs semble être la modification de programmes neurodéveloppementaux spécifiques, en particulier au cours de la vie embryonnaire.

Durant ce projet, nous avons identifié et caractérisé de nouveaux gènes potentiellement impliqués dans le développement et l’évolution du cortex cérébral humain, par l’analyse du transcriptome du cerveau humain en développement, croisée à des techniques d’analyse computationnelle. Nous avons caractérisé le profil d’expression de « Human Accelerated Region 1 » (HAR1), un gène d’évolution accélérée dans la lignée humaine exprimé dans le cortex cérébral humain en développement. D’autre part, par l’analyse du transcriptome de régions spécifiques du cortex humain en développement, couplée à des analyses computationnelles, nous avons identifié une série de gènes présentant une combinaison unique de profil d’expression et d’évolution spécifiquement humains. Ces gènes pourraient constituer une partie importante des programmes génétiques impliqués dans le développement et l'évolution du cortex dans notre espèce.

L’étude approfondie de leurs profils d’expression et de leur fonction pourraient nous permettre de mieux comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents à l’évolution du cortex cérébral humain.

Doctorat en Sciences médicales
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Le cortex cérébral est composé d’un grand nombre de types de neurones organisés radialement en couches cellulaires et tangentiellement en aires corticales fonctionnellement distinctes. Son développement est régulé par des signaux fonctionnant comme morphogènes sécrétés par des centres organisateurs situés à la périphérie du télencéphale dorsal. Ces morphogènes contrôlent l’expression dans les progéniteurs corticaux de gènes codant pour des facteurs de transcription qui régulent la prolifération, la différenciation et la spécification des progéniteurs corticaux. Les cascades de gènes impliquées dans la mise en place du cortex cérébral dans lesquelles ces signaux et facteurs de transcription interviennent restent cependant actuellement mal connues.

Les gènes Dmrt3 et Dmrt5 appartiennent à une famille de gènes fortement conservée évolutivement codant pour des facteurs de transcription à doigt de zinc connus pour leur rôle dans le développement sexuel. Des résultats obtenus dans le laboratoire ayant montré que Dmrt5 joue un rôle crucial dans la neurogenèse au niveau du système olfactif chez le xénope, j’ai voulu savoir, dans un premier temps, si la fonction de Dmrt5 dans la neurogenèse était une fonction ancestrale. Pour répondre à cette question, j’ai recherché des gènes Dmrts chez une espèce de Cnidaire, Nematostella vectensis, et ai étudié leur expression au cours du développement. L’un d’entre-eux, NvDmrtB, est fortement exprimé dans le système nerveux et s’est avéré être requis pour la différenciation des cellules nerveuses chez N. vectensis, suggérant que les gènes Dmrts avaient déjà un rôle dans la neurogenèse dans l’ancêtre commun des Bilatériens et des Cnidaires.

Par ailleurs, d’autres travaux ont montré que chez la souris les gènes Dmrt5 et Dmrt3 sont exprimés dans le cerveau en développement au niveau du télencéphale dorsal. Afin d’approcher leur fonction dans le développement cortical, j’ai analysé leur expression au cours du développement embryonnaire, caractérisé les anomalies de développement du cortex cérébral des souris knockout Dmrt5-/- et Dmrt3-/- ainsi que des souris double knockout Dmrt3-/-;Dmrt5-/- et étudié leur régulation. Mes résultats ont montré que Dmrt3 et Dmrt5 sont coexprimés dans les progéniteurs corticaux en gradient avec un maximum d’expression du côté caudo-médian. J’ai également observé que l’absence de Dmrt5 induit une réduction de la taille des vésicules télencéphaliques et que les structures de la partie caudo-médiane du cortex telles que le plexus choroïde et l’hippocampe sont altérées ainsi que les aires visuelle et somato-sensorielle. Au niveau moléculaire, mes résultats ont montré que Dmrt5 est requis pour l’expression de différents gènes codant pour les signaux Wnt et Bmp sécrétés au niveau de la région caudo-médiane des vésicules télencéphaliques, et qu’il contrôle négativement Pax6 et positivement Emx2, des déterminants respectivement de l’identité rostro-latérale et caudo-médiane du cortex cérébral. Bien que la taille des vésicules télencéphaliques n’apparaisse pas affectée chez les souris Dmrt3-/-, l’expression de différents composants de la voie Wnt et celle d'Emx2 et Pax6 est légèrement altérée, comme chez les souris Dmrt5-/-. Chez les souris double knock-out Dmrt3-/-;Dmrt5-/-, une réduction de la taille du cortex et des altérations de l’expression des gènes similaires et plus sévères que celle des souris Dmrt5-/- ont été observées. Nous avons également mis en évidence que l’expression de Dmrt3 est réduite chez les souris Dmrt5-/- et que inversement celle de Dmrt5 est légèrement augmentée chez les souris Dmrt3-/-. Enfin, nous avons observé que l’expression de ces deux gènes est dépendante du facteur de transcription Gli3 et que seul l’expression de Dmrt3 requiert les facteurs de transcription Pax6 et Emx2.

