Tesis sobre el tema "Altérations de facteurs de transcription"

Les gènes RUNX1 et CBFB codent pour les sous-unités du core binding factor (CBF), facteur de transcription hétérodimérique essentiel de l’hématopoïèse définitive. La dérégulation du CBF est l'une des anomalies les plus fréquemment rencontrées dans les hémopathies malignes. Puisque la perturbation seule du CBF est insuffisante au développement d’une leucémie aiguë myéloïde (LAM), les LAM impliquant le CBF sont considérées comme des modèles de leucémogénèse multi-étapes, nécessitant la coopération d’anomalies génétiques additionnelles.Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux LAM de type CBF, caractérisées soit par une t(8;21)/fusion RUNX1-RUNX1T1 soit par une inv(16)/fusion CBFB-MYH11, ainsi qu’aux LAM avec mutations germinales de RUNX1 (définissant la thrombopénie familiale avec prédisposition aux leucémies aiguës ou FPD/AML). Afin d’identifier des anomalies additionnelles, nous avons étudié les prélèvements de patients atteints de LAM CBF inclus dans les essais français ELAM02 (0-18 ans) et CBF2006 (18-60 ans) par séquençage à haut débit (n=215) et single nucleotide polymorphism-array (n=198). Les échantillons de 25 individus atteints de FPD/AML (issus de 15 familles), diagnostiqués entre 2005 et 2014, ont également été séquencés au stade thrombopénique et au moment de la transformation en leucémie aiguë.Dans les LAM CBF, les mutations activatrices des voies tyrosines kinases (TK) sont les événements les plus fré-quents quel que soit le sous-type de LAM CBF [t(8;21) ou inv(16)], comme cela a déjà été rapporté dans d’autres études. En revanche, les mutations affectant les gènes du remodelage chromatinien ou du complexe de la cohésine sont identifiées à des fréquences élevées (41% et 18% respectivement) dans les LAM avec t(8;21) tandis qu’elles sont pratiquement absentes dans les LAM avec inv(16). Dans les LAM avec t(8;21), la coexistence de ces mutations avec les mutations de type TK est associée à un pronostic défavorable suggérant une synergie entre ces événements. D'autres événements fréquemment retrouvés incluent les mutations de ZBTB7A et DHX15 dans les LAM avec t(8;21) (20% et 6% respectivement) et les délétions/mutations de FOXP1 dans les LAM avec inv(16) (7%). Enfin, nous avons décrit la perturbation de CCDC26 comme une possible lésion associée à une signalisation aberrante des TK dans les LAM CBF (4,5% des cas).Dans les FPD/AML, l'analyse mutationnelle a révélé l'acquisition d'un deuxième événement impliquant RUNX1 chez tous les patients ayant développé une LAM. Ce deuxième événement correspondait soit à une mutation somatique du second allèle de RUNX1 soit à la duplication de la mutation germinale de RUNX1 (par perte d'hétérozygotie sans anomalie du nombre de copies ou trisomie 21 acquise). En pratique clinique, cela suggère que la présence de deux mutations différentes de RUNX1 ou d'une seule mutation avec un ratio allélique supérieur à 50% chez un patient atteinte de LAM doit alerter sur la possibilité d’un syndrome FPD/AML sous-jacent
RUNX1 and CBFB encode subunits of the core binding factor (CBF), a heterodimeric transcription factor required for the establishment of definitive hematopoiesis. Deregulation of the CBF is one of the most frequent aberrations in hematological malignancies. Since CBF disruption alone is insufficient to induce acute myeloid leukemia (AML) on its own, AML with CBF involvement is considered as a model of multistep leukemogenesis requiring additional genetic aberrations.Here, we focused on acute myeloid leukemia (AML) with t(8;21)/RUNX1-RUNX1T1 fusion and AML with inv(16)/CBFB-MYH11 fusion, reported together as CBF AML, as well as AML with germline RUNX1 mutation (defining the familial platelet disorder with propensity to develop leukemia or FPD/AML).In order to explore additional genomic aberrations, we performed comprehensive genetic profiling in CBF AML patients enrolled in the French trials ELAM02 (0-18 years) and CBF2006 (18-60 years) using both high-throughput sequencing (n=215) and single nucleotide polymorphism-array (n=198). In addition, we sequenced samples from 25 individuals with FPD/AML (15 pedigrees) diagnosed between 2005 and 2014 at thrombocyto-penic stage and during leukemic progression.In CBF AML, mutations in genes activating tyrosine kinase (TK) signaling were frequent in both subtypes as previously described by others. By contrast, we found mutations in genes encoding chromatin modifiers or members of the cohesin complex with high frequencies in t(8;21) AML (41% and 18% respectively) while they were nearly absent in inv(16) AML. Interestingly, such mutations were associated with a poor prognosis in patients with TK mutations suggesting synergic cooperation between these events. Other events included ZBTB7A and DHX15 mutations in t(8;21) AML (20% and 6% respectively) and FOXP1 deletions or truncating mutations in inv(16) AML (7%). Finally, we described CCDC26 disruption as a possible new lesion associated with aberrant TK signaling in this particular subtype of leukemia (4.5% of CBF AML).In FPD/AML, mutational analysis revealed the acquisition of a second event involving RUNX1 in all patients with AML including somatic mutation of the second allele or duplication of the germline RUNX1 mutation through copy-neutral loss of heterozygosity and trisomy 21. In clinical practice, we suggest that the occurrence of two different RUNX1 mutations or a single RUNX1 mutation with a variant allele frequency higher than 50% in a patient with AML should alert about the possibility of FPD/AML

La toxoplasmose, pathologie due à un parasite, Toxoplasma gondii, est l’une des infections les plus fréquentes en France:environ 50 % de la population adulte est infectée et on estime que 200 000 à 300 000 nouvelles infections surviennent chaque année dont 15 à 20 % sont symptomatiques. La gravité de l’infection est liée au risque de transmission fœtale du parasite en cas de contamination en cours de grossesse et au risque différé de réactivation sous l’effet d’une immunodépression. Il n’existe aucun traitement efficace visant les formes intracellulaires du parasite et aucun vaccin. T. Gondii est un parasite intracellulaire obligatoire qui interfère avec les voies de signalisation moléculaires des cellules-hôtes et altère de nombreux phénomènes physiologiques comme la différenciation, l’apoptose et la prolifération. Le facteur de transcription UHRF1 (Ubiquitin-like, containing PHD and RING finger domains, 1) est un des principaux régulateurs du cycle cellulaire. Il présente des propriétés de « methyl-CpG-binding protein » qui lui confère un rôle crucial dans la réplication du code épigénétique lors de la prolifération cellulaire. Les mécanismes moléculaires par lesquels le parasite agit sur la cellule-hôte restent peu connus. Nous avons observé que l’infection par T. Gondii conduit à une inhibition de la prolifération des cellules-hôtes due à un arrêt du cycle cellulaire en phase G2. Ceci s’accompagne d’une diminution d’expression de la cycline B et d’une forte augmentation d’UHRF1 dans les cellules-hôtes. L’inhibition d’UHRF1 par des SiRNA induit une baisse significative de la croissance parasitaire. Nous avons observé une augmentation de liaison d’UHRF1 au promoteur de la cycline B au cours de l’infection par T. Gondii. UHRF1 pourrait donc être responsable de la répression du gène de la cycline B conduisant à l’arrêt du cycle cellulaire. T. Gondii est un parasite unique, capable de moduler l’expression des gènes en interférant avec deux modifications épigénétiques importantes que sont la méthylation et la modification des histones. Or UHRF1 est un facteur de transcription qui relie ces deux modifications épigénétiques. Ceci ferait d’UHRF1 un outil puissant qui permettrait au parasite d’exploiter le génome de la cellule-hôte. L’activation d’UHRF1 ferait intervenir le facteur de transcription NF-kB et un facteur parasitaire issu des rhoptries
Toxoplasmosis, caused by a parasite, Toxoplasma gondii, is one of the most common infections in France:about 50% of the adult population is infected and it is estimated that 200,000-300,000 new infections occur each year, 15-20% which are symptomatic. The severity of infection is due to the risk of fetal transmission of the parasite in cases of infection during pregnancy and the risk of reactivation in the case of immunosuppression. There is no efficient treatment for the intracellular forms of the parasite and no vaccine. T. Gondii is an obligate intracellular parasite that interferes with the molecular signaling pathways of host cells and alters several physiological processes such as differentiation, apoptosis and proliferation. The transcription factor UHRF1 (ubiquitin-like, containing PHD and RING finger domains, 1) is a key cell cycle regulator. It’s also a "methyl-CpG-binding protein” that gives it a crucial role in the replication of the epigenetic code. The molecular mechanisms by which the parasite affects the host cell remain poorly understood. We observed that infection with T. Gondii leads to an inhibition of proliferation of host cells due to cell cycle arrest in G2 phase. This results in a decrease of expression of cyclin B and a sharp increase in UHRF1 in host cells. Inhibition of UHRF1 by SiRNA in host cells induces a significant decrease in parasite growth. We observed an increase in binding of UHRF1 to cyclin B promoter during infection with T. Gondii. UHRF1 could be responsible for the repression of cyclin B gene, leading to cell cycle arrest. T. Gondii is able to modulate gene expression by interfering with two important epigenetic modifications, methylation and histone modifications. UHRF1 is a transcription factor that connects these two epigenetic modifications. This would make UHRF1 a powerful tool that would allow the parasite to exploit the genome of the host cell. Activating UHRF1 involved the transcription factor NF-kB and a factor based on the parasite rhoptries

