Academic literature on the topic 'Gènes fonctionnels'

L’intérêt de l’INRA pour les systèmes de groupes sanguins bovins remonte à une quarantaine d’années. Les travaux et moyens engagés alors aboutirent à l’obtention de riches données sérologiques ainsi qu’à des données génétiques préliminaires. L’apparition des premières cartes génétiques permit ensuite la localisation de la plupart de ces systèmes. Néanmoins, la nature moléculaire des antigènes sanguins et leur rôle biologique demeurent méconnus. Nous avons choisi d’étudier le groupe sanguin C (EAC), système complexe très polymorphe, cartographié sur le chromosome 18 et codé par au moins deux gènes contigus. Des gènes candidats positionnels et fonctionnels qui pourraient coder pour EAC ont été définis. La construction, en cours, d’un contig de BAC bovins recouvrant la région de EAC, couplée à des analyses de liaisons génétiques a permis de cloner certains de ces candidats et de mieux délimiter la zone d’intérêt. La construction du contig doit être achevée et les candidats obtenus ainsi que les EST de la région devront être testés. Des expérimentations biochimiques viendront compléter et enrichir les données génétiques.

Les avancées récentes en neurobiologie ont quelque peu modifié l’idée d’une relative stabilité des composants structuraux du cerveau mature. Chez les mammifères, on découvre aujourd’hui que des milliers de nouvelles cellules nerveuses apparaissent chaque jour dans le cerveau adulte. Cette neurogenèse, qualifiée de secondaire par opposition à la production neuronale de l’embryon, contribue aux changements structuraux et fonctionnels de certains circuits cérébraux. L’existence de cette forme extrême de neuroplasticité prouve que les capacités d’adaptation du système nerveux ne se limitent pas aux simples variations fonctionnelles des connexions synaptiques ou à la régulation de l’expression de certains gènes. Elle représente un des mécanismes sur lequel les facteurs internes ou environnementaux, notamment émotionnels et passionnels, peuvent aussi laisser leurs empreintes. Historiquement, la découverte de la neurogenèse secondaire émergea avec difficulté, mais la reconnaissance tardive dont elle bénéficia lui assura néanmoins un succès certain dès lors que l’on s’aperçut qu’elle pouvait influencer nos affects, nos émotions et notre mémoire. Durant cette présentation, nous montrerons combien le cerveau reste le produit d’une double action exercée par l’activité génétique et par les modifications permanentes que lui impose l’histoire du sujet au travers de la neurogenèse secondaire. Si la découverte de la neurogenèse secondaire vient enrichir nos connaissances sur les mécanismes et les fonctions fondamentales du système nerveux central, on ne peut manquer d’envisager une exploitation potentielle de cette neurogenèse comme substrat d’une nouvelle pharmacopée ciblant les troubles de l’humeur. Nous discuterons des conséquences, pour la santé mentale, lorsque cette neurogenèse secondaire est altérée. Ces quinze dernières années ont été celles d’un essor considérable des connaissances fondamentales en matière de neurogenèse secondaire. Indéniablement, les années à venir seront témoins d’un rapprochement entre cette recherche fondamentale et son versant clinique.

Les femmes vivent désormais plus d’un tiers de leur vie après la survenue de la ménopause. Le déclin de la production d’œstrogènes endogènes au cours de cette période s’accompagne fréquemment de troubles fonctionnels qui affectent la qualité de vie. Ces symptômes peuvent être soulagés par un traitement hormonal (THM) initialement fondé sur l’administration d’œstrogènes conjugués équins (principalement aux États-Unis, par voie orale) ou d’un œstrogène naturel, le 17β-estradiol (en Europe, notamment par voie transdermique). Le récepteur des œstrogènes α (REα) relaye la majorité des effets physiologiques des œstrogènes. REα appartient à la superfamille des récepteurs nucléaires. Il régule la transcription de gènes via ses fonctions activatrices (AF1 et AF2). Outre ces actions génomiques classiques, les œstrogènes peuvent aussi activer une sous-population de récepteurs REα présents à la membrane des cellules et ainsi induire des signaux rapides. Dans cette revue, nous résumerons l’évolution des THM depuis les débuts de la substitution hormonale jusqu’aux nouvelles molécules émergentes fondées sur une modulation sélective du REα. Nous décrirons également les progrès récents sur la compréhension des mécanismes d’action des œstrogènes, en détaillant les rôles respectifs des REα nucléaire et membranaire et les développements thérapeutiques possibles qui pourraient en découler.

Les gènes du développement ont d'abord été mis en évidence chez la drosophile en 1950 (gène HOM), puis chez la souris en 1970 (gènes Hox). Ces gènes codent pour la mise en place de « champs », puis de populations cellulaires, puis de « systèmes composites ». Au cours de l'évolution, le cerveau et les cellules des crêtes neurales sont responsables, par l'intermédiaire de ces gènes et de leurs protéines du développement des divers systèmes composites du crâne et de la face et de leurs fonctions. Nous isolerons le système dentaire, le système musculaire, avec le système squelettique comme soutien avant intégration. Par des exemples cliniques différents nous proposerons une analyse génétique et fonctionnelle.

