MANUSCRIT DE THÈSE En vue de l’obtention du titre de Docteur en Sciences du vivant de l’université Paris Descartes Julien Fregeac Rôle du microARN 146a dans le développement cérébral et pertinence pour les maladies du neurodéveloppement Défense de thèse devant le jury composé de Docteur Alessandra Pierani Présidente Docteur Marion Coolen Rapporteure Docteur Frédéric Laumonnier Rapporteur Professeur Pierre Gressens Examinateur Professeur Christophe Lefebvre Examinateur Docteur Laurence Colleaux Directrice de thèse 1 2 Do not take life too seriously. You will never get out of it alive. Elbert Hubbard 3 4 REMERCIEMENTS À mon jury Mes premiers remerciements vont au Dr Marion Coolen et au Dr Frédéric Laumonnier pour le temps qu’ils ont pris afin d'évaluer mon manuscrit, au Pr Pierre Gressens et au Pr Christophe Lefebvre pour avoir accepté d’être mes examinateurs et au Dr Alessandra Pierani pour me faire l’honneur de présider mon jury. Enfin, je remercie l’ensemble de mon jury de m'offrir l'opportunité de discuter de mon projet de thèse avec des experts. Au Dr Laurence Colleaux J'aimerais adresser mes plus grands remerciements à ma directrice de thèse. J'aimerais te remercier Laurence pour m'avoir recruté et cru en moi alors même qu'on n'avait pas encore de financement de thèse, pour m'avoir encadré tout au long de ces quatre années de la meilleure des manières et encore plus pour ton soutien dans les moments difficiles de ces deux dernières années. Tu es une grande scientifique et une chef avec qui c'est un plaisir de travailler mais tu es avant tout une personne formidable. Je n'y serais jamais arrivé sans toi. Merci! À mon équipe Je remercie Sonny en premier. C'est grâce à toi que j'ai pu rejoindre l'équipe et tu m'as encadré et appris à être organisé, efficace et indépendant. Je voudrais ensuite dire un grand merci à Dani, mon camarade de thèse pendant toutes ces années, pour ta bonne humeur tout au long de ton parcours du combattant et malgré toutes les fois où je t'ai frustré. Je remercie également tous les autres membres de l'équipe: Karine pour avoir toutes les réponses, Nami pour rire à mes blagues, même quand il ne devrait pas, Antoine pour m'avoir supporté en tant qu'encadrant et m'avoir aidé à arriver au bout du projet, Matthieu pour les discussions improbables, les références de Kaamelott et les fous rires qu'elles ont entrainé, Ekin qui est probablement la plus gentille personne du monde, 5 Karthi pour avoir été mon adversaire dans la guerre du génotypage et m'avoir rappelé à quel point c'est bon d'être mauvais, Anne pour sa gentillesses et son aide dans la rédaction du manuscrit, Vincent pour avoir offert un point de vue extérieur et avisé sur mon projet, Valérie et Giulia, qu'on croise moins souvent mais que c'est toujours un plaisir de voir et enfin Maéva et Mickaël qui ont quitté le laboratoire mais qui font toujours partie de la famille. C'est vraiment un plaisir de travailler avec vous tous et j'aurai du mal à retrouver une telle ambiance à l'avenir. Au Crédit Agricole Ile de France Mécénat Je tiens à remercier le Crédit Agricole Ile de France Mécénat pour l'intérêt porté à mon projet et avoir accepté de financer ma thèse Au groupe de Fabiola Terzi J'aimerais remercier Fabiola Terzi et son groupe pour avoir accepté de partager avec nous leur modèle murin sur lequel j'ai effectué la majorité de mes travaux de thèse. À l'Imagine Sport Association J'ai eu le grand privilège durant mon temps à Imagine de participer à la fondation de l'Imagine Sport Association dont j'ai eu le plaisir d'être le président ces deux dernières années. J'ai trouvé cette expérience extrêmement formatrice et je tiens à remercier tous nos membres pour leur motivation sans faille. L'association n'existerait pas sans vous. J'adresse une note particulière à toutes les personnes qui ont constitué mon bureau, notamment mes deux vice présidents Diana et Dan, vous avez été formidables! J'espère avoir l'occasion un jour de travailler avec une équipe aussi agréable et efficace que vous. J'aimerais également dire un grand merci à la direction et au staff administratif de l'institut et notamment Stanislas Lyonnet, Laure Boquet, Laurent Mellier et Stéphane Paillet pour leur soutien et leur enthousiasme qui a permis à notre association de se développer. 