Les cellules cancéreuses sont capables de réactiver la transition Epithélio-Mésenchymateuse (EMT), mécanisme embryonnaire, pour acquérir une mobilité et une capacité de dédifférenciation. L'EMT conduit à une reprogrammation génétique avec la réactivation d'inducteurs de l'EMT, qui sont en majorité des facteurs de transcription (EMT-TF), et conduit à l'inhibition de miARN. Par ailleurs des stress oncogéniques sont essentiels à la progression tumorale. Le but de mon projet de thèse était de comprendre comment les événements de reprogrammation génétique survenant au cours de l'EMT coopèrent avec des stress oncogéniques dans la transformation tumorale mammaire.Premièrement, un criblage basé sur la coopération oncogénique en soft agar assay, entre les EMT-TFs et les stress oncogénique a été réalisé. Suite à une analyse bioinformatique, différentes signatures d'EMT-TF associés à un stress oncogénique ont été identifiées. Ainsi, par exemple, l'expression de l'EMT-TF Zeb1 et l'EMT-TF GSC sont associés à la délétion du gène suppresseur de tumeur PTEN pour transformer des cellules mammaires immortalisées. Une analyse en immuno-histochimie sur un set de 558 tumeurs du sein triple négatives a validé in vivo la présence d'une corrélation entre l'expression de GSC et l'expression de PTEN. Cependant cette association semble être plus complexe. En effet, l'expression de GSC est négativement associée à l'expression nucléaire de PTEN tandis qu'elle est positivement associée à l'expression de PTEN cytoplasmique. Enfin une analyse sur des métadonnées publiques de cancers telles que le TCGA ou le METABRIC est en cours pour valider ces signatures in vitro et plus largement pour déterminer comment l'EMT ou les signatures associées aux EMT-TF se corrèlent avec les voies oncogéniques classiques. Deuxièmement, une analyse in silico à partir d'algorithmes prédictifs de cibles de miARN, a été réalisée pour sélectionner les miARN capables d'inhiber l'expression de plusieurs EMT-TF. Deux miARN (miR-495 et 590-3p) ont été identifiés ciblant plusieurs membres des 4 principales familles d'EMT-TF (FoxC, Snail, bHLH et ZEB). Des tests in vitro ont été réalisés pour valider ces régulations identifiant Slug comme une cible de miR-590-3p. De plus, l'expression de ces miARN dans des lignées cellulaires mammaires est négativement associée à l'expression des EMT-TF et des marqueurs de l'EMT. Un traitement au TGF, inducteur de l'EMT, diminue leur expression, signifiant potentiellement que ces miARN peuvent négativement réguler l'EMT. En parallèle, plusieurs EMT-TF sont capables de réprimer l'expression de miR-590-3p, agissant directement sur son promoteur, créant ainsi des boucles de régulation. Des études fonctionnelles utilisant des vecteurs d'expression stable de miR-590-3p sembleraient montrer un rôle secondaire de ce miARN dans la régulation de l'EMT car mir-590-3p dérégule des marqueurs secondaires de l'EMT comme la N-cadhérine. Des études de restauration de fonctions sont envisagées pour déterminer quelle est l'importance de ces boucles de régulation dans la progression tumorale mammaire. Plus largement, l'expression des miARN identifiés va être corrélée avec les signatures associées aux EMT-TF et aux voies oncogéniques classiques pour déterminer le lien entre ces trois composants dans la tumorigenèse mammaire. Mes travaux de thèse ont montré qu'il existait un intéractome entre des inducteurs de l'EMT, des stress oncogéniques et des miARNs au cours de la transformation mammaire humaine
Cancer cells are able to reactivate the Epithelio-Mesenchymal Transition (EMT), an embryonic mechanism, to acquire mobility and dedifferentiation capacities. EMT leads to a genetic reprogramming with the reactivation of EMT inductors, mainly transcription factors (EMT-TF) and the inhibition of miRNA. Otherwise, oncogenic stresses are essentials to tumor progression. The aim of my thesis project was to have a better understanding about the cooperation between events of genetic reprogramming occurring during EMT and oncogenic stresses during mammary tumor transformation. First, a screening based on oncogenic cooperation in soft agar assay, between EMT-TFs and oncogenic stresses was performed. Following a bioinformatics analysis, different EMT-TFs signatures associated with an oncogenic stress were identified. Thus, for example, the expression of EMT-TF ZEB1 and GSC were associated with the deletion of tumor suppressor gene PTEN to transform immortalized mammary epithelial cells. An immunohistochemistry analysis on a set of 558 triple negative breast cancers validated in vivo the presence of a correlation between the expressions of GSC and PTEN. However, this association seems to be more complex. Indeed, the expression of GSC is negatively associated with the nuclear expression of PTEN while it’s positively associated with the cytoplasmic expression of PTEN. Finally, an analysis of public metadata on cancer samples as TCGA or METABRIC is ongoing to validate these in vitro signatures and wider to determine how EMT or EMT-TFs associated signatures correlate with classical oncogenic pathways.Secondly, an in silico analysis, from predictive algorithms of miRNA targets, was performed to select miRNA able to inhibit the expression of several EMT-TFs. Two miRNA (miR-495 and miR-590-3p) were identified targeting several members of four principal’s families of EMT-TFs (FOXC, Snail, bHLH and ZEB). In vitro tests were realized to validate these regulations identifying Slug as a target of miR-590-3p. Moreover, these miRNAs expression in mammary cell lines is negatively correlated with EMT-TFs expression and EMT markers. A treatment with TGF-, a major EMT inductor, decreases their expression, potentially meaning that these miRNA can negatively regulate EMT. In parallel, several EMT-TFs are able to repress the expression of miR-590-3p, acting directly on its promotor, thus creating feedback loops. Functional studies using stable expression vector of miR-590-3p suggest a secondary role of this miRNA in the regulation of EMT because miR-590-3p deregulates EMT secondary markers as N-Cadherin. Functions restauration studies are planned to determine how important these feedback loops in mammary tumor progression are. To open the project, expression of these identified miRNA will be correlated with EMT-TF associated signatures and with classical oncogenic pathways to determine the link between these three components in mammary tumorigenesis. My thesis works are shown that there is an interactome between EMT inductors, oncogenic stresses and miRNA during human mammary transformation

Le gène PAX5 (Paired boX 5) code un facteur de transcription essentiel pour la différenciation lymphoïde B. Nous avons montré que les deux isoformes PAX5A et PAX5B étaient différentiellement régulées mais pouvaient exercer une fonction équivalente durant l'induction de la différenciation lymphoïde B et pourraient présenter des différences fonctionnelles à la suite de l'activation des lymphocytes B. Le contrôle précis de leur expression peut ainsi refléter un moyen d'ajuster finement le dosage de PAX5 pendant le processus de différenciation des cellules de la lignée lymphoïde B. PAX5 est la cible principale d'une large diversité d'altérations somatiques dans les LAL-B de l'enfant et de l'adulte. Cependant, le rôle des protéines de fusion impliquant PAX5 dans l'initiation et la transformation des LAL-B est encore méconnu. Nous avons précédemment décrit une nouvelle translocation chromosomique récurrente t(7;9)(q11;p13) dans les LAL-B qui juxtapose PAX5 à la séquence codante du gène de l'élastine (ELN). Pour étudier la fonction de la protéine de fusion résultante, PAX5-ELN, au cours du développement leucémique, nous avons créé un modèle murin dans lequel le transgène PAX5-ELN est exprimé spécifiquement dans le compartiment B. Les souris exprimant PAX5-ELN développent un phénotype de LAL-B avec une pénétrance de 80%. Leur transformation leucémique est associée à l'acquisition de mutations secondaires récurrentes des gènes Ptpn11, Kras, Pax5, et Jak3 affectant d'importantes voies de signalisation requises pour la prolifération cellulaire. Nos études fonctionnelles ont démontré que PAX5-ELN altérait in vitro et in vivo le développement lymphoïde B et pouvait induire une expansion aberrante du compartiment progéniteur B (pro-B) au stade préleucémique. Nos approches moléculaires et computationnelles ont identifié des gènes-candidats régulés par PAX5-ELN et pouvant être impliqués dans l'initiation leucémique. Nos données fournissent ainsi un nouveau modèle d'étude in vivo récapitulant la leucémogenèse multi-étapes des LAL-B décrites chez les patients et impliquent fortement les protéines de fusion engageant PAX5 en tant que puissantes oncoprotéines dans le développement leucémique. Par ailleurs, il existe de plus en plus de preuves d'une base génétique héréditaire de prédisposition aux LAL-B pédiatriques. Dans ce contexte, quatre cas de familles non-apparentées affectées par des LAL-B et exprimant des mutations ponctuelles germinales et hétérozygotes de PAX5 ont récemment été rapportés : la mutation PAX5 G183S altérant le domaine octapeptide de PAX5 a été décrite chez trois familles alors que la mutation PAX5 R38H altérant le domaine de liaison à l'ADN de PAX5 a été identifiée chez une autre. Nous avons renforcé l'hypothèse du caractère héréditaire des LAL-B familiales avec la description de trois nouveaux cas de LAL-B au sein d'une même famille exprimant la mutation germinale PAX5 R38H. Pour étudier l'effet intrinsèque de la protéine mutée PAX5 R38H dans le développement lymphoïde B, nous avons effectué des tests fonctionnels in vitro et in vivo combinés à une analyse d'expression génique, basés sur une approche de complémentation rétrovirale. Nos résultats ont indiqué que PAX5 R38H agissait comme un fort variant hypomorphique qui échouait à induire la différenciation lymphoïde B et n'exerçait pas d'effet dominant-négatif sur la forme sauvage de PAX5. Des transplantations syngéniques de cellules exprimant PAX5 R38H ont démontré qu'elles maintenaient une capacité de prise de greffe et menaient au développement leucémique chez la souris. Notre analyse transcriptomique a confirmé la perte de fonction de PAX5 sur ses gènes cibles et a révélé une signature moléculaire spécifique au mutant. Nos données mettent ainsi en évidence l'importance de la dérégulation transcriptionnelle dans la leucémogenèse des LAL-B familiales, en particulier des gènes impliqués dans la différenciation lymphoïde B
The PAX5 (Paired boX 5) gene encodes a key transcription factor crucial for B-cell differentiation. We showed that the two PAX5 isoforms are differentially regulated but have equivalent function during early B-cell differentiation. Indeed, PAX5A and PAX5B isoforms can both induce B-cell program but may have functional differences after B-cell activation. The tight control of their expression may thus reflect a way to finely tune PAX5 dosage during B-cell differentiation process. PAX5 is a well-known haploinsufficient tumor suppressor gene in human B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia (BCP-ALL) and is the main target of a wide diversity of somatic alterations in childhood and adult BCP-ALL, occurring in one third of sporadic cases. However, the role of PAX5 fusion proteins in BCP-ALL initiation and transformation is ill-known. We previously reported a new recurrent t(7;9)(q11;p13) chromosomal translocation in human BCP-ALL that juxtaposed PAX5 to the coding sequence of elastin (ELN). To study the function of the resulting PAX5-ELN fusion protein in BCP-ALL development, we generated a mouse model in which the PAX5-ELN transgene is expressed specifically in B cells. PAX5-ELN-expressing mice efficiently developed BCP-ALL phenotype with a penetrance of 80%. Leukemic transformation was associated with clonal Immunoglobulin gene rearrangement and recurrent secondary mutations in Ptpn11, Kras, Pax5, and Jak3 genes affecting key signaling pathways required for cell proliferation. Our functional studies demonstrated that PAX5-ELN impairs B-cell development in vitro and in vivo and induces an aberrant expansion of the pro-B cell compartment at the preleukemic stage. Our molecular and computational approaches identified PAX5-ELN-regulated candidate genes that establish the molecular bases of the preleukemic state to drive BCP-ALL initiation. In conclusion, our study provides a new in vivo model recapitulating the multistep leukemogenesis process of human BCP-ALL and strongly implicates PAX5 fusion proteins as potent oncoproteins in leukemia development. Furthermore, there is increasing evidence for an inherited genetic basis of susceptibility to childhood BCP-ALL. In this context, four unrelated families with childhood BCP-ALL expressing heterozygous PAX5 germline point mutations were recently reported: the recurrent mutation PAX5 G183S affecting the octapeptide domain of PAX5 has been described in three families while PAX5 R38H affecting its DNA-binding paired domain has been identified in another one. We strengthen the hypothesis of inherited character of familial BCP-ALL with the description of three novel familial BCP-ALL cases in related patients that express the germline PAX5 R38H mutation. To uncover the intrinsic effect of PAX5 R38H mutant in B-cell development, we performed in vitro, and in vivo functional assays combined with a gene expression analysis, based on a retroviral complementation approach. Our results indicated that PAX5 R38H mutant acts as a strong hypomorphic variant that fails to drive B-cell differentiation and does not exert a dominant-negative effect on wild-type PAX5. Syngeneic transplantation of PAX5 R38H-expressing cells demonstrated maintenance of engraftment capacity and led to development of BCP-ALL phenotype in mice. Our transcriptomic analysis of these PAX5 R38H-expressing cells showed that PAX5 R38H drastically alters the pattern of expression of PAX5 target genes but also revealed a distinct molecular signature specific to PAX5 R38H. Together with previous unrelated family study, our observations allow to establish the recurrence of the germline PAX5 R38H mutation associated with BCP-ALL. Our data also highlight the importance of transcriptional dysregulation in leukemogenesis of familial BCP-ALL, particularly of genes involved in B-cell differentiation