Ensemble, nos résultats indiquent que les facteurs de transcription Dmrt5 et Dmrt3 contrôlent le développement de la partie caudo-médiane du cortex, Dmrt5 agissant en amont de Dmrt3. Ils suggèrent également que ces facteurs y joueraient des rôles partiellement redondants en régulant l’expression de cibles communes tels les gènes Wnt3a et Pax6.!
Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire
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Le corail rouge de Méditerranée (Corallium rubrum) fait l'objet d'un important commerce depuis des millénaires ; il est traditionnellement utilisé pour la confection de bijoux et d'objets d'art. L'étude de son squelette permet de mieux comprendre les procédés utilisés par la nature pour fabriquer des matériaux résistants avec un coût énergétique minimal (conditions de chimie douce). D'autre part, la caractérisation des taux de croissance vertical et radial est toute aussi importante pour établir des critères à des fins de conservation de l'espèce. Dans ce travail, C. rubrum a été comparé à d'autres espèces de coraux précieux de la même famille (C. elatius et Paracorallium japonicum). Ces espèces présentent deux modes de croissance distincts: (1) un mode 'bloc par bloc' à l'apex de la branche, associé à une croissance axiale rapide (~2 mm/an) et (2) un mode 'couche par couche' se produisant en dessous de l'apex, associé à une croissance radiale lente (~0,2 mm/an). Les structures physiques et chimiques des squelettes des coraux précieux aident à mieux comprendre les mécanismes complexes de la croissance cristalline bio-assistée
The Mediterranean red coral (Corallium rubrum) has been harvested and traded for centuries; it is highly valued in jewelry. Studies of the skeletal structures are important to better understand how nature proceeds to synthetize resistant material at low-energy cost by soft chemistry. On the other hand, the determination of vertical and axial growth rates is important to establish criterions for the sustainable management of these precious species. In this work, the skeleton of C. rubrum has been compared to skeleton of other species belonging of the same family (C. elatius and P. japonicum). All species show two distinct growth modes: (1) a block-by-block mode at the branch apex associated with a fast axial growth rate (~2 mm/year) and (2) a layer-by-layer mode associated with a slow radial growth rate (~0,2 mm/year). The physical and chemical patterns of the skeleton of precious corals provide important constraints to better understand the complex mechanisms of in bio-assisted crystalline growth

L'objectif de notre etude a ete de demontrer la presence de recepteurs de l'ocytocine (rot) dans le rein de rat et de comparer les localisations respectives des differentes sous types de recepteurs ot et vasopressine, par autoradiographie, grace a l'utilisation d'analogues tels que le 125i-d(ch2)5tyr(me)2, thr4, orn8, tyr(nh2)9 vt, et le 125i-linear avp antag, d'affinite elevee pour les rot et les recepteurs v1a. Des rot sont presents dans le cortex renal, a la fois chez l'adulte et chez le jeune ou leur nombre augmente au cours du developpement post-natal. Nous avons montre l'expression transitoire de rot dans la partie medullaire du rein en developpement. Afin de mettre en evidence l'aspect fonctionnel des recepteurs transitoires, nous avons enrichi les populations cellulaires exprimant le rot par separation sur gradient de percoll. L'analyse des variations du taux de calcium libre intracellulaire a l'aide du fura 2, montre que les cellules qui repondent a l'agoniste selectif thr4, gly7ot, se caracterisent d'une part morphologiquement et d'autre part fonctionnellement en fonction de la nature du signal calcique. Enfin, nous avons choisi d'etudier les consequences de la nephrectomie unilaterale sur le niveau d'expression des rot dans la medulla du rein contralateral. Dans ce systeme, la surexpression des rot est correlee avec une multiplication accrue des cellules suggerant une implication dans les evenements ayant trait a la croissance et (ou) la differenciation cellulaire

