Université Pierre et Marie Curie

Université Pierre et Marie Curie
ED515 : Complexité du vivant
Département Endocrinologie, Métabolisme, Diabète / Equipe Immunologie des diabètes
Institut Cochin
Implication du gène Arntl2 lié au rythme circadien dans le
diabète de type 1
Par Basile Lebailly
Thèse de doctorat de Génétique
Dirigée par Ute C Rogner
Présentée et soutenue publiquement le 14 septembre 2015
Devant un jury composé de :
Gorochov Guy, PU. PH. H.U., Université Paris VI Président du jury
Rogner Ute, DR2 CNRS Directrice de thèse
Challet Etienne, DR CNRS, INCI Strasbourg Rapporteur
Gerard Matthieu, PhD, Institut de biologie intégrative de la cellule Rapporteur
Amigorena Sebastian, DR classe exceptionnelle CNRS, Institut Curie Examinateur
Boitard Christian, PU-PH Examinateur
Julier Cécile, DR1 Inserm, Université Paris VII Examinateur
Pontoglio Marco, DR1 CNRS, Institut Cochin Examinateur

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Remerciements
Je souhaite tout d’abord remercier Monsieur Etienne Challet et Monsieur Matthieu Gérard
pour avoir consacré du temps à lire et à corriger ce manuscrit. Je suis également très
reconnaissant envers Madame Cécile Julier, Monsieur Sébastian Amigorena, et Monsieur
Marco Pontoglio d’avoir accepté de juger ce travail en tant qu’examinateur. Je remercie
Monsieur Guy Gorochov d’avoir accepté de présider au jury.
Je tiens à remercier le CORRDIM et la FRM de m’avoir attribué des financements permettant
la réalisation de cette thèse.
Je tiens particulièrement à remercier ma directrice de thèse, Ute Rogner, qui m’a énormément
aidé tout au long de cette thèse, que ce soit scientifiquement ou humainement, prenant
toujours le temps pour m’aider à chaque étape de mon travail, qui a toujours fait de son mieux
pour m’offrir les meilleurs conditions de travail et qui m’a beaucoup appris sur le métier de
chercheur.
Je remercie également Monsieur Philip Avner et Monsieur Christian Boitard de leur soutien
au sein de leurs laboratoires et des nombreuses discussions scientifiques. Je tiens à remercier
Madame Agnès Lehuen et Monsieur Roberto Mallone de m’avoir accueilli au sein de leur
unité à l’Institut Cochin. Merci aussi à Monsieur Shahragim Tajbakhsh de m’avoir permis de
continuer mes travaux au sein de son département à l’Institut Pasteur durant la dernière année
de ma thèse.
Je remercie Madame Mélanie Paces-Fessy, Monsieur Raphaël Scharfmann et Madame Hélène
Strick-Marchand d’avoir participé à mon comité de thèse.
Je souhaite remercier toute l’équipe du laboratoire Génétique Moléculaire Murine de l’Institut
Pasteur, particulièrement Chenxia He pour toute l’aide qu’elle m’a apporté dans mes débuts
dans ce projet. Merci aussi à Julie Prudhomme pour son soutien moral et sa bonne humeur,
ainsi qu’ à Agnès Dubois, Céline Morey, Corinne Chureau, Corinne Veron, Edith Olivier,
Jane Deuve, Mikaël Attia, Nisa Renault et Philippe Clerc de m’avoir accompagné pendant ces
années.
Je remercie également toute l’équipe à l’Institut Cochin pour leur accueil chaleureux et leurs
précieux conseils. Merci particulièrement à Chantal Bécourt pour avoir consacré beaucoup du
temps à m’aider et à me perfectionner au maniement du cytomètre. Merci à Sandrine Luce qui
m’a beaucoup aidé au quotidien du laboratoire, à François Lemonnier pour son expertise sans
faille, à ma voisine de bureau Isabelle Tardivel, ainsi qu’à Sophie Guinoiseau et Camille Huet
pour leur gentillesse.
Merci aussi à Pierre-Henri Commère pour son aide, et à Mathura Shanmugosundaram et
Siham Yennek pour leur soutien, durant les analyses cytométriques. Merci également à
l’équipe de l’animalerie Monod de leur professionnalisme.
Et un grand merci à mes parents et à ma sœur pour m’avoir supporté pendant cinq ans à parler
de choses incompréhensibles.