Le transcriptome et le positionnement cis-tridimensionnel des domaines chromatiniens subissent conjointement des modifications profondes lors de la différenciation et de la reprogrammation cellulaire. Dans les cellules souches embryonnaires, des facteurs de transcription maîtres comme Pou5f1/Oct4, Nanog, Sox2 et Klf4 sont responsables d’un réseau de régulation qui va architecturer une chromatine aux propriétés pluripotentes. Au cours de la différenciation, cette chromatine peut être modifiée de manière spécifique à chaque destinée cellulaire, afin de spécialiser et de restreindre le répertoire de gènes exprimés. Ce processus va notamment mettre en jeu l’activation d’enhancers liés par des facteurs de transcription exprimés de novo. Par des méthodes de cartographies épigénomiques dans différentes lignées cellulaires, nous avons observé que l’ADN des enhancers actifs est hypométhylé et que la différenciation cellulaire in vitro s’accompagne d’une hydroxyméthylation de novo de certains enhancers activés
Transcriptome and cis-tridimensional positioning of chromatin domains undergo deep modifications during cell differentiation and reprogramming. In embryonic stem cells, master genes such as Pou5f1/Oct4, Nanog, Sox2 and Klf4 are implicated in a regulatory network which builds a pluripotent chromatin. This chromatin can be modified in a cell fate-specific manner during differentiation, allowing specialization and restriction of gene expression patterns. Specific enhancers bound by de novo expressed transcription factors become activated during this process. Using epigenomic mapping technologies in different cell lines, we observed that DNA of active enhancers is hypomethylated and that DNA of activated enhancers can be de novo hydroxymethylated during in vitro cell differentiation

Les cellules vivantes sont constamment soumises à des agents, endogènes et exogènes, qui peuvent induire des lésions sur l'ADN. Ces agents peuvent menacer l'intégrité du génome, bloquer les processus de réplication, transcription et traduction, ou encore avoir des effets génotoxiques. Les organismes ont alors développé des systèmes de surveillance qui coordonnent la réparation de l'ADN et la progression du cycle cellulaire afin de lutter contre l'accumulation de dommages sur leur ADN. Les mécanismes de réparation de l'ADN, découverts à la fois dans les organismes procaryotes et eucaryotes, ont pour rôle le maintien de l'intégrité du matériel génétique. Ces mécanismes comprennent la réparation par excision de nucléotides (NER), la réparation par excision de bases (BER), la réparation des mésappariements (MMR) et la réparation des cassures double-brin (DSBR). La réparation couplée à la transcription (RCT) est une sous-voie de la réparation par excision de nucléotides qui permet une réparation rapide des lésions uniquement localisées sur le brin transcrit et affectant des gènes en cours de transcription. Elle se différencie de la sous-voie de la réparation du génome global (GGR) qui opère sur l'ensemble du génome sans distinction entre les brins transcrits et non transcrits. L'implication dans la RCT de l'ARN Polymérase (ARNP) et de la protéine Mfd (Mutation Frequency Decline), aussi connue sous le nom TRCF (Transcription Repair Coupling Factor), est ce qui permet la réparation préférentielle du brin transcrit. Le blocage de l'ARNP par une lésion sur le brin transcrit agit comme un senseur de dommage et déclenche la RCT. En effet, l'ARNP bloquée doit être déplacée afin de rendre la lésion accessible aux facteurs de réparation avals. Chez E. Coli c'est la translocase Mfd qui joue ce rôle : elle déplace l'ARNP bloquée et coordonne l'assemblage des facteurs UvrAB(C) au site de la lésion. Des études récentes ont montré que, après s'être lié à l'ARNP et l'avoir déplacée, Mfd reste sur l'ADN sous la forme d'un complexe de translocation stable impliquant l'ARNP même si cette dernière n'est plus directement liée à l'ADN. La technique de nanomanipulation par pince magnétique de molécules uniques d'ADN portant une lésion a été utilisée afin de comprendre comment UvrAB(C) sont recrutés via le complexe Mfd-ARNP. Cette technique a permis d'observer en temps réel jusqu'à l'incision par UvrC la RCT, qui comporte un grand nombre d'étapes et implique de nombreuses protéines. Il a été observé que le recrutement d'UvrA et d'UvrAB par le complexe Mfd-ARNP stoppe la translocation du complexe sur l'ADN et entraine la dissolution du complexe avec un passage de relais moléculaire dans une cinétique lente. La combinaison de la nanomanipulation de molécule-unique avec la fluorescence montre en outre que la dissolution du complexe entraine non seulement la perte de l'ARNP mais aussi celle de Mfd. Ce passage de témoin moléculaire permet d'avoir une réaction d'incision du brin endommagé par UvrC plus rapide par rapport à ce qui se produit lors de la réaction sur une molécule unique dans le cadre de la réparation globale du génome. Un modèle global intégrant les protéines impliquées dans la RCT et la GGR et donnant les caractéristiques cinétiques des différentes réactions se produisant en parallèle dans les deux sous-voies a été proposé
The DNA in living cells is constantly threatened by damages from both endogenous and exogenous agents, which can threaten genomic integrity, block processes of replication, transcription and translation and have also genotoxic effects. In response to the DNA damage challenge, organisms have evolved diverse surveillance mechanisms to coordinate DNA repair and cell-cycle progression. Multiple DNA repair mechanisms, discovered in both prokaryotic and eukaryotic organisms, bear the responsibility of maintaining genomic integrity; these mechanisms include nucleotide excision repair (NER), base excision repair (BER), mismatch repair (MMR) and double strand break repair (DSBR). Transcription-coupled DNA repair (TCR) is a specialized NER subpathway characterized by enhanced repair of the template strand of actively transcribed genes as compared to the classical global genome repair (GGR) subpathway of NER which does not distinguish between template and non-template strands. TCR achieves specialization via the involvement of RNA polymerase (RNAP) and the Mfd (Mutation Frequency Decline) protein, also known as TRCF (transcription repair coupling factor). TCR repair initiates when RNAP stalls at a DNA lesion on the transcribed strand and serves as the da mage sensor. The stalled RNAP must be displaced so as to make the lesion accessible to downstream repair components. E. Coli Mfd translocase participates in this process by displacing stalled RNAP from the lesion and then coordinating assembly of the UvrAB(C) components at th( damage site. Recent studies have shown that after binding to and displacing stalled RNAP, Mfd remains on the DNA in the form of a stable, translocating complex with evicted RNAP. So as to understand how UvrAB(C) are recruited via the Mfd-RNAP complex, magnetic trapping of individual, damaged DNA molecules was employed to observe-in real-time this multi¬component, multi-step reaction, up to and including the DNA incision reaction by UvrC. It was found that the recruitment of UvrA and UvrAB to the Mfd-RNAP complex halts the translocating complex and then causes dissolution of the complex in a molecular "hand-off" with slow kinetics Correlative single-molecule nanomanipulation and fluorescence further show that dissolution of the complex leads to loss of not only RNAP but also Mfd. Hand-off then allows for enhanced incision of damaged DNA by the UvrC component as compared to the equivalent single-moleculE GGR incision reaction. A global model integrating TCR and GGR components in repair was proposed, with the overall timescales for the parallel reactions provided

SOX9, gène majeur du développement, est localisé au sein d'un désert génique représentant son domaine de régulation. Les mutations du gène SOX9 résultent en un syndrome polymalformatif la dysplasie campomelique (PC). Les endophénotypes de la PC dans leurs formes isolés - séquence de Pierre Robin (SPRi) et anomalies de différentiation sexuelle (DSDi) — peuvent survenir suite à des altérations (translocations, délétions, mutations ponctuelles) des régions non-codantes au locus SOX9. Des études in vitro et in vivo indiquent que ces altérations, localisées a grande distance par rapport à SOX9 (>l,2Mb/SPR; >500kb/DSD), concernent les éléments conservés au cours de l'évolution ayant une fonction régulatrice d'expression tissu et stade spécifique. Les altérations identifiées chez les patients SPRi ou ADSi affecteraient l'expression tissu spécifique respectivement dans le mésenchyme mandibulaire ou les gonades pendant que les autres domaines d'expression de SOX9 resteraient intacts
SQX9 is a major developmental gene mapping to a vast gene desert that encompasses its regulatory domain. The SOX9 gene coding equence mutations result in campomelic dysplaisa (CD), a complex polymalformative syndrome. We showed that alterations of non-coding sequences (translocations, deletions or point mutations) at the SOX9 locus result in isolated CD endophenotypes namely Pierre Robin sequence (iPRS) and disorders of sex developpement (iDSD). Both in vitro and in vivo studies indicate that those alterations, located at great distance with respect to SOX9 coding sequences (>1,2Mb/iPRS; >500kb/iDSD), comprise regions conserved throughout the evolution that function as regulatory elements driving tissue specific gene expression of SOX9. We suggest that alterations identified in iPRS and iDSD patients represent a tissue specific loss of SOX9 expression in the mandibular mesenchyme or the developing gonad respectively, while other territories of normal SOX9 expression remain intact