Nos travaux sur 26 gènes de la famille des WDR a permis d’en identifier sept (Atg16l1, Coro1c, Dmxl2, Herc1, Kif21b, Wdr47, Wdr89) associés à des anomalies cérébrales majeures. Cette grande famille de protéines reste pourtant peu explorée quant à ses rôles dans le développement du système nerveux central. Nous avons choisi d’étudier WDR47, dont la fonction est totalement inconnue en dépit d’une très grande similarité structurale avec LIS1, protéine à l’origine de la lissencéphalie. En combinant trois modèles expérimentaux (souris, siRNA et levure), nous avons démontré que Wdr47 est essentiel pour la survie de l’organisme et est impliqué dans la coordination motrice et le maintien de l’homéostasie énergétique avec une origine probablement centrale. Au niveau cellulaire, Wdr47 assure un rôle clé dans la dynamique des microtubules et la stabilisation du cône de croissance au travers d’interaction protéiques avec Reelin et SCG10. En outre, Wdr47 est aussi impliqué dans la prolifération neuronale et la macroautophagie. Ces résultats ont permis d’établir un lien de causalité entre une duplication de 200 kb contenant Wdr47 et des troubles de coordination motrice et une obésité hyperphagique chez un jeune patient
WD40-repeat (WDR) proteins are one of largest eukaryotic family, however little is known about their role in neurodevelopment. We investigated 26 WDR genes, and found 7 (Atg16l1, Coro1c, Dmxl2, Herc1, Kif21b, Wdr47, Wdr89) with a major impact in brain structure when inactivated in mice. We chose WDR47 for further investigation, as it is a completely unknown protein that shares striking domain similarity with LIS1. Using three independent model systems (mice, siRNA and yeast), we found an essential role of Wdr47 in survival, and key neuronal processes involving microtubule dynamics such as proliferation, autophagy and growth cone stabilization. Next we identified Reelin and superior cervical ganglion 10 (SCG10) as top interacting proteins of WDR47. Interestingly, a 200-kb duplication encompassing WDR47 was linked to poor coordination in one patient, recapitulating mouse behavioural anomalies. Together our data help unravel for the first time a key role of Wdr47 in brain

La 3beta-hydroxysteroide-deshydrogenase isomerase (o-hsd/i) est une enzyme membranaire qui catalyse une etape cle dans la biosynthese des steroides actifs tels que les mineralocorticoides, les glucocorticoides et les androgenes. L'enzyme a ete purifiee a partir de cortex surrenal bovin et sa distribution subcellulaire examinee. Dans les tissus steroidogeniques, elle est majoritairement associee au reticulum endoplasmique (microsomes) ; neanmoins, dans le cortex surrenal bovin, nous avons montre la presence d'une activite enzymatique substantielle dans les mitochondries. Les deux enzymes mitochondriale et microsomiale ont des proprietes catalytiques distinctes en ce qui concerne leur specificite de substrat et l'utilisation du cofacteur nad#+. L'examen de la repartition submitochondriale de la 3-hsd/i indique qu'elle est presente dans la membrane interne ainsi que dans les sites de contact intermembranaires, et met en evidence une co-localisation de la 3-hsd/i et du cytochrome p-450scc catalysant la premiere etape de la steroidogenese (transformation du cholesterol en pregnenolone). Les deux proteines forment un complexe moleculaire. Cette association a probablement une signification fonctionnelle puisqu'elle permet au cytochrome de fournir directement a la 3-hsd/i son substrat, la pregnenolone. L'etude de la regulation de l'activite 3-hsd/i mitochondriale et microsomiale par l'effecteur positif majeur du cortex surrenal, l'acth, et un inhibiteur des fonctions differenciees de ce tissu, le tgfbeta, montre que l'acth augmente la quantite et l'activite specifique de l'enzyme des deux compartiments subcellulaires tandis que le tgfbeta inhibe l'effet positif de l'acth. Au niveau submitochondrial, l'acth induit preferentiellement une augmentation de l'activite specifique de la 3-hsd/i dans les sites de contact intermembranaires ; le tgfbeta influence la repartition de l'activite enzymatique dans les membranes mitochondriales. Enfin, l'etude de la regulation de la 3-hsd/i dans un modele cellulaire steroidogenique tumoral, la lignee y1, a revele que deux isoformes de l'enzyme ayant un poids moleculaire apparent different sont presentes. Dans ces cellules, le tgfbeta diminue l'activite 3-hsd/i en correlation avec une diminution du niveau d'expression des messagers codant pour l'enzyme

