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La protéine PARL ( Presenilins-Associated Rhomboid-Like protein ) est une nouvelle protéine présentant des similarités significatives avec la famille de régulateurs développementaux de Drosophila melanogaster Rhomboid, assurant la protéolyse intramembranaire régulée (RIP). La RIP est un processus par lequel certaines protéines transmembranaires sont clivées à l’intérieur de la membrane pour libérer un domaine cytoplasmique actif. Pour valider l’homologie fonctionnelle entre PARL et Rhomboid-1, nous avons conduit une analyse phylogénétique complète portant sur l’ensemble des membres de la super-famille Rhomboid. Cette étude révèle que cette famille est présente à tous les niveaux évolutifs et que tous ses membres, y compris PARL, sont des sérine-protéases catalysant la RIP. Nos études immunohistochimiques démontrent que le profil d’expression de PARL est régulé dynamiquement au cours du développement postnatal du cerveau de souris. D’autre part, PARL est sélectivement exprimée dans les cellules mitotiques et les neurones indifférenciés, mais pas dans les cellules gliales. De plus, chez l’adulte, l’expression de PARL est restreinte aux zones de neurogenèse active tout au long de la vie de l’animal. L’ensemble de ces résultats indique que l’expression de PARL commence durant la phase proliférative des précurseurs neuronaux, continue dans les étapes précoces de la différenciation neuronale et qu’elle est ensuite régulée négativement au cours de la différenciation. Nous proposons donc que l’activité de RIP-protéase de la protéine PARL joue un rôle essentiel dans l’engagement de la cellule vers la destinée neuronale et dans la neurogenèse.

La protéine PARL ( Presenilins-Associated Rhomboid-Like protein ) est une nouvelle protéine présentant des similarités significatives avec la famille de protéines transmembranaires Rhomboid, impliquée dans le développement de Drosophila melanogaster . Rhomboid-1 est une sérine-protéase assurant la protéolyse intramembranaire régulée (RIP), processus par lequel certaines protéines transmembranaires sont clivées à l’intérieur de la membrane pour libérer un domaine cytoplasmique actif. Pour valider l’homologie fonctionnelle entre PARL et Rhomboid-1, nous avons conduit une analyse phylogénétique complète portant sur l’ensemble des membres de la super-famille Rhomboid. Cette étude révèle que cette famille est présente à tous les niveaux évolutifs. De plus, nos analyses montrent que chez les Eucaryotes deux anciennes acquisitions horizontales ont donné naissance à deux sous-familles de protéines distinctes. Ces deux sous-familles possèdent des activités enzymatiques identiques de type RIP et sont prototypées respectivement par Rhomboid-1 et PARL. Nous montrons que chez les Eucaryotes, l’évolution subséquente de la famille des Rhomboids s’est opérée grâce à de multiples duplications et diversifications fonctionnelles, et que tous ses membres, y compris PARL, sont des sérine-protéases catalysant la RIP.

Pour élucider le rôle cellulaire de l’activité de RIP de PARL, nous avons développé plusieurs anticorps dirigés contre la protéine PARL. L’analyse par western-blot montre que PARL est une protéine membranaire exprimée dans le cerveau de souris adulte. D’autre part, des études immunohistochimiques montrent que le profil d’expression de PARL est régulé dynamiquement au cours du développement postnatal du cerveau de souris. Fortement exprimée à la naissance dans tout le neocortex, la formation hippocampique et le cervelet, l’expression de PARL diminue progressivement pour ne subsister que dans la zone subventriculaire, dans la zone subgranulaire du gyrus denté de l’hippocampe et dans la couche externe granulaire du cervelet. Ces zones prolifératives secondaires sont la source de cellules précurseurs neuronales au cours du développement postnatal du cerveau. De plus, chez l’adulte, l’expression de PARL est restreinte aux zones de neurogénèse active tout au long de la vie de l’animal. Dans ces régions, certaines cellules immunopositives pour PARL sont aussi co-marquées avec les marqueurs de cellules mitotiques PCNA et BrDU. PARL est aussi co-exprimée avec le marqueur neuronal précoce TuJ-1. En revanche, les cellules immunopositives pour PARL ne sont pas immunoréactives pour NeuN, marqueurs des cellules neuronales terminalement différenciées.

L’ensemble de ces résultats indique que l’expression de PARL commence dans les cellules souches neurales en prolifération, s’orientant vers la destinée neuronale, continue durant les étapes précoces de la différenciation neuronale et qu’elle est ensuite régulée négativement lorsque le neurone entame sa différenciation terminale. Nous proposons donc que l’activité de RIP-protéase de la protéine PARL joue un rôle essentiel dans l’engagement de la cellule vers la destinée neuronale et dans la neurogenèse.

Je remercie sincèrement toutes les personnes qui m’ont encadrée, encouragée et soutenue au cours de mes études de doctorat.