Le syndrome de Li-Fraumeni (LFS), qui résulte d’altérations constitutionnelles hétérozygotes du gène TP53, représente l’une des formes héréditaires de cancer les plus graves. Afin de déterminer les bases moléculaires du gradient de sévérité clinique des mutations de TP53, nous avons étudié les conséquences fonctionnelles des différentes classes de mutation de TP53 dans le contexte génétique des patients LFS, et nous avons montré que les mutations faux-sens de TP53 associées à un effet dominant négatif altèrent drastiquement la réponse de p53 aux lésions de l’ADN en comparaison avec les mutations nulles, dans les cellules non tumorales des patients LFS, définissant ainsi un véritable endophénotype de gravité. Grâce au développement d’une version simplifiée de l’essai fonctionnel, nous avons pu confirmer ces observations. L’analyse de ChIP-Seq, que nous avons mise au point, nous a permis de montrer que l’altération drastique de la réponse transcriptionnelle de p53 aux lésions de l’ADN dans les lymphocytes de patients LFS porteurs d’une mutation faux-sens à effet dominant négatif résulte d’une altération de fixation de p53 sur l’ADN. Afin de montrer la contribution des chimiothérapies dans la survenue des cancers primitifs multiples dans le LFS, nous avons développé un nouveau test de génotoxicité nommé p53 genotoxicity assay, et nous avons montré que toutes les classes de chimiothérapies que nous avons testées, à l’exception des poisons du fuseau mitotique, sont fortement génotoxiques. Ainsi, l’ensemble de nos résultats montrent que les mutations de TP53 agissent comme des mutations permissives permettant aux stimuli oncogéniques de conduire à une transformation maligne
Li-Fraumeni Syndrome (LFS), resulting from heterozygous germline mutations of TP53, is one of the most severe hereditary cancer syndromes. In order to determine the molecular basis of the clinical gradient of germline TP53 mutations, we studied the functional consequences of the different types of TP53 mutations in the genetic context of the patients, and we showed that TP53 missense mutations with dominant-negative effect alter the p53 transcriptional response to DNA damage more drastically than null mutations. These results indicate that the impact of the mutations on p53 transcriptional response to DNA damage in LFS lymphocytes can be considered as an endophenotype of the clinical severity of germline TP53 mutations. The use of the simple p53 functional assay allowed us to confirm these observations on a large number of mutations. ChIP-Seq analysis performed on lymphocytes derived from TP53 wild-type control subject and LFS patient with TP53 dominant-negative missense, showed that the drastic alteration of p53 transcriptional response to DNA in LFS lymphocytes harboring dominant negative missense mutations, is explained by a massive and global alteration of p53 DNA binding. In order to determine the causative role of chemotherapies in the appearance of secondary tumours in LFS, we developed a new genotoxicity assay, named the p53 genotoxicity assay. This assay allowed us to show that most of the drugs commonly used in cancer treatment, except the microtubule poisons, are highly genotoxic. Thus, in TP53 mutation carriers, germline TP53 mutations represent a genetic permissive context facilitating the malignant transformation of cells in which DNA damage has occurred

Le maintien d'un équilibre redox est important pour l'homéostasie cellulaire, les déséquilibres engendrant une augmentation de la quantité de stress oxydant présent dans la cellule et causant des dommages structuraux et fonctionnels. Ln vitro comme in vivo, ces dommages ont un rôle important à jouer dans divers processus comme la sénescence et d'autres événements qui y sont associés, tels que la mort des cellules et la transformation cellulaire. Les facteurs Rel/NF-kappaB sont une famille de facteurs de transcription connus pour avoir une activité sensible à cet équilibre redox. Ces facteurs participent à diverses fonctions cellulaires telles que l'immunité, l'inflammation, l'apoptose et la prolifération via l'induction de toute une variété de gènes cibles. Dans cette étude nous démontrons que : 1) les facteurs de transcription de la famille Rel/NF-kappaB participent à la sénescence de kératinocytes primaires via l'induction d'un stress oxydant. Ce stress oxydant provient de l'induction d'un gène cible des facteurs Rel/ NF-kappaB, la MnSOD. Cette enzyme mitochondriale dismute les 02°- en H2O2. Ainsi l'augmentation de son expression résulte en une augmentation de la production de H2O2; 2) l'implication de la voie Rel/NF-kappaB>MnSOD>H2O2 semble généralisable à plusieurs types de cellules épithéliales. Par contre, dans les fibroblastes de derme, la sénescence passe par une déplétion des stocks de glutathion, ce qui crée une augmentation du niveau de stress oxydant. Cette déplétion résulte de la production de prostaglandines suite à l'augmentation de l'expression de l'enzyme cyclooxygénase-2 ; 3) les cellules sénescentes meurent majoritairement par autophagocytose de leurs mitochondries et noyaux altérés par le stress oxydant; 4) le stress oxydant généré au cours de la sénescence peut être à l'origine d'une instabilité génomique contribuant à l'émergence de cellules potentiellement tumorales. Dans l'ensemble nous démontrons que, via le stress oxydant, les facteurs Rel/NF-kappaB peuvent avoir un effet pro et anti-oncogénique dans un même type cellulaire au cours d'un seul et même événement, la sénescence.

Les protéines receptor-interacting protein kinase 1 (RIP1) et RIP3 ont été identifiées comme intervenant dans la régulation de la mort cellulaire apoptotique ou nécroptotique mais également dans la survie cellulaire. Ces deux protéines possèdent un domaine sérine/thréonine kinase, un domaine d'interaction spécifique RHIM (RIP homotypic interacting motif) et diffèrent dans leur domaine C-terminal car seule RIP1 possède un domaine de mort. Ces protéines font partie d'un ensemble de protéines régulatrices nommé ripoptosome. Des études ont montré une altération du ripoptosome dans les leucémies lymphoïdes chroniques (LLC) et les leucémies aigües lymphoïdes (LAL). Nous nous sommes intéressés aux leucémies aigües myéloïdes (LAM). L'analyse de l'expression des protéines RIP1 et RIP3 a été réalisée dans des blastes triées CD34+ de patients atteints de LAM ou dans des cellules CD34+ de donneurs sains en Q-RT-PCR. Les premières analyses montrent que RIP3 est significativement sous-exprimée chez les patients atteints de LAM en comparaison avec les cellules CD34+ issues de donneurs sains. Aucune différence n'a été mise en évidence pour l'expression de RIP1 dans les deux types de cellules CD34+. Afin de comprendre l'implication de l'extinction de RIP3 dans les LAM, nous avons étudié sa réexpression dans une lignée cellulaire leucémique murine (DA1-3b) où RIP3 n'est pas exprimée par métylation de son promoteur, au moyen d'un système d'expression conditionnelle (LacSwith II, IPTG). Après 10h d'induction de l'expression, on constate que la protéine RIP3 sauvage (RIP3-WT) induit une apoptose dans les cellules DA1-3b. Afin de déterminer l'implication des domaines de RIP3, nous avons utilisé une protéine mutante kinase Dead (RIP3-KD, activité kinase abolie) et une protéine mutante dans la séquence d'interaction spécifique avec RIP1 (RIP3-RHIM). L'analyse de la mortalité cellulaire en cytométrie en flux et en microscopie électronique montre que les protéines RIP3-WT et -KD induisent toutes les deux la mort apoptotique des cellules DA1-3b respectivement de 15% et de 50% après 10h d'expression. On constate donc que la protéine RIP3-KD induit une mort plus importante et plus précoce que la protéine sauvage. La protéine RIP3 mutée dans son domaine RHIM ne peut plus induire de mort cellulaire. Il semble donc que le domaine kinase de RIP3 jouerait un rôle régulateur dans la mort cellulaire induite par RIP3. L'utilisation du modèle de leucémie murine DA1-3b a permis de réaliser un étude in vivo de l'expression conditionnelle de RIP3-WT et -KD. Seule l'expression de RIP3-KD est capable de prolonger significativement la survie des souris.De plus, il a été démontré que RIP3 pouvait également induire la nécroptose dans les cellules lorsque l'apoptose ne peut aboutir, notament lorsque les caspases sont inhibées à l'aide d'un inhibiteur de pan-caspases le Z-VAD-FMK. Le traitement des cellules exprimant RIP3-WT par 50µM de Z-VAD-FMK induit une plus forte mortalité (45%) des cellules tandis que dans les cellules exprimant RIP3-KD, l'inhibiteur des caspases inhibe complètement le processus apoptotique et permet la survie des cellules (10%). Une étude en microscopie électronique a permis de déterminer que la présence de Z-VAD-FMK induit un switch de l'apoptose vers la nécroptose. Il semble donc que le domaine de kinase possède un rôle important dans la signalisation de la nécroptose car la protéine RIP3-KD n'est plus capable d'initier le switch entre l'apoptose et la nécroptose. Quelques données préliminaires semblent indiquer que les calpaïnes ainsi que la caspase 12 pourraient également être impliquées dans la balance apoptose/nécroptose. [...]

Les leucémies aiguës mégacaryoblastiques (LAM7) sont un sous-type rare de leucémie aiguë myéloïde diagnostiquées majoritairement chez les jeunes enfants. Les mécanismes moléculaires de transformation des LAM7 exprimant la fusion ETO2-GLIS2 étaient inconnus. La caractérisation de la contribution relative d'ETO2 et de GLIS2 dans la transformation des cellules hématopoïétiques par la fusion ETO2-GLIS2 montre que : 1- GLIS2 contribue au phénotype mégacaryocytaire et 2-l'augmentation de l'auto-renouvellement des progéniteurs induite par la fusion résulte d'une synergie entre les fonctions d'ETO2 et GLIS2. D'autre part, la fusion peut dimériser et interagir avec ETO2 sauvage. L'interférence spécifique avec un peptide correspondant au domaine d'interaction protéique NHR2 d'ETO2 inhibe cette oligomérisation, réverse la signature transcriptionnelle induite par la fusion et abroge le développement leucémique in vivo de cellules de patients LAM7 humaines exprimant ETO2-GLIS2. La proximité des lignages érythroïdes et mégacaryocytaires et la présence d'altérations génétiques d'ETO2 retrouvées dans les leucémies mégacaryoblastiques et érythroïdes (LAM6) m'a conduite à développer, des xénogreffes d'échantillons de patients LAM6. Les premières analyses fonctionnelles montrent que, dans la majorité des cas, les LAM6 présentent des phénotypes comparables à différentes étapes de la différenciation érythroïde normale. Les altérations génétiques retrouvées montrent plusieurs mutations de gènes codants pour des régulateurs chromatiniens, des gènes d'épissage, des cohésines et des facteurs de transcription suggérant des mécanismes moléculaires communs au cours de la transformation leucémique
Acute megakaryoblastic leukemia (AML-M7) represent a rare subtype of acute myeloid leukemia mainly diagnosed in young children. In almost all cases, M7 are characterized by expression of oncogenic fusion including ETO2-GLIS2 fusion and for which the molecular mechanisms of transformation were unknown. During this work, I characterized the relative contribution of ETO2 and GLIS2 in the transformation of hematopoietic cells by the fusion ETO2- GLIS2. I have shown that the GLIS2 function induces megakaryocytic phenotype and both ETO2 and GLIS2 contribute to the increase of self-renewing progenitors induced by the fusion. Moreover, I have shown that ETO2-GLIS2 dimerizes and interacts with wild type ETO2. Specific interference with a peptide corresponding to the NHR2 domain of ETO2 inhibited the oligomerization, reversed transcriptional signature of the fusion, increased the megakaryocytic differentiation of leukemic blasts and abrogated leukemia development in vivo of M7 patients cells expressing ETO2-GLIS2. Megakaryocyte and erythrocyte lineages proximity and the presence of genetic alterations found in the ETO2 megakaryoblastic leukemia (AML-M7) and erythroid (AML-M6) led me to develop a xenograft strategy with AML-M6 patients samples in immunodeficient mice. This allowed me to characterize their genetic alterations to achieve functional analyzes. Preliminary results show that in most cases, AML-M6 have phenotypes similar to normal erythroid differentiation steps. Moreover, several mutations of genes coding for chromatin regulators, splice genes, cohesins and transcription factors suggest that the molecular mechanisms are common during leukemic transformation