La corticosurrénale, portion externe des glandes surrénales, est spécialisée dans la production d’hormones stéroïdes. Elle associe trois zones concentriques, distinctes histologiquement, chacune dédiée à la production d’un type d’hormone : la glomérulée produit des minéralocorticoïdes, la fasciculée des glucocorticoïdes, et la réticulée des androgènes. La production de ces hormones est régulée par des médiateurs extracellulaires : l’ACTH active la sécrétion du cortisol en augmentant l’AMP cyclique, et l’angiotensine II active la sécrétion d’aldostérone en augmentant le calcium intracellulaire. Les tumeurs de la corticosurrénale posent le double problème de l’hypersécrétion hormonale et de la prolifération cellulaire. Les mécanismes moléculaires de ces anomalies sont mal connus. L’initiation de certaines tumeurs bénignes semble liée à l’activation de la voie de l’AMPc. Concernant les tumeurs malignes, plusieurs mécanismes de progression ont été décrits : surexpression d’IGF2, en rapport avec une isodisomie paternelle, perte de l’expression de p53, et activation de la voie Wnt. Les tumeurs malignes posent également des problèmes diagnostiques dans leurs formes limites, et leur pronostic est difficile à prédire. Les transcriptomes des tumeurs peuvent être analysés et comparés par les puces à ADN et la technique SAGE (Serial Analysis of Gene Expression). L’objectif de cette thèse est de caractériser le transcriptome de différentes tumeurs de la corticosurrénale, afin d’identifier des marqueurs diagnostiques et pronostiques, et les mécanismes moléculaires de la sécrétion hormonale pathologique, de l’initiation et de la progression tumorale. Le premier travail décrit les anomalies moléculaires de l’hyperaldostéronisme primaire. Pour cela les transcriptomes de l’adénome de Conn et de sa zone glomérulée adjacente à la tumeur (éteinte par rétrocontrôle négatif) ont été comparés par SAGE, et validés par hybridation in situ. Seules les deux enzymes terminales de la stéroïdogenèse CYP21 et CYP11B2 sont surexprimées dans le Conn. Le régulateur aigu de la stéroïdogenèse StAR, n’est pas surexprimé. Le cholestérol, substrat de la stéroïdogenèse, semble provenir des lipoprotéines HDL. Enfin la signalisation calcique, régulateur aigu de la sécrétion d’aldostérone, semble également activée dans l’hyperaldostéronisme primaire. Le deuxième travail identifie, à partir des transcriptomes, des signatures moléculaires diagnostiques et pronostiques pour les tumeurs de la corticosurrénale. Le regroupement hiérarchique non supervisé des transcriptomes de 96 tumeurs unilatérales distingue nettement tumeurs bénignes et tumeurs malignes, et identifie au sein des tumeurs malignes, deux groupes de tumeurs de pronostic très différent. Des marqueurs de récidive et de décès, basés sur la soustraction de l’expression de deux gènes, DGL7-PINK1 et BUB1B-PINK1 respectivement, donnent des prédictions très performantes comparé0s aux prédicteurs actuels. Ces travaux ouvrent des perspectives physiopathologiques originales, qui seront approfondies au laboratoire. En parallèle, la translation directe des résultats au service du patient ouvre une nouvelle voie dans la médecine moléculaire personnalisée des pathologies corticosurrénaliennes, que nous souhaitons développer d’avantage
The adrenal cortex, outer portion of the adrenal glands, is specialized in the production of steroid hormones. It contains three concentric zones, histologically distinct, each dedicated to the production of a type of hormone : the glomerulosa produces mineralocorticoids, the fasciculata glucocorticoids, androgens and reticulated. The production of this hormones is regulated by extracellular mediators : ACTH activates the cortisol secretion by increasing cyclic AMP and angiotensin II activates the aldosterone secretion by increasing intracellular calcium. Tumors of the adrenal cortex raise a dual problem of hormonal hypersecretion and cell proliferation. The molecular mechanisms of these abnormalities are poorly understood. The initiation of some benign tumors appears to be related to the activation of the cAMP pathway. On malignant tumors, several mechanisms of progression have been described : overexpression of IGF2 in connection with a paternal isodisomia, loss of heterozygosity of p53 and activation of the Wnt pathway. Malignant tumors can also be difficult to diagnose in their borderline forms, and their prognosis is difficult to predict. The transcriptomes of tumors can be analysed and compared by microarray technology and SAGE (Serial Analysis of Gene Expression). The objective of this thesis is to characterize the transcriptome of different tumors of the adrenal cortex, to identify diagnostic and prognostic makers, and molecular mechanisms of pathological hormone secretion, initiation and tumor progression. The first paper dedscribes the molecular abnormalities of primary aldosteronism. For this, the transcriptomes of Conn's adenoma and its adjacent zona glomerulosa to the tumor (switched off by negative feedback) were compared with SAGE, and validated by in situ hybridization. Only the two terminal enzymes of steroidogenesis CYP21 and CYP11B2 are overexpressed in the Conn. Acute regulator of steroidogenesis StAR is not overexpressed. Cholesterol substrate for steroidogenesis, seems to come from HDL cholesterol. Finally calcium signaling, that controls the acute aldosterone secretion seems also activated in primary aldosteronism. The second work identifies, from the transcriptome, the diagnostic and prognostic molecular signatures for tumors of the adrenal cortex. Unsupervised hierarchical clustering of transcriptomes of 96 unilateral tumors clearly distinguished benign and malignant tumors, and identified in malignant tumors, two groups of tumors of very different prognosis. Makers of recurrence and death based on the subtraction of the expression of two genes, DGL7-PINK1 and PINK1-BUB1B respectively, yield predictions for high-performance compared with current predictors. This work opens original pathophysiological perspectives, which will be further explored in the laboratory. In parallel, the direct translation of the results available to patients with adrenal diseases opens a new avenue in molecular personalized medicine, that we want to further develop