6 À l'association YRII Même si votre association est moins fun que la notre (hehe!), ça a été un plaisir de co- organiser des évènements avec vous, vous apportez énormément à l'institut. J'adresse mes remerciements en particulier à Hicham et Clarisse, les dirigeants de l'association, pour leur amitié tout au long de cette folle aventure à Imagine. À l'ensemble de l'institut Imagine Je remercie les toutes les personnes avec qui j'ai eu l'occasion d'interagir à l'institut et notamment les gens du 3ème étage. C'est grâce à vous que travailler ici est aussi agréable. Au BBQ gang Un immense merci à Caro, Sarah, Dan, Dani, Pedro, Lucas, Alice, Carmen et Kenny ce groupe d'amis improbablement parfait, pour les barbecues, les ring of fire, les soirées chez Edouard, le Subway du vendredi et votre bonne humeur au quotidien tout simplement. La vie en thèse n'aurait pas été la même sans vous. À nos collaborateurs J'aimerais remercier Franck et Stéphanie pour l'aide scientifique et technique inestimable qu'ils ont apporté à notre projet. C'était un plaisir de collaborer avec vous. À mes relecteurs Anne, Hicham, Aude et Stefania Je vous remercie pour le temps que vous avez consacré à mon manuscrit et pour vos précieux conseils. À mes amis de l'université Nous avons été nombreux à être restés en contact après le master et partager notre quotidien de thésard n'a pu être que bénéfique. J'adresse des remerciements tout particuliers à Lisa et Ludo avec qui c'est impossible de passer de mauvais moments. 7 À mes amis non scientifiques J'adresse des remerciements spéciaux à Marc et Élodie notamment qui entendent régulièrement parler de thèse et de neurones depuis tout ce temps et qui continuent à avoir envie de me voir. Un peu de normalité fait du bien dans ce monde de sciences. À ma famille J'aimerais remercier ma mère, Xavier et mes grands-parents qui me soutiennent depuis aussi longtemps que je me souviens ainsi que ma famille du sud Pierre, Sonia et Téo, toujours prêts à m'accueillir et qui m'appellent "Docteur" depuis déjà bien longtemps. 8 RÉSUMÉ Rôle du microARN 146a dans le développement cérébral et pertinence pour les maladies du neurodéveloppement Les maladies du neurodéveloppement (MND) regroupent des pathologies caractérisées par des troubles de la cognition, de la communication, du comportement ou du fonctionnement moteur en conséquence d'un développement cérébral atypique. Les MND incluent la déficience intellectuelle (DI), les troubles du spectre autistique (TSA), le trouble du déficit de l'attention, les troubles de l'apprentissage et les troubles moteurs. Avec une prévalence globale de 3%, les MND sont responsables de 10% des dépenses de santé dans les pays développés et constituent donc un défi médical et socioéconomique majeur. Les microARNs (miARNs) sont de petits ARNs non codant de ~20-22 nucléotides. Ils exercent une régulation post-transcriptionnelle de l'expression génique en dégradant ou réprimant la traduction d'ARNs messagers spécifiques. Chaque miARN ciblant plusieurs centaines de transcrits, ils constituent des médiateurs clés de l'expression génique. Les microARNs régulent la majorité des processus biologiques et notamment le développement cérébral. Plusieurs miARNs ont d’ailleurs été associés à des pathologies neurologiques comme la maladie d'Alzheimer ou la sclérose latérale amyotrophique mais aussi à des MND telles que le TSA, la DI et l'épilepsie. Des études d'expression réalisées sur divers échantillons de patients TSA ont identifié miR-146a comme le miARN le plus fréquemment dérégulé. Une expression anormale de ce miARN a également été observée dans des cas de DI et d'épilepsie. Il est important de noter que moduler l'expression de miR-146a est suffisant pour réduire la latence, la durée et l'intensité des crises d'épilepsie induites dans des modèles rongeurs d'épilepsie télencéphalique. miR-146a est un régulateur connu des voies de signalisation NFκB, Notch et Wnt/β-caténine et a été associé à des 9 cas de cancers et de maladies inflammatoires mais peu de choses sont connues sur ses fonctions dans le cerveau. Des travaux in vitro décrivent le rôle de miR-146a dans la survie et l'apoptose des neurones, la croissance axonale et l'endocytose des récepteurs AMPA. Notre groupe a également montré l’effet pro-neuronal de la sur-expression de miR-146a dans des cellules souches neurales humaines H9. Collectivement, ces données donnent un aperçu des fonctions de miR-146a dans des cellules en culture mais ne fournissent que peu d’informations quant à son rôle in vivo au cours du neurodéveloppement. Nous avons donc caractérisé la souris Mir146a-/- par des techniques d'imagerie, de biologie cellulaire et moléculaire ainsi que des études de comportement. Nous avons démontré que la neurogenèse est altérée dans les souris Mir146a-/-. Au jour embryonnaire 14 (E14), les embryons mutants ont plus de progéniteurs neuraux engagés vers un destin neuronal ainsi qu'un plus grand nombre de neurones post-mitotiques dans le néocortex. Grâce à des cultures de cellules primaires, nous avons montré que l'absence de miR-146a cause une augmentation de la croissance dendritique ainsi qu'une altération de la recapture du glutamate par les astrocytes et nous avons prouvé que le transporteur de glutamate GLT-1 est une cible directe de miR-146a.