Caractérisation du gène Spatial et identification de sa fonction dans les cellules hautement polarisées

par Miriam Yammine

Thèse de doctorat en Biologie, Spécialité biochimie structurale

Sous la direction de Catherine Nguyen.

Le président du jury était Denise Aragnol.

Le jury était composé de Catherine Nguyen, Denise Aragnol, Virginie Rouiller-Fabre, Annie Andrieux, Anne-Marie Schmitt-Verhulst.

Les rapporteurs étaient Virginie Rouiller-Fabre, Annie Andrieux.


  • Résumé

    Le gène Spatial est exprimé par des cellules hautement polarisées : les cellules épithéliales du thymus, neuronales du système nerveux central et germinales du testicule. La différenciation de ces cellules est accompagnée d'une polarisation de la distribution de Spatial, dans des structures microtubulaires hautement organisées telles que la manchette, le flagelle et la dendrite.Mon projet a porté sur l’identification de la fonction du gène Spatial au niveau du thymus et du cerveau murins. De plus, j’ai été impliquée dans la caractérisation du gène Spatial chez l’homme et l’évaluation de son impact sur la spermatogenèse et l’infertilité humaine.Nos résultats montrent qu’au niveau du thymus, Spatial est détecté tout au long de l’organogenèse thymique jusqu’aux stades adultes. Son profil d’expression correspond à un « promiscuous gene » impliqué dans l’acquisition de la tolérance des lymphocytes T. Au niveau du système nerveux central, Spatial présente une distribution somatodendritique dans les cultures de neurones hippocampiques et son expression est fortement détectée lors de la poussée dendritique. Nous avons montré que le transport de Spatial du corps cellulaire vers les dendrites est dépendant de la kinésine Kif17. De plus, Spatial semble être impliqué dans la formation des dendrites via la voie de signalisation stimulée par le Nerve Growth Factor.Chez l’homme, le gène H-Spatial est fortement exprimé au niveau du testicule et son expression est spécifique de la spermiogenèse, étape de différenciation des spermatides rondes en spermatozoïdes. Chez les patients infertiles asthéno- et/ou tératozoospermiques, présentant des anomalies de mobilité et de forme des spermatozoïdes, le niveau d’ARNm d’H-Spatial est fortement réduit. Ces résultats suggèrent qu’H-Spatial est un marqueur potentiel de l’infertilité masculine.J’ai également participé à la validation des dendrimères PAMAM (poly-amidoamine) comme vecteurs efficaces pour le transfert de siRNA et d’ADN in vitro sur différents lignées cellulaires et in vivo sur des thymus murins. Ce système pourrait être un moyen thérapeutique pour traiter des immunodéficiences liées aux lymphocytes T.


  • Résumé

    Spatial gene is expressed in highly polarized cells such as, thymic epithelial cells, testicular germ cells and neuronal cells of the central nervous system. The differentiation of these cells is accompanied by the polarized distribution of Spatial in highly organized microtubule structures such as the manchette, the flagellum and dendrites. This project aims to identify the function of Spatial gene in the thymus and in the brain. Moreover, we characterize Spatial gene in humans and evaluate its impact on spermatogenesis and human infertility.Our results showed that, in the thymus, Spatial is detected throughout the thymic development, until adulthood. Its expression profile corresponds to a ‘promiscuous gene’, implicated in the acquisition of T lymphocyte tolerance.At the level of the central nervous system, Spatial showed a somatodendritic distribution in hippocampal neuron cultures. Moreover, its expression was highly detected during dendritic growth. We have also shown that the transport of Spatial from the cell body to the dendrites is dependent on the kinesin Kif17. In addition, our results suggest that Spatial seems to be implemented in dendrite formation by the Nerve Growth Factor mediated signaling pathway.In the humans, H-Spatial is highly expressed in the testis and its expression is specific to spermiogenesis: the phase of differentiation of round spermatids to spermatozoids. In infertile astheno and/or teratozoospermic patients with sperm shape and mobility anomalies, H-Spatial levels were drastically reduced. These results propose H-Spatial as a potential marker for human male infertility.Finally, we have equally participated in the validation of PAMAM (poly-amidoamine) dendrimers as efficient vectors for the transfer of DNA and siRNA in vitro, in different cell lines; and in vivo, in murine thymi. This system could serve as a new therapeutic model for treating diseases linked to T lymphocytes.


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