L’objectif est ici de partir de la fonction pour identifier les gènes d’intérêt. Cette identification passe par le séquençage des extrémités des ADN complémentaires pour donner des «étiquettes». Cette stratégie est très efficace, même si, compte tenu des mécanismes de transcription et des contraintes expérimentales, des étiquettes différentes peuvent correspondre à un même gène. L’analyse de l’expression différentielle entre des animaux extrêmes pour un caractère permet d’accéder directement aux gènes d’intérêt pour ce caractère. Les analyses peuvent être ciblées sur les gènes régulés ou être systématiques ; c’est le cas des filtres haute densité et des microréseaux qui permettent d’étudier un répertoire très large de transcrits. Le projet Asteroger lancé par l’INRA a pour objectif d’établir un tel répertoire dans quatre espèces animales. Ce répertoire va constituer un outil précieux aussi bien en physiopathologie qu’en génétique où il facilitera la mise en oeuvre de la stratégie d’identification des gènes majeurs et des QTL par l’approche ‘candidat positionnel’.

La saisonnalité de la reproduction chez les chèvres originaires des latitudes tempérées ou subtropicales peut maintenant être contrôlée par des changements artificiels de la photopériode. Les jours courts stimulent l’activité sexuelle tandis que les jours longs l’inhibent. Ces connaissances ont permis le développement de traitements photopériodiques pour le contrôle de l’activité sexuelle des chèvres et des boucs. En France, l’Insémination Artificielle (IA) des chèvres joue un rôle central pour le contrôle des appariements et l’organisation du schéma de sélection. La plupart des chèvres sont inséminées en dehors de la saison sexuelle avec de la semence cryoconservée, après induction hormonale de l’ovulation seule ou en combinaison avec des traitements photopériodiques. Les taux de fertilité sont en moyenne de 65%. De nouvelles stratégies sont en cours d’expérimentation. Elles sont basées sur l’IA après un effet mâle pour réduire l’utilisation des hormones. Le schéma de sélection s’est développé grâce aux progrès de l’IA. Ce schéma repose sur des plans d’accouplements entre reproducteurs d’élite, le testage sur descendance en fermes et la diffusion des semences de boucs améliorateurs. Après les caractères laitiers, les caractères fonctionnels sont désormais pris en compte. Actuellement, l’accent est mis sur la morphologie de la mamelle. La résistance à certaines maladies est à l’étude. Outre cette approche de génétique quantitative, de nouvelles perspectives basées sur une approche moléculaire permettront de détecter des gènes économiquement intéressants pour l’élevage caprin.

La génomique devient fonctionnelle Les travaux conduits dans le domaine animal à l’INRA sont tournés essentiellement vers la compréhension et la maîtrise des caractères d’intérêt zootechnique en vue de leur amélioration : croissance, reproduction, lactation, comportements, résistance aux maladies, qualité des produits. Pour progresser et prendre également en compte les interactions entre caractères, l’étude la plus exhaustive possible de l’expression des gènes est nécessaire. Or, actuellement, pour étudier ces caractères gouvernés le plus souvent par plusieurs gènes, les techniques utilisées ne permettent d’analyser en même temps que l’expression d’un seul gène ou d’un petit nombre de gènes, parmi les 30 000 à 120 000 présents chez les animaux supérieurs. Voir la suite de l'article à l'adresse suivante : https://www6.inrae.fr/productions-animales_eng/content/download/4100/42005/version/1/file/Prod_Anim_2000_hs_hs_30.pdf

Partiellement inexpliquée et aux origines encore en débat, les forêts tropicales abritent la plus grande diversité d'espèces au monde. Même à l'échelle de l'hectare, elles abritent des genres diversifiés, avec des espèces d’arbres étroitement apparentées coexistant en sympatrie. En raison de contraintes phylogénétiques, on s'attend à ce que ces espèces possèdent des niches et des stratégies fonctionnelles similaires, ce qui interroge les mécanismes de leur coexistence locale. Ces espèces formeraient un complexe d'espèces, composé d’espèces morphologiquement similaires ou qui partagent une importante proportion de leur variabilité génétique en raison d'une ascendance commune récente ou d'hybridation, et qui résulterait d'une radiation écologique adaptative des espèces selon des gradients environnementaux. Malgré le rôle clé des complexes d'espèces dans l'écologie, la diversification et l'évolution des forêts néotropicales, les forces éco-évolutives à l’origine de leur diversité restent méconnues. Nous avons exploré la variabilité génétique intraspécifique, et mesuré son rôle sur la performance individuelle des arbres à travers leur croissance, tout en tenant compte des effets d'un environnement finement caractérisé aux niveaux abiotique et biotique. En combinant inventaires forestiers, topographie, traits fonctionnels foliaires, et des données de capture de gènes dans le dispositif de recherche permanent de Paracou, en Guyane française, nous avons utilisé la génomique des populations, les analyses d'associations environnementales et génomiques, et la modélisation bayésienne sur les complexes d'espèces Symphonia et Eschweilera. Nous avons montré que les complexes d'espèces d'arbres couvrent l’ensemble des gradients locaux de topographie et de compétition présents dans le site d'étude alors que la plupart des espèces qui les composent présentent une différenciation de niche marquée le long de ces mêmes gradients. Plus précisément, dans ces complexes d'espèces, la diminution de la disponibilité en eau, le long de la topo séquence, a entraîné une modification des traits fonctionnels foliaires, depuis des stratégies d'acquisition à des stratégies conservatrices, tant entre les espèces qu'au sein de celles-ci. Les espèces de Symphonia sont génétiquement adaptées à la distribution de l'eau et des nutriments, coexistant localement en exploitant un large gradient d'habitats locaux. Inversement, les espèces d'Eschweilera sont différentiellement adaptées à la chimie du sol et évitent les habitats les plus humides et hydromorphes. Enfin, les génotypes individuels des espèces de Symphonia sont différentiellement adaptés pour se régénérer et croître en réponse à la fine dynamique spatio-temporelle des trouées forestières, avec des stratégies adaptatives de croissance divergentes le long des niches de succession. Par conséquent, la topographie et la dynamique des trouées forestières entraînent des adaptations spatio-temporelles à fine échelle des individus au sein et entre les espèces des complexes d'espèces Symphonia et Eschweilera. Ainsi, nous suggérons que les adaptations à la topographie et à la dynamique des trouées forestières pourraient favoriser la coexistence des individus au sein et entre les espèces d'arbres de forêts matures, appuyant le rôle primordial des individus au sein des espèces dans la diversité des forêts tropicales.