Mes remerciements s’adressent à mon directeur de thèse le Dr Luca Pellegrini, pour m’avoir accueillie dans son laboratoire et m’avoir par là-même donné l’opportunité de travailler sur un projet novateur et passionnant. Je remercie particulièrement le Dr Pellegrini pour les connaissances en biologie moléculaire et cellulaire qu’il m’a apportée. Je remercie sincèrement mon co-directeur de thèse, le Dr Attila Sik qui m’a permis de réaliser une partie de mes travaux de doctorat dans son laboratoire. Je lui suis particulièrement reconnaissante pour l’aide technique précieuse, le soutien, la disponibilité et la patience qu’il a eu à l’égard de la novice en matière de neurobiologie que j’étais avant mon passage dans son laboratoire. Je remercie conjointement les Drs Pellegrini et Sik pour l’ensemble des données qu’ils m’ont communiquées et qui ont fortement contribué à l’avancement de mes travaux. Je dois aussi remercier le Dr Eugene Koonin du National Institute of Health, pour ses compétences en bioinformatique qu’il a bien voulu partager avec nous. Je remrecie aussi Kira Makarova et Igor Rogozin, co-auteurs de l’article figurant en annexe.

Je remercie le Directeur de Programme de Biologie cellulaire et moléculaire, le Dr Michel Vincent, pour sa disponibilité, son soutien et ses conseils tout au long de mes études de doctorat ainsi que pour sa participation à mon comité aviseur. Je remercie également les autres membres de mon comité aviseur, les Drs André Darveau et Paul de Koninck. Mes remerciements s’adressent aussi au Dr Edward Khandjian de m’avoir accordé de son temps pour des discussions scientifiques. Mes remerciements vont également au Dr Rachid Mazroui pour les multiples discussions scientifiques qui ont contribué à mon cheminement scientifique, pour la relecture critique du manuscrit de cette thèse, pour ses conseils et son soutien. Merci aussi au Dr Daria Pereg pour ses conseils scientifiques et son aide indéfectible.

Je remercie également les Drs Paul de Koninck et André Parent de m’avoir permis d’utiliser leurs microscopes confocaux et de m’avoir fourni leurs anticorps. Je remercie Philippe Lemieux pour son aide technique précieuse dans le laboratoire du Dr Sik. Merci aussi à Sylvain Côté pour son aide avec les délicates perfusions de souris ! Je remercie particulièrement Andréanne Bédard d’avoir partagé ses connaissances en matière de co-marquage qui m’ont épargné bien du labeur... Merci à Eric LeBel pour les nombreuses discussions scientifiques et extra-scientifiques qui ont alimenté nos pauses, à Amélie Côté pour tous les stylos et PostIt qu’elle m’a fournie et pour sa bonne humeur (hé oui!). Merci au Dr Florence Keller pour la relecture critique de l’introduction.

Je dois aussi remercier le Centre de Recherche Université Laval-Robert Giffard, ainsi que le Centre de Recherche sur le Cerveau, le Comportement et la Neuropsychiatrie qui m’ont financée pendant mes études de doctorat.

Je remercie enfin les membres de ma famille qui m’ont encouragée, conseillée et soutenue malgré les 6,000 Km de distance, merci Maman, Papa, Yvon, Sosso, Flo et Mamie! Je remercie aussi tous mes amis qui m’ont encouragée et soutenue à tous moments. Merci Mat Bu, Mat Du, Pascale, Daria, Ludi, Sébast, Claire, Rachid, Pierre, Jovanka, Nino, Milica, Maxime, Karine, Sylvie, Michel, Xavier, Gousseff, Marionnette, Ian, Ariane...et j’en oublie.

aa acide aminé

AID APP Intracellular Domain

APP Aβ peptide Precursor Protein

ATF6 Activating Transcription Factor 6

Aβ peptide β amyloïde

BEt Bromure d’Éthidium

BrDu 5-Bromo-2’-Déoxyuridine

CA1-3 Région des Cornes d’Ammon -1 à -3

cdk5/p35 kinase 5-cycline-dépendante

CTFγ fragment C-terminal de APP, aussi appellé NICD

DER EGFR de la Drosophile

EGF Epidermic Growth Factor

EGFR EGF Receptor

egl couche granulaire externe du cervelet

ErbB EGFR des Vertébrés

EtOH éthanol

gl couche granulaire du gyrus denté

GSK-3β glycogène synthase-kinase-3β

GST Gluthation-S-transférase

igl couche granulaire interne du cervelet

IPTG isopropyl-β-D-thiogalactoside

LV Ventricule Latéral

M medulla du cervelet

ml couche moléculaire du cervelet

NeuN Neuronal Nuclei

NICD Notch Intracellular Domain

NRG NeuRéGuline

NSC Neural Stem Cell

OB Bulbe Olfactif

PARL Presenilins-Associated Rhomboid-Like

pc cellules de Purkinje du cervelet

PCNA Proliferative Cellular Nuclear Antigen

PCR Polymerase Chain Reaction

PKA/PKC protéines kinases A et C

PM poids moléculaire

Pn nombre de jours après la naissance

PS-1/-2 Préséniline-1 et -2

RE réticulum endoplasmique

RIP Regulated Intramembrane Proteolysis

RMS courant migratoire rostral

RRP Rhomboid Related Protein

S1P Site 1-protéase

S2P Site 2-protéase

SGZ Zone SubGranulaire

DG Gyrus denté

SHH(-NT) Sonic HedgeHog (fragment N-terminal)

SRE Sterol Responsive Element

SREBP SRE Binding Protein

SVZ Zone SubVentriculaire

TMH domaine transmembranaire

TP température pièce