For Peer Review

UNIVERSITE DE LA MEDITERRANEE
AIX-MARSEILLE II
Faculté des Sciences de Luminy
Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
THESE DE DOCTORAT
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE AIX-MARSEILLE II
Spécialité : Neurosciences
Présentée et soutenue publiquement par
Shirley BEGUIN
Le 16 décembre 2011
Titre :
« Conséquences physiopathologiques des mutations du gène ARX
dans le développement cérébral ».
Jury :
Pr. André NIEOULLON, président
Dr. Christine METIN, rapporteur
Dr. Antoine DEPAULIS, rapporteur
Dr. Patrick COLLOMBAT, examinateur
Dr. Harold CREMER, examinateur
Dr. Alfonso REPRESA, directeur de thèse

Remerciements :
Cette thèse est le fruit de quatre années de travail au sein de l’Institut de Neurobiologie de la
Méditerranée. Je remercie en premier lieu le Pr. Ben-Ari d’avoir fondé un tel laboratoire qui m’a
permis de travailler dans d’excellentes conditions tant au niveau scientifique qu’humain.
Je tiens ensuite à remercier tous les membres du jury : Les Drs Christine Métin et Antoine Depaulis
qui me font l’honneur d’être rapporteurs de ce travail, ainsi que les Drs Patrick Collombat et Harold
Cremer d’avoir accepté d’être examinateurs. Je remercie chaleureusement le Pr. André Nieoullon
d’avoir accepté de présider cette soutenance.
Je souhaite plus particulièrement remercier Alfonso Represa, mon directeur de thèse et directeur du
laboratoire, pour sa gentillesse, sa bonne humeur, sa disponibilité malgré son emploi du temps bien
chargé. Ses conseils, ses qualités scientifiques, et l’autonomie qu’il m’a laissé m’ont permis de grandir
et de m’épanouir scientifiquement.
Merci à tous les membres de l’équipe Represa et plus particulièrement Isabel pour avoir aider « la
petite » à ses débuts, Hélène pour toutes ces nombreuses heures passées à électroporer, Carlos pour
son aide précieuse en biologie moléculaire et Jean-Bernard pour nos discussions scientifiques et non
scientifiques ! Merci également à tous les membres de l’INMED qui ont contribué de près ou de loin à
cet environnement scientifique et humain très agréable, et plus particulièrement Valérie et Laurent
pour leur contribution électrophysiologique dans mon projet, et mon « roomate » préféré.
Une petite pensée pour « l’INMED team » sans qui ces quatre années n’auraient pas été aussi
agréables : Karine, Thibault, Belkacem, Bahija, Anice, Jennifer, Fred…Avec une mention spéciale aux
greluches : Perrinouche, Fabounette et Annele ! Une petite pensée aussi pour ma petite escalope qui
est toujours là à mes côtés depuis toutes ces années, 19 ans déjà !
Un grand merci à mes parents d’être toujours présents pour moi. C’est aussi grâce à eux que j’en suis
arrivée là, ils m’ont toujours épaulé et soutenu dans mes choix. Merci aussi à mes frères et mes belles
sœurs qui font de mon environnement familial un vrai bonheur ! Une petite pensée aussi pour tous
leurs petits bouts qui j’espère seront fiers de leur tata !
Je ne peux que finir ces remerciements par Laurent, qui me supporte quotidiennement, qui m’a aidé à
me défouler, quand la science n’avançait pas, pendant ces longues soirées de travaux, qui m’épaule au
quotidien, me réconforte, et qui est toujours là pour moi. Un grand merci à toi…

Résumé :
Des mutations du gène ARX (aristaless-related homeobox gene) ont été identifiées
dans un large spectre de désordres neurologiques précoces, incluant ou non des malformations
cérébrales, le plus souvent associés à des épilepsies. Il est proposé que le gène ARX, codant
pour un facteur de transcription, joue un rôle primordial au cours du développement cérébral,
notamment sur la migration des neurones GABAergiques, mais son implication au cours de la
mise en place du système nerveux central reste cependant encore mal connue. L’objectif de ce
travail a été d’étudier le rôle du gène ARX et les conséquences de ses mutations sur le
développement cérébral dans le but d’expliquer et éventuellement de prévenir de telles
pathologies.
Dans un premier temps, nous avons étudié l’effet d’une mutation particulière du gène, la
mutation ARX(GCG)7, une expansion polyalanine retrouvée principalement dans des
pathologies sans malformation cérébrale mais avec des épilepsies, tels que les syndromes de
West ou d’Ohtahara. Des analyses réalisées sur une lignée de souris knock-in pour cette
mutation (GCG)7 et sur des rats après électroporation in utero ont montré que la migration
neuronale des neurones glutamatergiques et GABAergiques ainsi que la maturation des
neurones GABAergiques ne sont pas altérées par cette mutation. De façon intéressante, nos
données suggèrent que les épilepsies observées chez les souris knock-in résulteraient plutôt
d’une réorganisation du réseau glutamatergique. Etant donné que le gène ARX n’est pas
exprimé dans les neurones glutamatergiques, l’ensemble de ce travail suggère que les
épilepsies chez les souris knock-in pour la mutation (GCG)7 sont la conséquence d’une
altération développementale secondaire à la mutation initiale du gène, et ceci aurait
d’importantes répercussions thérapeutiques qui requièrent d’avantages d’études.
Des expériences préliminaires nous ont ensuite permis d’étudier l’effet de plusieurs mutations
du gène ARX sur la morphologie des interneurones in vitro. Celles-ci ont montré que les
mutations d’ARX n’engendrent pas une localisation subcellulaire anormale de la protéine
dans les interneurones en culture. De façon intéressante, ces expériences suggèrent que la
morphologie des interneurones est altérée seulement par certaines mutations. Ces données
préliminaires soulignent ainsi l’importance d’étudier de façon spécifique chaque mutation du
gène pour expliquer les mécanismes engendrant l’hétérogénéité phénotypique liée aux
mutations d’ARX.
L’ensemble de ces travaux contribuent à une meilleure compréhension du rôle du gène ARX
dans le développement cortical et à une meilleure caractérisation des mécanismes
physiopathologiques des désordres neurologiques précoces liés aux mutations de ce gène.