Nous avons utilisé alternativement les techniques d’analyse fonctionnelle, d’analyse génétique et de biologie moléculaire pour identifier les gènes qui ont un effet majeur sur le gras intramusculaire du porc indépendamment de ceux qui agissent sur l’épaisseur de du gras souscutané dorsal. L’ensemble des travaux met en évidence : l’influence prépondérante de la région péri-centromérique du chromosome 7, marquée par le complexe majeur d’histocompatibilité SLA, sur le taux de lipides intramusculaires ; le rôle clef de l’enzyme malique, une des enzymes de la lipogenèse, dans la synthèse lipidique intramusculaire tout au long du développement corporel du porc ; l’existence d’un gène proche de SLA, qui contrôle l’activité de cette enzyme et dont le profil est le suivant : ce n’est pas le gène codant pour l’enzyme malique, celui-ci étant localisé sur le chromosome 1, il n’agirait pas par activation de la transcription de la protéine, mais il pourrait intervenir sur le nombre, la différenciation, l’activation ou la migration des adipocytes dans les muscles.

La maîtrise des caractères de production et de qualité des oeufs représente un enjeu majeur pour les différents acteurs des filières avicoles. A ce jour, 41 études ont permis la détection de nombreuses régions chromosomiques influençant la production et la qualité des oeufs chez la poule. Ainsi, 442 " Quantitative Trait Loci " (QTL), répartis sur 26 chromosomes, ont été détectés par l’étude de 27 populations différentes. Certaines de ces régions ont des effets conjoints sur plusieurs caractères. Certaines ont des effets significatifs dans différentes populations, soulignant leur rôle essentiel dans l’établissement du niveau de performance des poules. Plusieurs gènes candidats ont été révélés par ces études, tel le gène RARRE1 qui affecte de nombreux caractères. Toutefois, la validation fonctionnelle des effets de ces gènes reste à entreprendre pour démontrer leur causalité. Dans l’avenir, l’existence de nombreuses données phénotypiques et génotypiques, de par l’émergence de la sélection génomique, permettra de préciser la localisation des polymorphismes causaux des effets observés et, probablement, la détection de nouvelles régions.

Le sujet de cette thèse concerne l'élaboration de vecteurs fonctionnels de transfert de gènes destinés à la thérapie génique de tumeurs.
Deux familles de vecteurs synthétiques fonctionnels ont été synthétisées afin d'améliorer d'une part la biodisponibilité des vecteurs dans les applications in vivo et d'autre part leur spécificité de ciblage des tissus tumoraux.
La première famille de composés est constituée de télomères et de cotélomères « furtifs » issus des réactions de (co)télomérisation. Le design des télomères est basé sur un squelette « diblock » composé d'une partie polyaminée de degré de télomérisation aléatoire et d'une partie hydrophile (polyéthylène glycol). Le design des cotélomères est basé sur un squelette aléatoire de motifs aminés et de structures hydrophiles (tétraéthylène glycol et trishydroxyméthyl). La deuxième famille de vecteurs synthétiques est issue de la synthèse de lipides et polymères cationiques conjugués à un ligand dérivé de l'antagoniste des récepteurs à chimiokines CXCR-4, l'AMD3100 ou bicyclame.
Le potentiel des (co)télomères « furtifs » en tant qu'agents de condensation et de transfert de gènes a été évalué in vitro sur des cellules de carcinome pulmonaire humain A549.
Le potentiel des conjugués ciblés lipidiques et polymériques à compacter l'ADN et à transfecter de manière spécifique des cellules par la voie récepteur médiée a été évalué à la fois sur des cellules n'exprimant pas le récepteur CXCR-4 (A549, T98G) et sur des cellules l'exprimant (Jurkat).
Certains des (co)télomères « furtifs » testés (PEG2000-[NH2]n) ont démontré des efficacités de transfection comparables à des formulations lipidiques de référence (pcTG90/DOPE) tout en étant moins toxiques. Parmi les conjugués ciblés, le cotélomère iBu-[NH]80-[AMD]4 s'est révélé être un agent de transfert de gènes spécifique sur les cellules Jurkat sous certaines conditions de formulations, par rapport aux lipides et polymères conventionnels.
Mots clés : thérapie génique, transfert de gènes, lipoplexes, polyplexes, polyéthylène glycol, biodisponibilité, AMD-3100, ciblage, transfection.
Discipline : Chimie.