Les études chez la souris ont montré que les facteurs de transcription STAT5 sont nécessaires à la prolifération et /ou à la survie des cellules hématopoïétiques. Ces protéines jouent un rôle important dans les propriétés transformantes de certaines oncoprotéines telles que Bcr-Abl, Tel-Abl et Tel-Jak2 et sont souvent constitutivement activées dans les cellules de tumeurs solides ou de patients leucémiques. Leur implication directe dans la genèse de leucémie a été démontrée par l’utilisation de formes mutées constitutivement actives de STAT5 (cS5F et STAT51*6). Afin de comprendre les mécanismes moléculaires mis en jeu dans l’activité oncogénique de STAT5, nous avons étudié les propriétés transformantes de cS5F dans les cellules primaires de moelle osseuse de souris ainsi que dans la lignée cellulaire Ba/F3. L’expression de cS5F dans les cellules de moelle osseuse de souris conduit, en effet, à l’induction d’une leucémie multi-linéage après transplantation de ces cellules dans des souris receveuses et rend les cellules Ba/F3 indépendantes de l’IL-3 pour leur prolifération. Nos résultats montrent aussi bien dans les cellules primaires leucémiques que dans les cellules Ba/F3 que cS5F induit l’activation d’Akt un effecteur crucial de la voie PI 3-kinase. Cette activation passe par une interaction entre la sous-unité régulatrice de la PI 3-kinase, p85 et la molécule adaptatrice Gab2. L’utilisation de formes mutées de Gab2 ou d’Akt et d’un inhibiteur pharmacologique de la PI 3-kinase montre que l’activation de la voie Gab2/PI 3-kinase/Akt joue probablement un rôle essentiel dans les propriétés leucémogènes de cS5F. Les résultats des études immuno-cytochimiques et de Western blot sur des extraits nucléaires et cytoplasmiques avec un anticorps anti-P-Y-Stat5 montrent que cS5F est majoritairement localisé dans le cytoplasme des cellules leucémiques, soutenant donc nos observations d’un rôle actif de cette protéine oncogénique dans ce compartiment cellulaire. Des résultats similaires ont été obtenus sur des cellules et de biopsies médullaires de patients leucémiques (LMC, LAM et mastocytoses), montrant ainsi que cette localisation inhabituelle des formes actives de STAT5 n’est pas liée à une propriété spécifique de cS5F. La présence de formes phosphorylées de STAT5 dans les mastocytoses nous a conduit à étudier le rôle de STAT5 dans la signalisation de c-Kit, le récepteur au Stem Cell Factor (SCF). Nos résultats montrent que l’activation de STAT5, aussi bien dans les cellules de moelle osseuse transformées par cS5F que dans des progéniteurs hématopoïétique humains, joue un rôle important le développement des mastocytes in vitro en présence de SCF et que son activation constitutive contribue à un développement anormal des mastocytes in vivo. L’ensemble de nos données suggère que l’activation constitutive de STAT5 pourrait promouvoir une localisation et une activité cytoplasmique susceptible d’être relié à l’activation d’autres voies de signalisation comme la voie PI3-K et que l’inhibition simultanée de l’activité de STAT5 (cytoplasmique et nucléaire) et de la PI 3-kinase pourrait ouvrir des perspectives thérapeutiques intéressantes dans le traitement d’hémopathies associées à l’activation de ces deux voies de signalisation.

Lors de la vie, des mécanismes de réparation de l'ADN sont mis en oeuvre lors d'agressions, pour protéger le génome. La réparation par excision de nucléotides (NER) est l'un de ces mécanismes. Des mutations des facteurs NER sont à l'origine de 3 maladies génétiques humaines: Xeroderma pigmentosum (XP), la trichothiodystrophie (TTD) et le syndrome de Cockayne (CS). Certains de leurs signes cliniques ne sont pas expliqués par un défaut de réparation de l'ADN. Des études suggèrent que ces facteurs interviennent dans d'autres processus, notamment lors de l'expression des gènes. Durant ma thèse, je me suis intéressé aux rôles des facteurs NER dans la transcription. En effet, j'ai montré que ces facteurs, dit de réparation, étaient recrutés avec la machinerie transcriptionnelle au niveau du promoteur et du terminateur de gènes activés. Ils influencent l'environnement chromatinien des gènes activés (boucles de chromatine et modifications post-­‐ traductionnelles des histones). Ma thèse apporte une meilleure compréhension du processus de transcription des gènes activés, permettant de mieux comprendre certaines anomalies associées aux yndromes XP, CS et TTD.

Le mélanome métastatique est une tumeur hautement agressive contre laquelle il n’existe aucun traitement efficace. MITF, dont l’isoforme M est restreint au lignage mélanocytaire, est un facteur de transcription qui joue un rôle important dans la tumorigenèse du mélanome. Dans ce contexte, j’ai montré que l’invalidation de MITF par la technique de l’interférence à l’ARN (siRNA spécifiques de MITF) entraîne la mise en place d’un programme de sénescence caractérisé par des changements morphologiques et biochimiques et un arrêt soutenu de la prolifération des cellules du mélanome. De plus, j’ai montré que l’invalidation de MITF engage une voie de réponse de dommages à l’ADN impliquant l’activation des kinases ATM, CHK2 et l’augmentation de p53, qui sont essentiels à la mise en place du programme de sénescence. Parallèlement à ces résultats, l’examen des noyaux cellulaires, par marquage au DAPI des cellules de mélanome invalidées pour MITF, révèle la présence de défauts de ségrégation de chromosome. Les données de la littérature indiquent que ces défauts sont associés aux dommages à l’ADN et qu’ils pourraient conduire à l’entrée en sénescence. Afin d’identifier les cibles de MITF impliquées dans ces défauts, les interactions entre MITF et le génome (ChIP-séquence) et le séquençage haut-débit des ARN de cellules invalidées pour MITF versus des cellules contrôles (RNA-séquence) ont été étudiées et montrent que plusieurs gènes impliqués dans la réplication, la réparation de l’ADN et la mitose sont régulées directement ou indirectement par MITF. Parmi les gènes identifiés, se trouve la survivine, une protéine augmentée dans de nombreuses tumeurs, impliquée à la fois dans le contrôle de la karyokinèse et de la cytokinèse. Mes résultats confirment que la survivine est régulée par MITF. De plus, l’invalidation de la survivine entraîne des défauts de ségrégation de chromosome et un programme de sénescence cellulaire de manière comparable aux cellules invalidées pour MITF. Ces résultats montrent que MITF agit comme un facteur anti-sénescence et favorise la prolifération en contrôlant des gènes de la division cellulaire comme la survivine, qui pourrait ainsi constituer une cible potentielle dans le traitement du mélanome
Malignant melanoma is an aggressive cancer known for its notorious resistance to most current therapies. The basic helix loop helix Microphtalmia transcription factor (MIRF) is the master regulator determining the identity and properties of the melanocyte lineage and is regarded as a lineage-specific “oncogene” that plays a critical role in the pathogenesis of melanoma. Here we report that depletion of MITF in melanoma cells triggers a lineage-restricted program of senescence characterized by typical morphologic and biochemical changes associated with a sustained growth arrest. Our findings demonstrate that MIRF silenced cells engage a DNA damage response (DDR) that is critically required for senescence entry. More importantly, engagement of the DDR machinery allows MITF to control the endogenous level of the tumor suppressor p53 and we show that p53 loss antagonizes the senescence program. By combining ChIP-seq and RNA-seq analyses, we identify that MITF regulates a set of genes required for DNA replication, repair and mitosis. Particularly we identified survivin a chromosomal passenger protein as a new target of MIRF. Down regulation of several of these genes trigger mitotic defects suggesting that similar effects should be observed upon MITF inhibition. We show that MITF or surviving depletion triggers aberrant karyokinesis and cytokinesis and promotes cellular senescence. We propose a model of mitotic errors caused by inhibition of surviving after invalidation of MITF which lead to DNA damage and a program of senescence. These findings shows that MITF acts an anti-senescence factor and reveal a lineage-specific control of cell division through surviving regulation providing new avenues for therapeutic intervention in melanoma

Le transport cyto-nucleaire de la proteine c-fos necessite une stimulation continue par des facteurs seriques. Nous avons montre qu'il est aussi sensible a differents facteurs environnementaux et etendu cette observation a la proteine c-jun. Des questions aussi elementaires que le nombre de voies cataboliques operant sur une proteine et leur lieu de degradation restent non resolues. Nous avons tente de repondre a ces questions pour les differents membres des familles fos et jun. La degradation cytoplasmique de la plupart de ces facteurs, a l'exception de fra1 et fra2, peut etre initiee par des calciproteases cytosoliques ubiquitaires, les calpaines. Cela pourrait participer a la regulation de la composition des complexes transcriptionnels ap-1. Les proteines virales v-fos fbr et v-jun asv17, fortement transformantes, sont insensibles aux calpaines, contrairement a v-fos fbj. Cette stabilite pourrait participer au pouvoir transformant des proteines virales en favorisant leur accumulation. Enfin, la proteine c-fos est degradable par une thioprotease dependante du calcium dans les cellules. La sensibilite aux calpaines n'est pas liee a la presence de sequences pest, specifiques des proteines instables. Nous avons montre a partir des proteines fos et jun, et par extension a d'autres proteines, qu'elles ne constituent pas des sequences cibles des calpaines

