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Les hormones thyroïdiennes (HT) ont un rôle majeur dans le développement du système nerveux central (SNC). Trois récepteurs nucléaires dirigent l’action des HT et deux sont majoritairement exprimés dans le cerveau : TRα1 et TRβ1. L’ontogenèse du récepteur TRβ1 coïncide avec la fenêtre d’action des HT, ce qui suggère un rôle majeur dans les effets postnataux des HT chez les rongeurs. Pour étudier son rôle in vivo , nous avons créé des souris transgéniques surexprimant, spécifiquement dans les neurones, un récepteur TRβ1 muté pour sa liaison à l’hormone. Le cervelet de ces souris présente les mêmes altérations de développement que les souris hypothyroïdiennes. L’inhibition de l’expression du facteur de transcription BTEB, régulé par les HT probablement via TRβ1, dans des cultures primaires de neurones affecte la ramification mais pas l’élongation neuritique dépendante de la T3. La phosphorylation spécifique de certains sites des protéines MAP2 et Tau par la T3 pourrait participer à ces processus.

Dr Jack Puymirat Christelle Cayrou

Directeur de recherche Étudiante de troisième cycle

Les hormones thyroïdiennes (HT) jouent un rôle majeur dans le développement du système nerveux central (SNC). Leur absence entraîne des anomalies importantes de la structure et des fonctions cérébrales. Le mécanisme d’action des HT passe par l’intermédiaire de trois récepteurs nucléaires : TRα1, TRβ1 et TRβ2. Leur ontogenèse ainsi que leur expression tissulaire différentes suggèrent que chacun ait un rôle défini lors du développement du cerveau. Nous avons choisi d’étudier le rôle spécifique du récepteur TRβ1 lors du développement postnatal du SNC chez les rongeurs, car son expression coïncide avec la fenêtre d’action des HT sur la maturation cérébrale. Nous avons développé une nouvelle lignée de souris transgéniques qui sur-expriment un récepteur TRβ1 muté pour la liaison de l’hormone, spécifiquement dans les neurones grâce au promoteur des neurofilaments légers humain. L’expression du transgène est spécifique du cerveau et des neurones. L’étude du cervelet des souris transgéniques a montré les mêmes anomalies de migration et de maturation neuronale que celles rencontrées dans l’hypothyroïdie congénitale. Cela se traduit par un retard de la disparition de la couche granulaire externe, une persistance de la prolifération cellulaire et une forte élévation de l’apoptose dans la couche granulaire interne. Seuls les cellules de Purkinje expriment le transgène et présentent une hypoplasie de leur arbre dendritique. L’altération du fonctionnement du récepteur TRβ1, dans ces neurones, est suffisante pour induire un retard de développement du cervelet. Pour définir plus précisément l’implication de TRβ1 dans la maturation neuronale, nous avons inhibé l’expression du facteur de transcription BTEB, par un oligodésoxynucléotide (ODN) anti-sens de son ARNm. Des résultats préliminaires suggèrent que BTEB soit un intermédiaire du récepteur TRβ1, dans les effets des HT sur la neuritogénèse. Nous avons traité des cultures primaires de neurones par ces ODN, en présence ou absence de T3. L’analyse du développement neuritique des neurones démontre l’implication de BTEB dans la ramification neuritique induite par les HT sans en affecter l’élongation. Nous avons aussi noté que la T3 influence l’état de phosphorylation général des protéines associées aux cytosquelettes, MAP2 et Tau, impliquées dans le processus de maturation neuritique. L’élongation et de la ramification neuritique, dépendantes de la T3, pourraient dépendre de la phosphorylation spécifique des protéines MAP2 et Tau par l’hormone.

Dr Jack Puymirat Christelle Cayrou

Directeur de recherche Étudiante de troisième cycle

Je tiens en premier lieu à remercier le Dr Jack Puymirat, mon directeur de recherche et directeur de l’unité de génétique humaine, qui m’a encadré et dirigé durant ces quatre années pour mener à bien cette thèse.

Je remercie affectueusement Karine pour tous ces bons conseils et le temps qu’elle a passé à réviser l’écriture de cette thèse, ainsi que Marc-André pour leur amitié, leur soutient moral et les nombreuses conversations plus ou moins scientifiques pendant les repas, les pauses-café et les soirées bien arrosées.

Je remercie également les autres membres et ex-membres du labo, Denis pour avoir été présent lors de mes premiers pas dans ce laboratoire et avoir « refait le monde » avec moi e l’enjouée P.A durant les longues soirées de laboratoire, Dany pour son accueil chaleureux et sa bonne humeur contagieuse, Julie pour son amitié, pour m’avoir donner beaucoup de son temps et avoir supporté mes coups de gueules, Edith et Lucie pour l’aide qu’elles m’ont apporté dans la révision de cette thèse mais surtout pour leur bonne humeur, leur gentillesse et leur disponibilité.

Un merci tout particulier à Louise pour sa patiente et la qualité de son travail sans lequel mes petites souris n’existeraient pas.