Le sujet de cette thèse concerne l'élaboration de vecteurs fonctionnels de transfert de gènes destinés à la thérapie génique de tumeurs. Deux familles de vecteurs synthétiques fonctionnels ont été synthétisées afin d'améliorer d'une part la biodisponibilité des vecteurs dans les applications in vivo et d'autre part leur spécificité de ciblage des tissus tumoraux. La première famille de composés est constituée de télomères et de cotélomères " furtifs " issus des réactions de (co)télomérisation. Le design des télomères est basé sur un squelette " diblock " composé d'une partie polyaminée de degré de télomérisation aléatoire et d'une partie hydrophile (polyéthylène glycol). Le design des cotélomères est basé sur un squelette aléatoire de motifs aminés et de structures hydrophiles (tétraéthylène glycol et trishydroxyméthyl). La deuxième famille de vecteurs synthétiques est issue de la synthèse de lipides et polymères cationiques conjugués à un ligand dérivé de l'antagoniste des récepteurs à chimiokines CXCR-4, l'AMD3100 ou bicyclame. Le potentiel des (co)télomères " furtifs " en tant qu'agents de condensation et de transfert de gènes a été évalué in vitro sur des cellules de carcinome pulmonaire humain A549. Le potentiel des conjugués ciblés lipidiques et polymériques à compacter l'ADN et à transfecter de manière spécifique des cellules par la voie récepteur médiée a été évalué à la fois sur des cellules n'exprimant pas le récepteur CXCR-4 (A549, T98G) et sur des cellules l'exprimant (Jurkat). Certains des (co)télomères " furtifs " testés (PEG2000-[NH2]n) ont démontré des efficacités de transfection comparables à des formulations lipidiques de référence (pcTG90/DOPE) tout en étant moins toxiques. Parmi les conjugués ciblés, le cotélomère iBu-[NH]80-[AMD]4 s'est révélé être un agent de transfert de gènes spécifique sur les cellules Jurkat sous certaines conditions de formulations, par rapport aux lipides et polymères conventionnels
The aim of this thesis was the synthesis and the assessment of new functionals non viral gene delivery systems. Two groups of synthetic vectors were synthesised in order to improve the biodisponibility of non viral vectors and increase specific gene delivery into targeted cells. One group of vectors was based on diblock and random cotelomers combining hydrophilic neutral groups (polyethylene glycol, polyhydroxylated groups) with cationic ones. The other group consisted into polycationic lipids or polymers conjugated to AMD3100 which is a specific ligand of the CXCR4 receptor. These vectors were evaluated as non-specific and specific gene transfer agents on human CXCR4(-) cell lines and CXCR4(+) Jurkat cells. Among these new gene delivery systems, compounds PEG2000-[NH2]n which contains a mean number n of amine functions of 190 exhibited a significant transfection efficiency on A549 cell lines as compared with reference systems. With regard to targeted complexes, compound iBu-[NH2]80-[AMD]4 proved to be, under certain conditions, a specific gene delivery system on Jurkat cells

Le cycle cellulaire chez les bactéries est un processus très étudié mais il apparait que les modèles actuels ne rendent pas compte de la complexité et surtout de la diversité des machineries et des mécanismes de régulation impliqués. En fait, notre connaissance du cycle cellulaire repose sur l'étude de quelques organismes modèles. Or les analyses comparatives ont montré que certains systèmes et mécanismes décrits sont peu conservés et donc difficilement transposables d'un taxon à l'autre. Des approches évolutives telles que la phylogénomique peuvent être utilisées pour l'étude fonctionnelle de tels systèmes biologiques à l'échelle des bactéries. Ces approches permettent notamment de déterminer les évènements évolutifs clés qui ont conduit à une telle diversité mais également d'identifier des liens fonctionnels potentiels entre protéines. De plus, le développement des méthodes de séquençage à très haut débit a conduit à une accumulation de données génomiques sans précèdent, notamment chez les procaryotes. Dans ce contexte, j'ai réalisé une analyse phylogénomique à très large échelle des protéines impliquées dans le cycle cellulaire et sa régulation chez les Firmicutes. Mon objectif était de rechercher des patrons de coévolution entre familles protéiques pouvant refléter des liens fonctionnels. L'application des méthodes développées dans le cadre cette thèse aux protéines impliquées dans le cycle cellulaire chez les Firmicutes a permis de reconstruire l'histoire évolutive de ce processus cellulaire fondamental à l'échelle de ce phylum bactérien majeur. En particulier, j'ai pu mettre en évidence l'existence de quelques points chauds correspondant par exemple à l émergence des Bacilli ou des Streptococcaceae. L'émergence de ces taxa s'est accompagnée de nombreuses acquisitions et/ou de pertes de gènes ainsi que de nombreux réarrangements dans l'organisation des clusters de gènes codant pour ces protéines, suggérant que des changements majeurs se sont produits au niveau du cycle cellulaire et de sa régulation. J'ai également pu mettre en évidence de possibles liens fonctionnels qui n'ont jamais été décrits jusqu'à présent entre des gènes impliqués dans différentes machineries du cycle cellulaire. L'application de ces approches à l'ensemble des protéomes de Firmicutes a également permis d'identifier des protéines présentant des patrons de coévolution communs avec les protéines impliquées dans la division cellulaire et sa régulation, suggérant de possibles liens fonctionnels qu'il serait nécessaire de tester expérimentalement
The bacterial cell cycle is a very well studied process but current models don't reflect the complexity and diversity of involved molecular machineries and associated regulation mechanisms. In fact, our knowledge of cell cycle is based on study of a few model organisms. Yet, comparative analyses showed that some described systems and mechanisms are not conserved and not transposable from a taxon to another. Evolutionary approach such as phylogenomic can be used for functional studies of such systems at the bacterial scale. Those approaches allow to determine the key evolutionary events that lead to a such diversity but also to identify potential functional links between proteins. Furthermore, the development of high throughput sequencing methods leads to a big amount of genomic data, particularly for prokaryotes. In this context, I realized a very large scale phylogenomic analysis of proteins involved in cell cycle and its regulation in Firmicutes. My goal was to search some coevolution patterns between protein families reflecting potentially functional links. The application of methods that I developed during my PhD to cell cycle proteins allowed to reconstruct the evolutionary history of this cell process in Firmicutes. Notably, I highlighted some hot-spots corresponding for example to the emergence of Bacilli or Streptococcaceae. The emergence of such taxa has been accompanied by many acquisitions/losses of cell cycle genes but also many genomic rearrangements in gene clusters suggesting that major changes have occurred at the level of the cell cycle and its regulation. I also highlighted some potential functional links between genes involved in different machineries of cell cycle that have never been described. The application of these approaches to the entire proteomes of Firmicutes allowed to identify proteins presenting same evolution patterns than cell cycle proteins suggesting potential functional links that have to be experimentally tested