Étude des mécanismes impliqués, le métabolisme et la libération des dérivés adényliques ont été étudiés à partir de terminaisons nerveuses isolées du néocortex de cobaye. Hypothèse d'une participation des mécanismes "purinergiques" dans le mode d'action des benzodiazépines au niveau du système nerveux central

La famille des facteurs de croissance transformant (tgf) est constituee d'une trentaine de peptides dimeriques qui controlent la croissance et la differenciation de nombreux types cellulaires. Tgf1 est un regulateur autocrine de la steroidogenese qui inhibe l'expression de la steroide 17-hydroxylase (p-450c17). Au cours de ce travail, j'ai identifie une nouvelle cible de tgf1 dans la voie de biosynthese des hormones corticosteroides : star (steroidogenic acute regulatory protein), une proteine mitochondriale indispensable au transfert du cholesterol de la membrane externe a la membrane interne de la mitochondrie. Dans les cellules fasciculo-reticulees bovines, tgf1 diminue le niveau d'expression de l'arnm de star de facon dependante du temps et de la concentration. Cette regulation requiert une neosynthese proteique. L'etude comparative de la regulation par tgf1 de l'expression de star et de p-450c17 apres differents jours de culture in vitro des cellules fasciculo-reticulees bovines indique que, dans les conditions les plus proches de la physiologie, star est la cible majeure de tgf1. Le mecanisme moleculaire de regulation de l'expression de star par tgf1 a ete etudie par diverses approches experimentales. Le facteur de transcription sf-1 (steroidogenic factor-1) ne semble pas implique dans cette regulation. Par contre, smad3, une proteine cytoplasmique phosphorylee par les recepteurs de tgf1, reproduit l'inhibition de l'expression de star dans la lignee cellulaire humaine nci-h295r et semble etre indispensable a cet effet de tgf1. Il est possible que ces observations originales puissent etre generalisees a d'autres types cellulaires endocriniens (testicules, ovaire) ou une action de tgf1 sur le transport du cholesterol a ete suggeree.