Je remercie le Dr Guy Drolet sans qui les études sur le cerveau de ces chères souris auraient eu beaucoup de mal à se réaliser. Merci aussi à tous les membres des labos voisins, particulièrement Pierre, Nick, Geof, Daniel, Sylvie, Bernard, Daniel (un autre !), Geneviève, Michel, Suzanne, Sylvie (encore une !) et Jean-philippe pour leur gentillesse et leurs discussions constructives et aussi merci à Yvette pour sa disponibilité, son efficacité et sa gentillesse lorsque j’arrivais les vendredis après-midi pour demander une publie en urgence !

Merci aux membres du jury pour l'attention que vous avez bien voulu accorder à mes travaux, en espérant avoir su vous intéresser.

Un très grand merci à toute ma famille, mes parents, ma sœur, ma petite filleule Clarisse et les cousins-cousines, pour nos échanges par e-mails ou téléphone qui entretiennent le moral !

Merci enfin à David pour avoir accepté de passer avec moi cette période parfois agitée, pour m’avoir soutenu et pour être toujours là, présent à mes côtés.

De nombreuses données, recueillies depuis plus d’un siècle ont démontré le rôle important joué par les hormones thyroïdiennes (HT) dans le développement du système nerveux central (SNC). Leurs actions passent par l’intermédiaire de trois récepteurs nucléaires qui sont TRα1, TRβ1 et TRβ2. Elles agissent au niveau de la mise en place des cellules formant le cerveau ainsi que sur leur différentiation. Les récepteurs thyroïdiens (TR) ajustent les effets des HT par leur expression différentielle au cours du développement et par leur localisation qui peut être tissus et cellule-spécifique. Deux RT majoritaires sont exprimés au cours du développement du SNC : TRα1 et TRβ1. L’apparition du récepteur TRβ1 coïncide avec la fenêtre d’action des HT suggérant fortement un rôle important de ce récepteur dans le développement tardif du SNC. La présente thèse a pour objectif de déterminer le rôle spécifique du récepteur TRβ1 in vivo dans ce développement, et de définir son implication dans la neuritogénèse induite par les HT in vitro . Plusieurs travaux relatent des conséquences de l’élimination de la fonction de ce récepteur, par suppression du gène ou par utilisation de récepteurs mutants dans des souris transgéniques. Jusqu'à l’année dernière, aucune de ces souris ne présentait d’altération du développement du SNC. Nous avons donc choisi de créer une lignée de souris transgéniques surexprimant un récepteur déficient dans sa liaison à l’hormone spécifiquement dans les neurones, afin de considérer uniquement les effets des HT sur le cerveau. Parmi les processus de différentiation du cerveau dépendants des HT, il est à noter que la croissance et la ramification neuritique, qui se produisent durant la fenêtre d’action des HT, sont fortement stimulées in vitro par la présence de ces hormones. Le modèle utilisé pour rechercher l’implication de TRβ1 dans cette maturation neuritique est la culture primaire de neurones, modèle très proche du développement neuronal postnatal chez le rat.

« Les laboratoires et les bibliothèques, les couloirs, les porches, les arches et les cours savants, tout cela ne sert à rien si l’âme n’est pas sage et l’œil clairvoyant »

« Ceux qui ne commettent pas d’erreurs font la plus grosse de toutes : ils n’essaient pas de faire quelque chose de nouveau »

-- Anthony De Mello

AchE : acétylcholine-estérase

AF-1 : domaine d’activation de la transcription 1

AF-2 : domaine d’activation de la transcription 2

BDNF : facteur neurotrophique

BTEB: Basic transcription element binding protein

CGE : couche granulaire externe

CGI : couche granulaire interne

COUP-TF : facteur de transcription du promoteur de l’ovalbumine de poulet

HAT : histone acétyltransférase

HDAC : histone désacétylase

hmTRβ1 : récepteur TRβ1 humain muté

HT : Hormones thyroïdiennes

Kb : kilobases

KDa: kilo-dalton

MAP2 : protéine associée aux microtubules 2

N2a : lignée de neuroblastome

NcoR : corépresseur des récepteurs nucléaires

NT-3 : neurotrophine 3

ODN : oligodésoxynucléotide

Pb : paires de bases

PPAR : récepteur des péroxisomes en prolifération

PTU : propylthiouracil

RTH : syndrome de résistance aux hormones thyroïdiennes

RAR : récepteur de l’acide rétinoïque

RXR : récepteur de l’acide X rétinoïque (forme 9- cis )

SMRT : facteur intermédiaire de la répression par le récepteur de l’acide rétinoïque.

SNC : Système nerveux central

SRC-1 : coactivateur des récepteurs stéroïdiens 1

T3 : triiodothyronine

T4 : tétraiodothyronine ou thyroxine

TR : récepteurs thyroïdiens

TRAP : protéines associées aux TR

TRE : élément de réponse aux HT

TrKB : récepteur de BDNF

TrKC : récepteur de NT-3

TRH : hormone de libération de la thyréotropine

TSH : hormone de stimulation de la thyroïde ou thyréotropine

VDR : récepteur de la vitamine D