Le cancer colorectal est une cause majeure de deces dans les pays occidentaux. En outre, la resistance aux traitements est importante des la premiere exposition. L'objectif de ma these etait d'identifier des reseaux fonctionnels contribuant a la resistance innee des tumeurs. Les profils d'expression d'echantillons de tumeurs et metastases de 13 patients atteints de cancer colorectal avance ont ete collectes a l'aide de microreseaux d'adnc avant leur exposition a une chimiotherapie combinee. Des procedures experimentales et analytiques ont ete mises en place pour obtenir des donnees precises et documentees. Un schema experimental soigne a permis de limiter les resultats faussement positifs et negatifs. 679 genes differentiellement exprimes en relation avec les reponses a la chimiotherapie ont ete selectionnes. Les resultats ont ete verifies et valides par rt-pcr quantitative sur les echantillons de l'etude et deux nouveaux echantillons. L'annotation fonctionnelle des genes selectionnes a permis de determiner les processus biologiques et composants cellulaires associes. Une carte des reseaux fonctionnels a ete construite a l'aide d'un langage de modelisation systemique, permettant de formuler des hypotheses sur les mecanismes sous-jacents. Une cellule resistante se diviserait peu, reparerait rapidement les dommages causes a son adn, presenterait une augmentation de l'efflux des drogues et une matrice extracellulaire figee. Deux groupes de genes predicteurs de la reponse a la chimiotherapie ont ete selectionnes. Ces resultats pourront servir de base pour faciliter le contournement de la resistance par le diagnostic et la mise en Œuvre de nouvelles strategies therapeutiques
Colorectal cancer is a major cause of death in western countries. In spite of the use of new molecules, resistance to the treatments is important upon first exposure to chemotherapy. The objective of my thesis was to identify functional networks contributing to innate resistance of the tumours. Expression profiles of tumor and metastasis samples from 13 patients with advanced colorectal cancer were collected using cdna microarrays before exposure of the patients to a combined chemotherapy. Experimental and analytical procedures were established to obtain precise and highly documented data. A careful experimental design allowed limiting falsely positive or negative differential hybridization results. A list of 679 genes differentially expressed in relation with responses to chemotherapy was established. The results have been verified and validated by quantitative rt-pcr on the samples investigated and two novel samples whose phenotype was correctly characterized. Functional annotation of the selected genes made it possible to determine the biological processes and cellular components associated with them. A map of functional networks was constructed using a systems biology language. It allowed formulation of hypotheses on underlying mechanisms. A resistant cell would divide poorly, would rapidly repair damages caused to its dna, and would present an increased drug efflux and a frozen extracellular matrix. Two groups of genes predictors of response to chemotherapy were selected, which will have to be validated on new samples. These results could be used as a basis to facilitate resistance bypass through diagnostics and implementation of novel therapeutic strategies