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont caractérisés par des déficits de communication sociale et des comportements répétitifs, qui résultent d’altérations de la connectivité cérébrale. Le gène CNTNAP2, codant Caspr2, a été associé aux TSA, avec de nombreux variants hétérozygotes faux-sens identifiés chez les patients. Cependant, des variants faux-sens sont également présents dans les sujets contrôles, questionnant leur pouvoir pathogène. Par des approches in vitro et in vivo, nous identifions ici de nouvelles fonctions de Caspr2 au cours du développement axonal et apportons la preuve que certains des variants pourraient impacter ces fonctions. Nous démontrons que Caspr2 régule de manière dose-dépendante la croissance axonale des neurones corticaux en culture, les neurones Cntnap2+/- présentant un phénotype intermédiaire par rapport aux neurones sauvages et Cntnap2-/-. Nous montrons également que Caspr2 participe in vivo au développement des axones de deux tractus interhémisphériques myélinisés majeurs, le corps calleux et la commissure antérieure. Des analyses morphométriques et de microscopie électronique révèlent des modifications morphologiques de ces structures et des altérations des contacts axo-axonaux et du diamètre axonal chez les souris Cntnap2+/- et Cntnap2-/- tout au long du développement. En utilisant des approches in vitro et la croissance axonale comme test biologique, nous montrons en outre que certains variants présentent un effet dominant-négatif ou une perte de fonction dans un contexte génétique Cntnap2+/-, suggérant qu’ils pourraient affecter la connectivité cérébrale et ainsi contribuer aux manifestations des TSA
Autism spectrum disorders (ASD) are neurodevelopmental disorders characterised by deficits in social communication and repetitive behaviours. Alterations in brain connectivity are the most replicated findings in ASD patients. The CNTNAP2 gene, coding Caspr2, has been associated to ASD, with a large number of missense heterozygous variants identified in patients. However, some missense variants have also been found in the control population, questioning their pathogenicity. Here, using in vitro and in vivo approaches we identify new functions for Caspr2 in axonal development and provided proof of principle that some variants could impact these functions. We report that Caspr2 is involved in axon growth of cortical neurons in culture in a dose-dependent manner, with Cntnap2+/- neurons presenting an intermediate phenotype between wild type and Cntnap2-/- neurons. We also show that Caspr2 is required in vivo for the development of axons projecting into two major interhemispheric myelinated tracts, the corpus callosum and the anterior commissure. Performing morphometric and electron microscopy analyses we detect morphological modifications of these structures and alterations in axo-axonal contacts and axonal diameter in both Cntnap2+/- and Cntnap2-/- mice throughout development. Using in vitro assays and axon growth as read-out, we further show that some of the variants display either a dominant-negative effect or a loss-of-function in a Cntnap2+/- genetic background, suggesting that they could alter brain connectivity and thus contribute to the manifestations of ASD