La bonne coordination des différents évènements qui participent au maintien de l’intégrité du génome et régulent son expression est un pré-requis pour la différentiation, la prolifération et le vie de la cellule. L’interconnection de ces divers phénomènes est illustrée par l’existence d’un complex aux multiples fonctions, le facteur TFIIH. Identifié à l’origine comme un facteur de transcription associé à l’ARN polymérase II, TFIIH participe également à la réparation de l’AND soumis à diverses attaques génotoxiques. Je me suis interessé à le contribution fonctionelle et structurale de la sous-unité p52, une des dix sous-unités de TFIIH, au sein du complex, ainsi qu’au lien reliant les mecanismes de transcription et de réparation, dans lesquelles TFIIH joue un role prépondérent. Premièrement, j’ai démontré que l’extrémité carboxyl terminale de p52 était importante pour stabiliser l’ancrage de XPB, une des sous-unité de TFIIH, au sein du complex. Cette interaction est primordiale pour permettre à XPB d’exercer son role dans l’ouverture de l’ADN au cours de l’initiation de la transcription. Puis, je me suis attaché aux mécanismes couplant la réparation à la transcription. J’ai montré qu’une ARN polymérase arretée sur une lésion est capable de recruter les différents facteurs de réparation et d’induire le relarguage d’un fragment d’ADN contenant le dommage
Accurate coordination of the various events that maintain the integrity of the genome and regulate its expression is a prerequisite for differentiation, proliferation and cell life. The interconnection of such cellular processes is highlighted by the multi-functional complex TFIIH. Originally identified as a RNA polymerase II transcription factor, TFIIH also participates in the DNA nucleotide excision repair (NER) reaction. Ve focused my work on the functional/structural contribution within the complex of p52, one of the ten subunits of TFIIH, the link between transcription and NER, and the role of TFIIH in both. I first demonstrated that the carboxy-terminal of p52 is important for stabilizing the anchoring of XPB, another subunit of TFIIH, within the complex. This interaction is important for the role of XPB in the DNA opening step during transcription initiation. Then I focused my attention on the mechanism linking transcription to NER. I was able to show that a stalled elongating RNA polymerase II is able to recruit the repair factors at the site of the lesion and promote the removal of the DNA patch containing the lesion

L’expression des gènes codant les facteurs sigma ComX et SigX chez Lactococcus lactis varie pendant la croissance : le pic d’expression de comX correspond à l’entrée en phase stationnaire et celui de sigX se situe en phase exponentielle. Le but de ce travail est de comprendre le rôle de ces facteurs sigma chez L. Lactis. ComX est homologue aux sigma induisant la transcription des gènes tardifs de compétence naturelle chez certains streptocoques. L. Lactis n’est pas répertorié comme naturellement compétent mais son génome comporte des gènes codant un système tardif potentiel. Deux types de ComX (ComXIL et ComXMG) ont été identifiés chez les lactocoques divergeant par des substitutions d’acides aminés. La surexpression de comXIL engendre l’induction de la transcription des gènes tardifs. Un motif conservé (« cin-box ») est retrouvé en amont de ces gènes et pourrait correspondre à la séquence reconnue par ComXIL pour initier la transcription. La « cin-box » s’est révélée être très conservée chez les lactocoques, y compris dans les souches comportant le ComXMG. La purification de ComXIL, ComXMG et de l’ARN polymérase a été entreprise pour étudier l’affinité des ComX pour la « cin-box » et pour l’ARN polymérase. Pour identifier le régulon contrôlé par SigX, deux approches sont menées en comparant deux conditions : surexpression ou non de sigX. La première approche était la protéomique. Cette étude n’a pas révélé de cibles de SigX. La seconde approche est la transcriptomique. Les premiers résultats indiquent que SigX contrôlerait la transcription de gènes codant des protéines membranaires. Cette étude devrait aboutir à l’identification du rôle de SigX chez L. Lactis
The expression of the genes encoding the sigma factors ComX and SigX in Lactococcus lactis differs during growth : the expression peak of comX corresponds at the onset of the stationary phase and the one of sigX takes place in exponential phase. The aim of this work is to understand the role of these sigma factors in Lactococcus lactis. ComX is homologous to sigma inducing the transcription of the late genes of natural competence in several streptococci. L. Lactis is not listed as a natural competent bacterium but its genome includes some genes encoding a potential late system. Two types of ComX (ComXIL and ComXMG) were identified in lactococci that diverge by amino-acid substitutions. The overeexpression of ComXIL allows the induction of the transcription of the late genes. A conserved motif (« cin-box ») is found upstream of these genes and could correspond to the sequence recognised by ComXIL to initiate the transcription. The « cin-box » revealed itself to be very conserved in lactococci, including in the strains with a ComX of type ComXMG. The purification of ComXIL, ComXMG and of the RNA polymerase has been undertaken to study the affinity of the ComX for the « cin-box » and for the RNA polymerase. To identify the regulon controlled by SigX, two approaches are used by comparing two conditions : overexpression or not of sigX. The first approach was the proteomic. This study did not reveal any targets of SigX. The second approach is the transcriptomic. The first results indicate that SigX may control the transcription of genes encoding membrane proteins. This study should lead to the identification of the role of SigX in L. Lactis

Les protéines ATF7 sont des protéines à leucine-zipper caractérisées par leur capacité à se fixer sur les séquences ATF/CRE (TGACGTCA) de différents promoteurs précoces d'adénovirus et de certains gènes cellulaires. Elles sont capables d'interagir avec certains membres de la famille des oncoprotéines Jun/Fos et de moduler leurs activités. Pour préciser le rôle d'ATF7 dans les mécanismes d'activation transcriptionnelle, nous avons analysé ses relations avec les hsTAFs, des protéines qui font partie de plusieurs complexes multiprotéiques comme le complexe TFIID. Nos résultats indiquent que l'activité transcriptionnelle d'ATF7 est spécifiquement relayée par hsTAF12, principalement par l'isoforme de 20 kDa. De plus ATF7 et hsTAF12 interagissent in vivo et l'intégrité du domaine activateur amino-terminal d'ATF7 et du motif "histone-fold" de hsTAF12 sont indispensables à cette interaction. Nous montrons enfin que la transactivation relayée par hsTAF12 est spécifiquement inhibée par hsTAF4 (son partenaire d'hétérodimérisation au sein de TFIID) mais pas par hsTAF4b, un homologue tissu-spécifique de hsTAF4. Parmi les protéines interagissant et modulant l'activité d'ATF7, notre équipe a détecté la protéine Ubc9, une enzyme clé de la voie de SUMOylation. Par ailleurs, nous avons identifié dans la partie amino-terminale d'ATF7 un motif consensus d'un site de SUMOylation et montré que la protéine est SUMOylée, à la fois par des expériences in vitro et in vivo. Nous avons observé que la localisation intracellulaire d'ATF7 était dépendante de sa SUMOylation : nos résultats suggèrent qu'ATF7 ne serait présent dans le noyau qu'à l'état dé-SUMOylé ; la SUMOylation cytoplasmique d'ATF7 induirait sa séquestration au niveau des complexes des pores nucléaires (NPC). Nous avons notamment mis en évidence, par des expériences d'immunomarquage, une colocalisation d'ATF7 avec une protéine des NPC, RanBP2. Cette dernière est également une enzyme E3 de la voie de SUMOylation qui augmente spécifiquement la SUMOylation d'ATF7 in vitro. De plus, une protéine ATF7 non SUMOylable (mutée au niveau de son site unique de SUMOylation) présente une activité transcriptionnelle nettement supérieure à celle de la protéine SUMOylée. Des expériences d'immunoprécipitation de chromatine (ChIP) ont également révélé que la SUMOylation d'ATF7 diminue sa présence au niveau de ses promoteurs cibles
ATF7 proteins, which are members of the b-Zip family of transcription factors, are able to bind ATF/CRE sequences (TGACGTCA) within different early adenoviral or cellular promoters. ATF7 can interact with the family of Jun/Fos oncoproteins and modulate their activities. To get an insight into the transactivation mechanism mediated by ATF7, we analyzed its relations with hsTAFs proteins, which are components of several multiproteic complexes like TFIID. Our results show that transactivation by ATF7 is specifically mediated by hsTAF12, mainly by its 20-kDa isoform. Moreover, ATF7 and hsTAF12 interact in vivo : the integrity of the ATF7 amino-terminal activation domain and of the hsTAF12 "histone-fold" domain is required for this interaction. We show that hsTAF12 mediated transactivation is specifically inhibited by hsTAF4 (its heterodimerization partner within TFIID), and not by hsTAF4b, a tissue-specific hsTAF4 homolog. Ubc9, a protein involved in the SUMOylation pathway, was found among the proteins interacting with ATF7 and modulating its activity. We have identified a consensus SUMOylation site within the N-terminal part of ATF7 and demonstrate that ATF7 is SUMOylated both by in vitro and in vivo experiments. Moreover, our results reveal that the intracellular localization of ATF7 is affected by its SUMOylation : ATF7 is found in the nucleus only in a de-SUMOylated form ; the cytoplasmic SUMOylation of ATF7 likely induces its sequestration at the level of the nuclear pore complexes (NPC). Using immunohistochemistry assays, we observe a colocalization between ATF7 and RanBP2, a protein of the NPC, which is an E3 ligase of the SUMOylation pathway. Accordingly, RanBP2 is able to stimulate ATF7 SUMOylation in vitro. This NPC targeting seems to influence ATF7 transactivation activity as an ATF7 mutant, whose SUMOylation is impaired, is more active than its SUMOylated counterpart. These results correlate with our chromatin-immunoprecipitation (ChIP) experiments, which show that the occupancy of a target promoter by ATF7 is highest in the presence of the unSUMOylated protein