Le syndrome de Kallmann de Morsier est une maladie de développement embryonnaire qui associe un hypogonadisme et une anosmie. Chez les patients atteints de ce syndrome, des anomalies génétiques ont été décrites, touchant plusieurs gènes parmi lesquels : KAL1, KAL-2, ProkR2 et Prok2. Les travaux effectués au cours de cette thèse sont une contribution à l’étude des rôles fonctionnels de ces gènes. La première partie de ce mémoire est consacrée à l’étude de l’interaction de l’anosmine-1 et le FGFR1 dans les bulbes olfactifs du rat ainsi qu’à l’étude des rôles fonctionnels des récepteurs aux prokinéticines durant le développement et à l’âge adulte chez le poisson zèbre. Ces travaux ont tout d’abord montré que l’anosmine-1 et le FGFR1 sont co-exprimés dans les bulbes olfactifs du rat au cours de développement et qu’ils appartiennent au même complexe protéique. De plus nous avons démontré in vivo que l’anosmine-1 module l’expression du FGFR1. Ensuite, nous avons cloné les récepteurs de prokinéticines prokr1 et prokr2. Par hybridation in situ nous avons étudié les profils d’expression de ces deux gènes durant le développement et l’âge adulte et nous avons montré qu’ils sont superposables dans toutes les régions ou ils sont localisés. Enfin, nous avons étudié le rôle fonctionnel de prokr2 par injection de morpholinos oligonucléotides antisens au stade une cellule de poisson zèbre et nous avons démontré qu’il y a altération de fasciculation des axones olfactifs, une désorganisation et une diminution du nombre des neurones dopaminergiques dans les bulbes olfactifs et dans tout le cerveau ainsi qu’un blocage de migration de primordium de la ligne latérale. Ces phénotypes sont semblables à ceux trouvés chez les morphants kal. 1a ce qui nous a permis de proposer prokr2 comme co-facteur de l’anosmine-1. La deuxième partie de ce mémoire est consacrée à l’étude du rôle de prokinéticine type 2 dans la neurogenèse et la régénération chez le poisson zèbre adulte. Pour cela nous avons cloné les prokinéticines type 1 et 2 chez le poisson zèbre et nous avons analysé le profil d’expression neuro-anatomique qui comporte toutes les zones de neurogenèse décrites chez le poisson zèbre. Ensuite, nous avons réalisé pour la première fois un nouveau modèle lésionnel au niveau du télencéphale, nous l’avons caractérisé et nous avons montré qu’il y a cicatrisation par régénération neuronale 5 semaines post lésion. Enfin, nous avons montré, par hybridation in situ et PCR quantitative, qu’il y a une expression éctopique de prok2 autour de la lésion qui accompagne le processus de régénération neuronale et qui disparaît quand la cicatrisation est achevée. Nous avons alors suggéré que prok2 pourrait être un des facteurs impliqués dans la neurogenèse et la grande capacité régénératrice du poisson zèbre et pourrait avoir un grand intérêt thérapeutique dans les maladies neurodégénératives
The first part of this manuscript is devoted to studying the interaction of anosmine-1 and FGFR1 in the rat olfactory bulb and the study of functional roles of the prokineticins receptors during development and adult zebrafish. First we have shown that anosmine-1 and FGFR1 are co-expressed in the olfactory bulbs during development and that are in the same protein complex. In addition we have demonstrated in vivo that anosmine-1 modulated the expression of FGFR1in CHO cells. We then cloned the prokr1 and prokr2. By in situ hybridization we have studied their patterns of expression during development and adulthood. Finally, we investigated the functional role of ProkR2 by injecting morpholino antisense oligonucleotides in a 1 cell stage zebrafish and have demonstrated that morphants shown an altered fasciculation of olfactory axons, disruption and decreased numbers of neurons in the olfactory bulb and whole brain and a blocked migrating of PLL. These phenotypes are similar to those found in kal. 1a morphants which allowed us to propose ProkR2 as an interactant of anosmine-1. The second part of this manuscript we characterized the zebrafish prok2 gene and showed that its transcription takes place in almost all proliferating areas previously identified in adult zebrafish brain. Moreover, in TC, prok2 transcription was mainly, likely specifically, restricted to neurons. Next, using a new model of TC injury in adult zebrafish, we observed that telencephalon lesion induced a drastic increase in cell proliferation within the injured hemisphere in regions located both adjacent and distal to injury site. Moreover, our data strongly suggest that cell proliferation was followed by the migration of newly generated neurons towards injury site. In addition, we observed a transient over-expression of prok2 transcripts in cells surrounding the lesion during the very first days post-injury, and, a few days later, in broad cell rows extending from TC cortical regions to injury site. However, prok2 over-expression was no longer detected when the regeneration was completed, showing that ectopic prok2 transcription paralleled neuronal regeneration. Taken together, our results suggest that in adult zebrafish brain, Prok2 may be involved in both adult neurogenesis and injury-induced neuronal regeneration and could have a great therapeutic value in neurodegenerative diseases

L’objectif de ce travail est de mettre au point une nouvelle approche automatique pour identifier les réseaux de gènes concourant à une même fonction biologique. Ceci permet une meilleure compréhension des phénomènes biologiques et notamment des processus impliqués dans les maladies telles que les cancers. Différentes stratégies ont été développées pour essayer de regrouper les gènes d’un organisme selon leurs relations fonctionnelles : génétique classique et génétique moléculaire. Ici, nous utilisons une propriété connue des réseaux de gènes fonctionnellement liés à savoir que ces gènes sont généralement co-régulés et donc co-exprimés. Cette co-régulation peut être mise en évidence par des méta-analyses de données de puces à ADN (micro-arrays) telles que Gemma ou COXPRESdb. Dans un travail précédent [Al Adhami et al., 2015], la topologie d’un réseau de co-expression de gènes a été caractérisé en utilisant deux paramètres de description des réseaux qui discriminent des groupes de gènes sélectionnés aléatoirement (modules aléatoires, RM) de groupes de gènes avec des liens fonctionnels connus (modules fonctionnels, FM), c’est-à-dire des gènes appartenant au même processus biologique GO. Dans le présent travail, nous avons cherché à généraliser cette approche et à proposer une méthode, appelée TopoFunc, pour améliorer l’annotation existante de la fonction génique. Nous avons d’abord testé différents descripteurs topologiques du réseau de co-expression pour sélectionner ceux qui identifient le mieux des modules fonctionnels. Puis, nous avons constitué une base de données rassemblant des modules fonctionnels et aléatoires, pour lesquels, sur la base des descripteurs sélectionnés, nous avons construit un modèle de discrimination LDA [Friedman et al., 2001] permettant, pour un sous-ensemble de gènes donné, de prédire son type (fonctionnel ou non). Basée sur la méthode de similarité de gènes travaillée par Wang et ses collègues [Wang et al., 2007], nous avons calculé un score de similarité fonctionnelle entre les gènes d’un module. Nous avons combiné ce score avec celui du modèle LDA dans une fonction de fitness implémenté dans un algorithme génétique (GA). À partir du processus biologique d’ontologie de gènes donné (GO-BP), AG visait à éliminer les gènes faiblement co-exprimés avec la plus grande clique de GO-BP et à ajouter des gènes «améliorant» la topologie et la fonctionnalité du module. Nous avons testé TopoFunc sur 193 GO-BP murins comprenant 50-100 gènes et avons montré que TopoFunc avait agrégé un certain nombre de nouveaux gènes avec le GO-BP initial tout en améliorant la topologie des modules et la similarité fonctionnelle. Ces études peuvent être menées sur plusieurs espèces (homme, souris, rat, et possiblement poulet et poisson zèbre) afin d’identifier des modules fonctionnels conservés au cours de l’évolution
The aim of this work is to develop a new automatic approach to identify networks of genes involved in the same biological function. This allows a better understanding of the biological phenomena and in particular of the processes involved in diseases such as cancers. Various strategies have been developed to try to cluster genes of an organism according to their functional relationships : classical genetics and molecular genetics. Here we use a well-known property of functionally related genes mainly that these genes are generally co-regulated and therefore co-expressed. This co-regulation can be detected by microarray meta-analyzes databases such as Gemma or COXPRESdb. In a previous work [Al Adhami et al., 2015], the topology of a gene coexpression network was characterized using two description parameters of networks that discriminate randomly selected groups of genes (random modules, RM) from groups of genes with known functional relationship (functional modules, FM), e.g. genes that belong to the same GO Biological Process. We first tested different topological descriptors of the co-expression network to select those that best identify functional modules. Then, we built a database of functional and random modules for which, based on the selected descriptors, we constructed a discrimination model (LDA)[Friedman et al., 2001] allowing, for a given subset of genes, predict its type (functional or not). Based on the similarity method of genes worked by Wang and co-workers [Wang et al., 2007], we calculated a functional similarity score between the genes of a module. We combined this score with that of the LDA model in a fitness function implemented in a genetic algorithm (GA). Starting from a given Gene Ontology Biological Process (GO-BP), AG aimed to eliminate genes that were weakly coexpressed with the largest clique of the GO-BP and to add genes that "improved" the topology and functionality of the module. We tested TopoFunc on the 193 murine GO-BPs comprising 50-100 genes and showed that TopoFunc aggregated a number of novel genes to the initial GO-BP while improving module topology and functional similarity. These studies can be conducted on several species (humans, mice, rats, and possibly chicken and zebrafish) to identify functional modules preserved during evolution