Le rôle clef du fer dans le cycle biogéochimique du carbone et de l’azote dans l’océan a été mis en évidence au cours de la dernière décennie. Une des découvertes majeures récentes en océanographie biologique est la limitation de la croissance du phytoplancton par la disponibilité en fer dans au moins 40% de l’océan mondial. Or, la chimie de cet élément dans l’océan est particulièrement complexe et la forme sous laquelle il est disponible pour le phytoplancton reste encore mal connue. Plusieurs mécanismes sont utilisés par le phytoplancton marin pour améliorer la solubilité du fer en eau de mer et parvenir à absorber les quantités suffisantes en fer nécessaires à leur survie. Un de ces mécanismes implique la production de radicaux superoxyde en milieu extracellulaire, ce qui accroît la bio-disponibilité du fer en eau de mer en réduisant la forme Fe(III) sous forme Fe(II), plus bio-disponible aux cellules de phytoplancton. Les objectifs principaux de ce travail étaient de i) développer une méthode appropriée pour détecter la production de superoxyde en milieu extracellular par n’importe quelle cellule de phytoplancton marin, et ii) examiner la relation entre la production extracellulaire de superoxyde et l’absorption du fer par la cyanobactérie Trichodesmium erythraeum IMS101. Une méthode de détection du superoxyde a été développée, qui utilise du red-CLA ou du MCLA, deux sondes chimiluminescentes spécifiques à la détection du superoxyde, qui ont donné des résultats fiables, même sur de très faibles quantités d’échantillons. En effet, comparée aux autres méthodes employées, la détection de la production du superoxyde par microplaques permet de réduire le volume d’échantillon par 10, et de réduire le temps d’analyse de tréplicats d’un échantillon, d’un blanc et de trois standards à 10 minutes. De plus, cette méthode présente une large gamme de travail avec une limite de détection de 0,076 pmol/s, ce qui lui confère un grand avantage pour le travail sur le phytoplancton marin. Les taux de production de superoxyde en milieu extracellulaire par la cyanobatérie Trichodesmium erythraeum ont été mesurés en condition de laboratoire et allaient de 0,93 à 16,21 pmol/trichome/h. La limitation en fer des cellules de Trichodesmium résultat en une augmentation de ce taux de production, qui a été multiplié par un facteur 2,9 entre les cellules non limitées et les cellules limitées en fer. Il a aussi été montré que la production de superoxyde suivait un rythme diurne avec une forte augmentation du taux de production en milieu du cycle « jour», spécialement marqué pour les cultures maintenues en milieu pauvre en fer. Les taux de production extracellulaire de superoxyde et d’absorption du fer par Trichodesmium ont été mesurés simultanément sur des cultures pré-limitées ou non limitées en fer. Les taux d’absorption étaient 10 fois plus élevés pour les cultures non limitées, sauf lorsqu’un composé réducteur (acide ascorbique) était ajouté. Dans ce cas, les taux d’absorption des deux cultures étaient similaires. De plus, les deux cultures ont montré une plus grande aptitude à absorber le fer lié à des ligands faibles comme le citrate. Dans l’ensemble, les résultats ont montré une relation entre la production de superoxyde et l’absorption de fer par Trichodesmium, mais aucune influence directe entre ces deux processus n’a pu être démontrée. La méthode de détection du superoxyde par microplaque a été utilisée lors de campagnes sur la Grande Barrière de corail en Australie. L’analyse de deux blooms de Trichodesmium a montré de forts taux de production de superoxyde, en cohérence avec les analyses effectuées au laboratoire. De plus, l’utilisation de cette méthode (entre autres) a permis de démontrer une accumulation d’espèces Fe(II) en concentrations biologiquement significatives, quand la concentration en superoxyde dans l’eau de mer était inférieure à 1 nM. Par contre, lorsque cette concentration se trouvait supérieure à 1nM, la plupart des espèces réduites (Fe(II)) étaient réoxidées, ce qui résultait en un fort taux de production de peroxyde d’hydrogène du à la dismutation du superoxyde. Dans l’ensemble, cette étude a permis le développement d’une méthode de détection de la production de superoxyde par le phytoplancton marin en milieu extracellulaire qui peut être utilisée au laboratoire ou en conditions d’étude sur le terrain. Nous avons aussi démontré que les cellules de Trichodesmium erythraeum IMS101 produisent de grandes quantités de superoxyde, en particulier lorsqu’elles sont limitées en fer. L’étude des taux d’absorption du fer par ces même cellules a démontré une forte relation entre ce processus et la production de superoxyde par les cellules: ces résultats sont en accord avec l’hypothèse que le modèle d’absorption du fer par le phytoplancton marin «Fe’» serait fortement influencé par ce type d’organisme capable de modifier l’équilibre redox du milieu présent à la surface des cellules
It is hypothesised that, under iron limitation, phytoplankton cells develop biochemical mechanisms to increase their iron uptake efficiency with one of these mechanisms involving the production of superoxide in the extracellular environment that increases the bioavailability of iron in seawater by reducing Fe(III) to the more soluble Fe(II). The main objectives of this work were 1) to develop an appropriate method to detect extracellular production of superoxide by marine phytoplankton, and 2) to examine the relationship between extracellular production of superoxide and iron acquisition by Trichodesmium erythraeum. A method to measure superoxyde production is described using red-CLA and MCLA probes, yielding considerable improvement for analysis compared to other available methods. Extracellular superoxide production and iron uptake rates were measured simultaneously on iron replete and iron deplete Trichodesmium erythraeum IMS 101 laboratory cultures : iron starvation leads to a 2. 9-fold increase in superoxide production rate and 10-fold decrease in the iron uptake rate (except when a reducing compound was added) compared to iron replete cultures. Extracellular superoxide production shows a pronounced circadian rythm in iron deplete cultures, but less so in iron replete cultures. Overall, no direct impact of extracellular superoxide production by Trichodesmium is observed, but both processes are shown to be related. Both iron deplete and iron replete cultures demonstrate greater ability to uptake iron bound to weaker iron-binding ligands such as citrate. Application of the method to field studies in the Great Barrier Reef lagoon showed an accumulation of biologically significant concentrations of reduced trace metals including Fe(II) when the concentration of superoxide was lower than 1 nM. When the concentration of superoxide was higher than 1 nM, most of the reduced species were oxidised resulting in high rates of hudrogen peroxide production rates, consistent with laboratory studies. Overall, this thesis permitted the development of a method to detect superoxide production rates by marine phytoplankton cells that could be used routinely in field studies. The observations are in accord with the conclusion that fit the ongoing hypothesis that the extablished Fe' uptake model for phytoplankton would be strongly influenced by such organisms that are able to modify the redox equilibrium of the solution at their cells surface