Les composés phénoliques de la baie, et plus particulièrement les flavonoïdes (flavonols, tanins condensés, anthocyanes), constituent un des paramètres clés contrôlant la qualité organoleptique du raisin et du vin. Ils représentent également une source de molécules antioxydantes d’intérêt grandissant pour les industries pharmacologiques, agro-alimentaires et cosmétiques. De nombreux travaux réalisés sur les plantes modèles ont démontré que la régulation de la voie de biosynthèse des flavonoïdes est essentiellement gouvernée par des facteurs de transcription de type MYB, bHLH et des protéines de type WD40. Chez la Vigne (Vitis vinifera L.), plusieurs facteurs de transcription de type MYB régulant la voie des anthocyanes et/ou des tanins condensés ont déjà été identifiés. Cependant, aucun facteur de transcription de type bHLH ou WD40 n’a encore été caractérisé. Différentes approches ont été mises en œuvre pour identifier de nouveaux régulateurs de la voie des flavonoïdes chez la Vigne. Dans un premier temps, le facteur de transcription VvMYB5b a été utilisé comme appât dans une approche de double hybride non ciblé chez la Levure (Saccharomyces cerevisiae). Dans un deuxième temps, le promoteur d’un gène codant une enzyme centrale de la voie de biosynthèse des flavonoïdes, VvDFR, a été choisi afin de développer une approche de simple hybride non ciblé chez la Levure. Enfin, une approche ciblée vers des « gènes candidats » a permis l’identification des facteurs de transcription de type bHLH VvMYC1 et VvMYCA1. Le profil d’expression de VvMYCA1 correspond à celui de l’accumulation des tanins condensés dans la pellicule, et celui de VvMYC1 corrèle avec le profil de synthèse des flavonols, des anthocyanes et des tanins condensés dans la baie de raisin, ainsi que dans les inflorescences. De plus, VvMYC1 peut interagir avec différents partenaires MYB de Vigne régulant la synthèse des anthocyanes et/ou des tanins condensés, à la fois dans la Levure mais également in planta, où l’interaction VvMYC1/VvMYBs affecte l’expression de gènes structuraux tels que l’UFGT et l’ANR. Cette interaction induit une synthèse d’anthocyanes, aussi bien en système homologue qu’en système hétérologue (Tabac et Arabidopsis). Enfin, des essais complémentaires impliquant le promoteur de VvMYC1 ont permis de démontrer que VvMYC1, en interagissant avec VvMYBPA1, peut moduler sa propre expression in vivo
Phenolic compounds, and more specifically flavonoids (flavonols, condensed tannins and anthocyanins), are key components of the grapevine and wine quality. Because of their antioxidant activities, these compounds are of interest in pharmacological and cosmetic industries, as well as being beneficial to the human diet. Previous work on model plants showed that the flavonoid pathway was mainly regulated by the MYB and bHLH transcription factors, and WD40 proteins. In the grapevine (Vitis vinifera L.), only MYB regulators have been identified until now, and no bHLH or WD40 have been characterised. In this work, several approaches were used to identify new transcription factors involved in grapevine flavonoid biosynthesis. Firstly, the VvMYB5b protein was used as a bait in a large scale two hybrid experiment in yeast (Saccharomyces cerevisiae). Secondly, the promoter of the VvDFR gene, coding a central enzyme of the flavonoid pathway, was chosen to conduct a large scale one hybrid experiment, also in yeast. Finally, a “gene candidate” approach allowed identification of the bHLH transcription factors VvMYC1 and VvMYCA1. VvMYCA1 expression profile in berry skin and seeds correlates with condensed tannins synthesis, whereas VvMYC1 transcript accumulation in these tissues and the grapevine inflorescence correlates with condensed tannins, anthocyanins and flavonols accumulation. In yeast, VvMYC1 could physically interact with different MYB partners regulating the anthocyanin or the condensed tannins biosynthesis. This interaction was confirmed by transient promoter assays in grape cell suspensions, where co-expression of VvMYC1 with specific MYB partners activated the UFGT and ANR promoters. Likewise, this interaction induced anthocyanin accumulation in grape cells, as well as in tobacco leaves and Arabidopsis. Eventually, additional transient promoter assays revealed that VvMYC1 is involved, with VvMYBPA1, in feedback regulation of its own expression

Les facteurs de transcription induits par l’hypoxie (HIF) sont responsables de la transcription de nombreux gènes impliqués dans la réponse à l’hypoxie. En plus de réguler de nombreux processus cellulaires et physiologiques, ces facteurs sont impliqués dans plusieurs pathologies. Hétérodimères constitués d’une sous-unité β constitutive et d’une sous-unité α sensible à l’oxygène, ces facteurs sont majoritairement régulés par l’hydroxylation et la dégradation de la sous-unité α. En situation d’hypoxie, ce mécanisme de dégradation est inhibé, ce qui favorise la formation de complexes HIF. Les travaux présentés dans cette thèse visent à élucider les mécanismes régulant l’activation de HIF en situation d’hypoxie ou de normoxie. Dans la section Résultats, vous retrouverez une section consacrée à l’activation de HIF par l’angiotensine II (AngII) chez les cellules musculaires lisses vasculaires. Plus précisément, le rôle de la transactivation de récepteurs à activité tyrosine kinase suivi de l’implication de HIF dans la biologie de ces cellules seront abordés. Dans un deuxième temps, un inhibiteur des métalloprotéases, le BiPS, vous sera présenté comme étant un puissant inducteur des protéines HIF-α. En effet, le BiPS est un puissant inhibiteur des enzymes responsables de la dégradation des protéines HIF-α. En outre, le BiPS permet l’activation des complexes HIF ainsi formés. Ces résultats inattendus pourraient avoir des répercussions importantes dans l’utilisation de cet agent à des fins angiostatiques dans le traitement du cancer en plus de présenter un nouvel agent ayant un potentiel thérapeutique important dans le traitement de pathologies ischémiques. Finalement, vous retrouverez une section consacrée à l’étude d’un nouveau répresseur de HIF, l’histone acétyltransférase HBO1. De façon étonnante, HBO1 réprime l’activité des complexes HIF par un mécanisme indépendant de la stabilisation des sous-unités α mais dépendant du remodelage de la chromatine. En conclusion, ces résultats mettent en lumière de nouveaux mécanismes de régulation de l’activité des facteurs de transcription HIF. Considérant les rôles physiologiques importants de ces complexes ainsi que leurs implications dans diverses maladies, ces résultats permettront d’accroître les connaissances disponibles quant aux fonctions de ces complexes et mèneront vers le développement d’outils thérapeutiques efficaces.
Hypoxia-inducible transcription factors (HIF) are decisive elements in the transcriptional regulation of numerous genes expressed in conditions of hypoxic stress. In addition to their roles in many physiological and cellular processes, HIF are also involved in diverse pathological situations. Obligate heterodimers composed of a constitutive β subunit and of an oxygen tension-regulated α subunit, these transcription factors are mainly regulated by the hydroxylation and subsequent degradation of the α subunit. In hypoxia, this degradation mechanism is inhibited, resulting in HIF complex formation and binding to specific DNA sequences. The work presented in this thesis aims to elucidate regulatory mechanisms involved in HIF activation during hypoxia or in normal oxygen conditions. In the Results section, you will find a study devoted to HIF activation by angiotensin II (Ang II) in vascular smooth muscle cells. Specifically, the role of receptor tyrosine kinase transactivation on HIF activation was evaluated along with a description of HIF-1’s role in smooth muscle cells biology. Next, an inhibitor of matrix metalloproteases, BiPS, will be presented as a novel and potent HIF activator. This unexpected effect may have important implications for the use of this compound for its angiostatic potential in cancer treatment. In addition, BiPS and derivative molecules could also have strong therapeutic potential in ischemic diseases. Finally, you will find a section devoted to the study of a new transcriptional repressor of HIF complexes, the histone acetyltransferase bound to ORC-1, HBO1. Surprisingly, HBO1 represses the activity of HIF complexes by a mechanism independent of the availability of the α subunits, but dependent on a chromatin remodelling event. In conclusion, this thesis highlights new regulatory mechanisms responsible for HIF activation. Considering the important physiological roles of HIF complexes and their implications in the pathogenesis of different diseases, these studies increase the available knowledge concerning the biological functions of these complexes and could contribute to the development of more effective and safe therapeutic tools.

L'interleukine-6 (il-6) est une cytokine produisant une impressionnante variete d'effets biologiques. Le but de cette these est d'identifier des voies intracellulaires menant du recepteur de l'il-6 aux changements d'expression genique dans le noyau et de comprendre a quelle etape dans la transmission du signal les effets d'il-6 divergent d'une cellule a une autre. La transcription du gene irf-1 est induite tres rapidement et directement par l'il-6 dans toutes les lignees cellulaires testees. Nous avons caracterise sur ce gene une sequence d'adn palindromique, pire, impliquee dans la reponse a l'il-6, mais aussi dans la reponse aux interferons (ifns). L'etude des facteurs de transcription se liant a des elements d'adn homologue, en reponse a l'il-6 et aux ifns nous a permis de caracteriser un nouveau facteur de transcription, pirf-a, specifiquement active dans les premieres minutes du traitement par l'il-6. Ce facteur heteromerique contient une proteine de 46 kda et au moins deux proteines de 91-98kda, une de ces dernieres reagissant avec des anticorps anti aprf/stat3. Trois autres facteurs sont aussi actives par l'il-6 et contiennent differentes combinaisons de facteurs stat3/aprf avec ou sans stat1, une proteine appartenant aussi a la voie de signalisation des ifns. Etudiant en parallele l'activation par l'il-6 du gene myd88 dans les cellules myeloides, nous montrons que ce gene est regule par une sequence pire chevauchant une sequence cible de irf-1. Une des fonctions d'irf-1 est d'inhiber la multiplication cellulaire, irf-2 ayant un effet antagoniste. Nous montrons que l'il6 stimule aussi l'expression de la proteine irf1, mais que la liaison d'irf-1 a son site cible n'est observee que dans les cellules ou il-6 inhibe la croissance. Nous avons mis en evidence et etudie l'activite de differentes formes d'irf-2 et en particulier une forme de clivage apparaissant au cours de l'infection par le chlamydia, dont l'activite repressive semble plus importante