Une grande diversité de formes foliaires caractérise le monde végétal. Cette diversité s'étend des feuilles simples avec des marges lisses aux feuilles composées, avec des marges disséquées. Cependant, les dentelures des marges de ces feuilles simples ou composées se développent en suivant un mécanisme similaire. Ce mécanisme repose sur l'action des gènes NO APICAUX MERISTEM/ CUP-SHAPED COTYLEDONS (NAM/CUC) ainsi que sur la voie auxinique. Chez Arabidopsis, qui possède des feuilles simples, un équilibre entre les expressions de CUC2 et de son répresseur, miR164, est nécessaire au bon développement des dents. Nous avons montré qu'un autre membre de la famille CUC, CUC3, contribue également au développement de ces dents chez Arabidopsis. Bien que son action soit principalement dépendante de CUC2, il agit également plus tard au cours du développement foliaire. En outre, nous avons démontré qu'une boucle de rétro-contrôle entre CUC2 et la voie auxinique permet le développement de dents avec plus ou moins marquées. Nous avons également montré qu'un modèle d'expression temporelle existe entre l'auxine et le module CUC2-miR164. En outre, la production de plantes transgéniques de Cardamine hirsuta, un proche parent d' Arabidopsis, qui possède des feuilles composées, a mis en évidence l'importance des éléments cis-régulateurs dans le promoteur de CUC1 de Cardamine hirsuta. En effet, la divergence de ces éléments cis-régulateurs entre les promoteurs de CUC1 de Cardamine hirsuta et d' Arabidopsis pourrait expliquer que CUC1 soit fortement exprimé dans les feuilles de Cardamine hirsuta alors qu'il est faiblement exprimé dans celles d' Arabidopsis
A wide diversity of leaf shapes characterises the plant world. This diversity ranges from simple leaves with smooth margins to compound leaves with dissected margins. However, all serrations of simple or compound leaf margins are developed using a similar mechanism. This mechanism includes the action of the NO APICAL MERISTEM/CUP-SHAPED COTYLEDON (NAM/CUC) genes as well as the auxin pathway. In Arabidopsis simple leaves, a balanced expression of CUC2 and its repressor miR164 is controlling the serrations development. We have shown that another member of the CUC family, CUC3, also contributes to the serration development in Arabidopsis simple leaves. While its action is mainly dependent of the one of CUC2, it also acts later during leaf development. Additionally, we have demonstrated that a feed-back loop was regulating the CUC2 and auxin pathways, in order to form leaves with more or less incisions. We also shown that a temporal expression pattern was established between the auxin and the CUC2-miR164 module. Moreover, generation of transgenic Cardamine hirsuta plants, a close relative of Arabidopsis, that possesses compound leaves, has enlighten the importance of cis-regulatory elements in the promoter of CUC1 from Cardamine hirsuta. Indeed, the divergence of cis-regulatory elements between promoters of CUC1 from Cardamine hirsuta and Arabidopsis could explain that CUC1 is expressed strongly in Cardamine hirsuta leaves whereas it is weakly expressed in Arabidopsis leaves