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Table des matières
Abréviations ............................................................................................................................... 5
Index des illustrations ................................................................................................................. 7
Avant-propos .............................................................................................................................. 9
Introduction .............................................................................................................................. 10
I. Le diabète de type 1: une maladie auto-immune ................................................. 11
A. Les différentes formes de diabètes ........................................................................... 11
B. Généralités sur le système immunitaire ................................................................... 14
1. Le système immunitaire inné ............................................................................. 14
2. Le système immunitaire acquis .......................................................................... 18
II. Le développement des lymphocytes ...................................................................... 28
A. La maturation des lymphocytes ................................................................................ 28
B. La tolérance immunitaire ......................................................................................... 32
1. La tolérance centrale .......................................................................................... 32
2. La tolérance périphérique ................................................................................... 33
C. Equilibre dynamique du système immunitaire ......................................................... 34
D. La dérégulation du système immunitaire ................................................................. 35
E. Les cytokines ............................................................................................................ 36
1. Généralités sur les cytokines .............................................................................. 36
2. L’interleukine-21 ................................................................................................ 40
III. L’auto-immunité : le cas du diabète de type 1 ..................................................... 43
A. Développement de la maladie .................................................................................. 45
B. Symptômes ............................................................................................................... 48
C. Diagnostic ................................................................................................................. 48
D. Complications à long terme ...................................................................................... 49
E. Thérapies .................................................................................................................. 50
IV. Facteurs génétiques et environnementaux ........................................................... 52
A. Facteurs génétiques .................................................................................................. 53
B. Facteurs environnementaux ..................................................................................... 58
V. Etude du diabète de type 1 .................................................................................... 61
A. Modèle animal .......................................................................................................... 61
1. La souris Non Obese Diabetic ............................................................................ 61
2. Utilisation de lignées congéniques ..................................................................... 65
3. Les lignées « knockout » .................................................................................... 67
B. Le locus Idd6 ............................................................................................................ 70
C. Le gène Arntl2 (Aryl hydrocarbon Receptor Nuclear Translocator-Like 2) ........... 74
1. Arntl2 : un candidat du diabète de type 1 ........................................................... 74

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2. Arntl2, un gène de contrôle du rythme circadien ............................................... 77
3. Arntl2 : un facteur de protection face au diabète ............................................... 89
Projet : Comprendre le rôle d’Arntl2 dans le diabète de type 1 ............................................... 92
Résultats ................................................................................................................................... 93
I. Article 1 : Linking the circadian rhythm gene Arntl2 to interleukin 21
expression in type 1 diabetes ............................................................................................. 94
II. Review: Circadian rhythm related genes: implication in autoimmunity and
type 1 diabetes ................................................................................................................... 105
III. Article 2 : The circadian gene Arntl2 controls interleukin-21 expression,
thymocyte apoptosis and diabetogenic activity in the NOD mouse ............................. 116
Discussion .............................................................................................................................. 145
1. Arntl2 diminue l’aspect diabétogène des lymphocytes .......................................... 146
2. ARNTL2 diminue l’expression d’Il-21 .................................................................. 149
3. Arntl2 agit sur l’équilibre du système immunitaire ................................................ 154
4. Le contrôle d’Il-21 par ARNTL2 : une interaction directe .................................... 156
5. Rôle d’Arntl2 dans le développement des lymphocytes T ..................................... 157
6. Arntl2 contrôle l’apoptose des thymocytes ............................................................ 159
7. Conclusion générale : Arntl2 joue un rôle dans la régulation de l’équilibre
immunitaire .................................................................................................................... 164
Références bibliographiques .................................................................................................. 167
Résumé de la thèse ................................................................................................................. 179