La protection des populations civiles en cas de conflits armés, internationaux ou internes est au centre des préoccupations du droit international humanitaire contemporain. C’est un sujet digne d’intérêt et d’études plus approfondies. Dès lors, la recherche ici entreprise concernant l’apport du droit musulman à l’universalité des règles humanitaires protégeant les personnes civiles ainsi que des spécificités de ces règles, surtout en termes de leurs compatibilités avec celles développées par le droit international humanitaire contemporain ne pourraient que répondre à cet objectif. En effet, cette thèse, née du constat selon lequel les pays musulmans ont rapidement adhéré aux différents instruments du droit international humanitaire, tentera de démontrer pourquoi et comment se manifeste une telle convergence, voire homologie, entre les règles du droit musulman protégeant les personnes civiles en cas de conflits armés et celles développées par le droit international humanitaire contemporain. La confrontation-association entre ces deux systèmes - qui tiendra compte du contexte historique et de l’environnement dans lequel s’est développé le droit musulman- nous autorise, en effet, à défendre l’idée selon laquelle le droit musulman et le droit international humanitaire contemporain partagent les mêmes valeurs fondamentales en ce qui concerne la protection des populations civiles dans les conflits armés. Cette démarche nous permet également d’affirmer que la convergence entre les deux systèmes est en grande partie tributaire, tout d’abord, de l’originalité de la conception humanitaire du droit musulman. Cette convergence est ensuite, tributaire de la volonté qui a animé les concepteurs du droit international humanitaire de rechercher les dénominateurs communs entre les civilisations et d’élaborer des règles acceptables pour tous. Elle est, enfin et essentiellement, tributaire de l’effort de relecture et d’interprétation de l’institution du jihad, qu’ont entamé les jurisconsultes et les penseurs musulmans surtout depuis le XIXe siècle dans le but de limiter le jihad à sa vocation d’origine, soit la vocation défensive. Notre thèse n’abordera pas le sujet sous ses seuls aspects théoriques. Elle tentera, aussi, de comprendre et de jauger l’application de ce droit en se référant aux guerres menées par le prophète et ses compagnons durant les premiers siècles de l’Islam et de voir les implications de ce droit, ainsi que celles du droit international humanitaire contemporain, dans les conflits armés qui ont secoué le monde musulman, notamment ceux qui se déroulent actuellement en Irak, en Afghanistan, au Darfour soudanais et en Somalie. Cette thèse comporte trois parties. La partie introductive traitera du cadre général du droit international musulman. La deuxième partie sera consacrée à la détermination et à l’étude des facteurs qui ont permis la convergence entre les règles humanitaires du droit musulman et celles construites par le droit international humanitaire contemporain. La dernière partie de notre thèse consistera dans l’analyse des différents types de garanties et de protection que le droit musulman et le droit international humanitaire offrent aux populations civiles. En d’autres termes, cette partie sera le témoin de cette convergence et de cette parenté.