La contraction des muscles striés est sous la dépendance du Complexe de Relâchement du Calcium (CRC). Ce complexe protéique est constitué principalement de deux canaux calciques, le récepteur des dihydropyridines, un canal sensible au voltage localisé dans la membrane des tubules-T et le récepteur de la ryanodine (RyR) situé dans la membrane du RS. Le CRC comprend également de nombreuses protéines régulatrices comme la triadine, la calséquestrine, la junctine et FKBP. Des mutations dans les gènes codant les protéines du CRC conduisent à des pathologies rares et souvent sévères. Cette thèse porte sur l'étude des mécanismes physiopathologiques induits par quelques unes de ces mutations pour décrypter les mécanismes pathologiques mis en œuvre mais également pour comprendre le fonctionnement global du CRC dans les muscles squelettique et cardiaque. La première partie de cette étude concerne RYR1, le gène codant l'isoforme squelettique du RyR qui est une cible importante de mutations chez des patients atteints de myopathies congénitales à cores. L'effet fonctionnel de ces mutations, réparties sur toute la séquence de RYR1, est peu connu. Ces mutations pourraient modifier la fonction canal de RyR1 mais également son adressage à la triade ou sa régulation par d'autres protéines du CRC. Parmi ces hypothèses, la modification de la localisation de RyR1 et sa régulation par une protéine régulatrice (la cavéoline-3) ont été révélées par l'étude de deux mutations de RyR1. La deuxième partie de cette étude concerne la tachycardie ventriculaire polymorphe catécholaminergique (TVPC), une pathologie liée à des défauts du CRC cardiaque, pour laquelle des recherches de mutations sont effectuées sur l'isoforme cardiaque du RyR, RYR2, puis dans les autres protéines du complexe. Nous avons identifié au laboratoire les premières mutations dans le gène de la triadine chez un de ces patients. L'impact d'une de ces mutations sur le fonctionnement du complexe a été étudié et nous avons pu caractériser le mécanisme physiopathologique mis en œuvre et conduisant à la TVPC chez ces patients
The calcium release complex (CRC) plays a central role in both skeletal and cardiac muscle contraction. The composition of the complex is quite similar in both tissues, and differs only by tissue specific isoforms. The core of the complex is composed of the dihydropyridines receptor, a voltage sensor channel of the T-tubule and the ryanodine receptor, the sarcoplasmic reticulum calcium channel. A number of proteins are associated to this calcium channel like calsequestrin, triadin, junction and FKBP. Mutations in the skeletal CRC are responsible for rare and often severe diseases. This thesis work focuses on the study of physiopathological mechanisms induced by some of these mutations to decipher pathological mecanisms but also to understand the overall CRC functioning in skeletal and cardiac muscles. The first part of this study concerns RYR1, the skeletal RyR isoform coding gene. This gene is mostly the target of mutations resulting in core myopathies. The functional effect of these mutations spred on the entire RYR1 sequence is little known. These mutations could directly alter the calcium channel function but also its targeting to the triad or its regulation by other CRC proteins. Among these hypotheses, the modification of RyR1 localisation and regulation by a protein, Caveolin-3, have been highlighted with the study of two RyR1 mutations. The second part of this study concerns the catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT), a rare fatal arrhythmia caused in part by mutations in RYR2 and CASQ2, both belonging to the cardiac CRC,. Recently, we have identified the first mutations in the human triadin gene, TRDN, in a CPVT patient. The goal of this project was to study the molecular and physiological consequences of one of these TRDN mutations allowing the analysis of the pathological mechanisms of this disease, but also a better understanding of the normal function of the cardiac CRC

Deux gènes amylase A et B ont été caractérisés chez l’huître Crassostrea gigas. Par PCR-RFLP, 6 et 4 allèles ont été décrits respectivement pour les gènes A et B. Les rôles des gènes A et B ont été étudiés expérimentalement. Ils s’expriment de la larve à l’adulte, et le niveau des transcrits de A est plus fort que celui de B. Le niveau des transcrits de A augmente significativement avec la température, en condition trophique élevée. Les niveaux des transcrits de A et de B ne changent pas quand la quantité trophique augmente alors que l’activité amylase croit. Le niveau des transcrits de B est corrélé avec la quantité d’amidon dans le régime, alors que celui de A apparaît constant ; en même temps, l’activité amylase diminue et le KM augmente. Ces résultats suggèrent que l’expression de B est régulée par la qualité trophique contrairement au gène A, et que l’amylase B aurait un KM plus élevé. Afin d’étudier les relations entre le polymorphisme et la fonction de l’amylase, 5 familles bi-parentales à polymorphisme contrôlé ont été produites puis testées sur deux sites géographiques durant un an. Des différences significatives de croissance entre génotypes d’une même famille ont été principalement observées sur un site, indiquant un effet site. Certains génotypes présentant des différences significatives de croissance démontrent des variations d’activité amylase spécifique, alors que leur KM ne change pas. La survie n’est pas affectée par ce polymorphisme. Cette corrélation entre le polymorphisme amylase et la croissance indique que la croissance des huîtres C. Gigas peut être améliorée en utilisant les marqueurs amylase dans un programme de sélection
Two amylase genes, A and B, from the oyster Crassostrea gigas were characterized. Using PCR-RFLP, 6 and 4 alleles, respectively, were described for the amylase genes A and B. The roles of A and B amylase genes were investigated experimentally. They are expressed during larval and adult stages, and A transcripts are more abundant than B. The A transcript increases significantly with temperature, in high trophic conditions. However, A and B transcript levels do not change when food quantity increases although amylase activity augments. The level of B is correlated with dietary starch quantities, whereas the amount of A appears to remain constant ; simultaneously amylase activity decreases and the KM increases. These results suggest that expression of B is regulated by diet quality in contrast to A expression. And that the B amylase probably has a higher KM. In order to study the relationships between polymorphism and amylase function, 5 bi-parental families with checked polymorphisms were bred and reared in two geographic areas over one year. Significant growth differences between genotypes of a same family were mainly observed in one location, indicative for a site effect. Some genotypes, displaying significant differences in growth, demonstrated variations in amylase activity although their KM remained constant. Survival performance was not influenced by these amylase polymorphisms. This correlation between amylase polymorphism and growth indicates that growth of C. Gigas oysters can be improved using the amylase markers for selective breeding programs

Les duplications complètes du génome sont un phénomène évolutif au cours duquel le génome double en taille et en contenu. Cette source de redondance majeure a donné naissance à de nombreuses familles de gènes dans le génome humain, mais également à l’organisation génétique complexe de nombreuses espèces. Ce chapitre décrit leurs mécanismes d’apparition ainsi que leurs conséquences fonctionnelles et évolutives.