Virtuellement tous les habitats terrestres sont dominés par les angiospermes, ou plantes à fleurs. Leur capacité à coloniser de nouveaux habitats et supplanter une autre espèce est due à l'avènement d'une nouvelle structure reproductrice – la fleur. La fleur uni les organes mâles et femelles dans une structure compacte et contient la graine. Les plantes à fleurs ne sont pas seulement le type dominant des plantes terrestres, mais sont également la principale source de nourriture et l'habitat de tous les animaux, y compris les humains. En termes d'évolution, les fleurs sont considérées comme un développement récent. Elles ont fait l'objet de spéculations depuis l'époque de Charles Darwin qui à nommé l’évolution dominante et la diversification des plantes à fleurs comme «un abominable mystère» en raison de l'absence d'une transition en douceur de la non-floraison vers la floraison des plantes dans le registre fossile. Avec le séquençage de plusieurs génomes de gymnospermes (semences de plantes non-florales), d’angiospermes basals et de plantes à fleurs supérieures, certaines familles de gènes jouant un rôle central dans le développement et l'évolution de la fleur ont été identifiées. Notre recherche se concentre sur une de ces familles de régulateurs de niveau supérieur appelée « famille de facteur de transcription MADS » (TF). Cette famille de TF permet d'orchestrer le développement des fleurs. Nous nous sommes intéressés à la compréhension des mécanismes moléculaires de la famille des MADS et à la façon dont ces protéines sont capables de contrôler les fonctions de reproduction complexes.Ce projet intègre différentes techniques biophysiques comme la cristallographie aux rayons X, la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) et la microscopie à force atomique (AFM) afin d’étudier les interactions protéine-protéine et protéine-ADN des FT MADS. Aucune étude n’a, à ce jour, porté sur les mécanismes moléculaires des FT MADS en utilisant cette approche structurale intégrée.Un obstacle important dans l'étude des FT MADS a été l’expression des protéines recombinantes et leur purification. Dans ce projet, les protocoles de purification de plusieurs recombinants FT MADS entières ont été établis, permettant la caractérisation structurale et biochimique des protéines dans leurs intégralités. La structure aux rayons X du domaine d'oligomérisation de la protéine de la famille MADS, SEPALLATA3 (SEP3) est présenté et utilisé comme modèle pour comprendre les motifs d'oligomérisation de la famille élargie et les bases moléculaires des interactions protéine-protéine. Des solutions de structures9provenant d'études SAXS de AGAMOUS (AG) et de la phase végétative courte (SVP) sont présentées et complétés par la caractérisation biochimique de leur état d'oligomérisation.Afin d'étudier les interactions protéine-ADN, des procédés complémentaires ont été utilisés. Une propriété importante des FT MADS est leur capacité à modifier la structure de l'ADN grâce à la formation de boucles d'ADN. De manière hypothétique, les FT MADS oligomérisent et fixent l'ADN sur deux sites différents, bouclant potentiellement l'ADN. En utilisant l'AFM, la première preuve directe de la formation de boucle d'ADN par SEP3 est obtenue. Les caractéristiques de liaison d'ADN de SVP ont été étudiées par analyse de décalage de mobilité électrophorétique (EMSA), par thermophorèseà échelle microscopique (MST) et par AFM. Contrairement au cas de SEP3, l’EMSA et l’AFM ont montrés que SVP est un dimère et présente différents modes de liaison à l'ADN.Ces données fournissent une base atomique et structurale de la fonction des FT MADS. Sur la base de ce travail, nous commençons à comprendre l’oligomérisation et certaines spécificités déterminantes de liaison à l'ADN. Ces études montrent comment les FT MADS s’oligomérisent
Virtually all terrestrial habitats are dominated by angiosperms, or flowering plants. Their success in colonizing new habitats and supplanting other species is due to the advent of a complex reproductive structure – the flower. The flower unites the male and female organs into one compact structure and encloses the seed. Flowering plants are not only the dominant type of land plants, but also are the primary source of food and habitat for all animals, including humans. In evolutionary terms, flowers are considered a recent development and have been a subject of speculation from the time of Charles Darwin who termed the dominant rise and diversification of flowering plants as “an abominable mystery”* due to the lack of a smooth transition from non-flowering to flowering plants in the fossil record. With the sequencing of multiple genomes from gymnosperms (non-flowering seed plants), basal angiosperms and higher flowering plants, certain gene families have been identified which play a central role in the development and evolution of the flower. My research focuses on one such family of high-level regulators, the MADS transcription factor (TF) family. This TF family helps to orchestrate flower development among other functions. As such, there is great interest in understanding the molecular mechanisms of the MADS family and how these proteins are able to control complex reproductive pathways.This project integrates different biophysical techniques including x-ray crystallography, small angle x-ray scattering (SAXS) and atomic force microscopy (AFM) to investigate protein-protein and protein-DNA interactions of MADS TFs. No studies to date have investigated the molecular mechanisms of MADS TFs using this integrated structural approach.One important hurdle in the study of the MADS TFs has been recombinant protein expression and purification. In this project, recombinant purification protocols for several full length MADS TFs were established, allowing the structural and biochemical characterisation of the proteins. The crystal structure of the oligomerisation domain of the MADS family protein SEPALLATA3 (SEP3) is presented and used as a template for understanding the oligomerisation patterns of the larger family and the molecular basis for protein-protein interactions. Investigation of solution structures, derived from SAXS studies, of AGAMOUS (AG) and SHORT VEGETATIVE PHASE (SVP) along with biochemical characterisation of their oligomerisation states are also presented.In order to study protein-DNA interactions, complementary methods were used. An important putative property of the MADS TFs is their ability to change the structure of DNA through the formation of DNA loops. MADS TFs are hypothesized to oligomerise and bind DNA at two different sites, potentiating looping of DNA. Using AFM, the first direct evidence of DNA looping by SEP3 is described. The DNA binding characteristics of SVP were studied using electrophoretic mobility shift assay (EMSA), microscale thermophoresis (MST) and AFM. Unlike SEP3, SVP is dimeric and thus exhibits different DNA-binding patterns.The data presented here provide an atomic and structural basis for MADS TF function. Based on this work, we now are beginning to understand some of the oligomerisation and DNA-binding specificity determinants. These studies demonstrate how the MADS TFs oligomerise and the results show that we can disrupt oligomerisation and potentially DNA-binding very specifically through the introduction of point mutations. Future work will investigate the in vivo consequences of altered oligomerisation and how this affects different developmental programs in plant reproduction and floral organ morphogenesis.*Letter from Charles Darwin to Joseph Dalton Hooker, written 22 July 1879 (Source: Cambridge University Library DAR 95: 485 – 488) (Friedman, 2009b)

Les enhancers sont des régulateurs cruciaux de l’expression des gènes pendant le développement embryonnaire. L’ascidie Ciona intestinalis est un organisme-modèle qui se prête à l’étude de ces séquences cis-régulatrices car ses enhancers sont généralement petits et compacts, et le lignage invariant des cellules chez l’embryon permet de visualiser leur activité avec une résolution cellulaire. Deux signatures indépendantes associées à l’activité d’un enhancer avaient été identifiées : la présence de sites de fixation pour des facteurs de transcription spécifiques, et une signature dinucléotidique globale à l’échelle des enhancers. (Khoueiry 2010). Cependant, si ces signatures corrèlent avec l’activité des enhancers, elles ne permettent pas d’identifier de nouveaux enhancers grâce à leur séquence. Pendant ma thèse, j’ai utilisé un enhancer neural précoce de Ciona, le très bien caractérisé élément-a du gène Otx, comme enhancer-modèle. Ce petit enhancer (55pb), est lié par les facteurs de transcription GATA-a et ETS1/2 et activé par la voie de signalisation FGF. Afin de mieux comprendre les déterminants de l’activité neurale précoce d’un enhancer, j’ai testé l’impact de mutations ponctuelles affectant l’affinité de sites de fixation de l’élément-a pour les facteurs de transcription. J’ai également randomisé les séquences intercalantes, situées entre les sites de fixation pour ETS et GATA dans quatre clusters de ces sites.Nos résultats suggèrent au moins deux niveaux de contrôle de la régulation en cis : i) la spécificité spatiotemporelle de l’activité d’un enhancer est définie par l’identité des sites de fixation des facteurs de transcription, et ii) son niveau d’activité dépend à la fois de l’affinité des facteurs de transcription pour leurs sites de fixation et la composition des séquences intercalantes. La majorité des variants randomisés de l’élément-a sont actifs dans les mêmes lignées cellulaires que le sauvage et leurs niveaux d’activité sont très divers. Le même résultat est obtenu en randomisant les séquences intercalantes d’un autre cluster ETS/GATA actif. La randomisation de ces séquences a même conféré de l’activité enhancer à de nombreux variants de clusters inactifs. En accord avec leur activité neurale précoce et la présence de sites de fixations pour ETS et GATA, ces variants, comme l’élément-a, répondent à l’induction neurale de FGF. Nous n’avons pas réussi à expliquer l’action des séquences intercalantes sur l’activité des enhancers par des caractéristiques simples de leurs séquences (nucléotidique ou dinucléotidique), et l’on ne comprend pas pourquoi il est si simple de créer un enhancer synthétique quand la majorité des clusters génomiques de sites de fixations putatifs pour ETS et GATA sont inactifs. En utilisant une approche de fixation in vitro des facteurs de transcription, nous avons montré que la randomisation des séquences intercalantes peut affecter la fixation d’un facteur de transcription sur l’élément a, sans changer la séquence primaire du site de fixation, mais que la fixation sur l'élément entier ne peut pas toujours être expliquée par la fixation sur les sites isolées. Ces résultats suggèrent que la structure physique de l’hélice d’ADN autour des sites de fixation peut jouer un rôle important dans le contrôle de l’activité d’un gène
Enhancers are crucial elements for the control of gene expression during embryonic development. The ascidian Ciona intestinalis offers unique experimental features to study these cis-regulatory sequences: enhancers are generally small and compact and their activity can be tracked at the single cell level thanks to the invariant cell lineage of ascidian embryos.Previous work identified two independent signatures associated with enhancer activity: the presence of specific transcription factors binding sites (TFBS) and a global dinucleotide signature along enhancers (Khoueiry, 2010). Although they correlate with enhancer activity, these signatures are insufficient to identify enhancer sequences from their sole sequence. During my thesis, I used a well-characterized early neural Ciona enhancer, the a-element of the Otx gene, as a model enhancer. This small (55pb) enhancer, is bound by GATA-a and ETS1/2 and is activated by the FGF pathway. To better understand the determinants of early neural enhancer activity, I tested the impact of point mutations affecting the affinity of the a-element TFBS for their binding TF and of the randomization of the spacer sequences that separate the TFBS in four ETS and GATA binding site clusters.Our results suggest at least two levels of cis-regulatory control: spatiotemporal specificity of enhancer activity is encoded in the identity of TF-binding sites, while the level of enhancer activity is set both by the affinity of TFs for their binding sites and by the composition of the spacer sequences. A surprisingly high number of variants of the a-element with randomized spacers are active, always in the same cell lineages as the WT. These variants, however, display a wide range of activity levels. This effect is also observed when the spacers in another active ETS/GATA cluster are randomized. Randomization of the spacers can even confer enhancer activity to a large fraction of inactive cluster variants. Consistent with their early neural activity and with the presence of ETS- and GATA-binding sites, these variants are, like the a-element, responsive to the FGF neural inducer.We could not link the action of the spacers on enhancer activity to any simple nucleotide or dinucleotide sequence features and it currently remains unclear why it is so easy to create a synthetic enhancer while most putative genomic ETS/GATA clusters are inactive. Using in vitro transcription factor binding assays, we showed that randomization of spacer sequences can affect TF binding to the a-element without changing the primary sequence of the binding site, and that extended minimal TFBS do not always recapitulate binding to the whole element. These results suggest that the physical structure of the DNA helix around the binding sites may play an important role in the control of enhancer activity

ERM est un facteur de transcription de la famille ETS appartenant au groupe PEA3 qui joue un rôle important dans divers processus biologiques dont la tumorigenèse mammaire. La régulation de son activité transcriptionnelle nécessite des modifications post-traductionnelles et des interactions avec des partenaires. Nous avons mis au point différentes techniques de chromatographie d’affinité dans le but d’identifier de nouveaux partenaires d’ERM. Parmi ceux-ci, trois ont été confirmés comme partenaires directs d’ERM : la protéine CoAA (CoActivator Activator) et les protéines MED23 et MED25. MED23 et MED25 sont des sous-unités du médiateur, complexe qui régule la transcription en intégrant les signaux entre des facteurs de transcription et la machinerie transcriptionnelle. Nous avons démontré que ces protéines interagissent in vitro et in vivo avec ERM et sont nécessaires à l’activation transcriptionnelle induite par ce facteur de transcription. Toutefois, ces sous-unités ont une capacité différente de recrutement du médiateur sur ERM in vitro.La ribonucléoprotéine CoAA régule l’expression de certains gènes et l’épissage alternatif des ARN messagers. CoAA interagit in vitro et in vivo avec ERM. L’activité d’ERM est augmentée par la surexpression de CoAA tandis qu’elle est diminuée par sa sous-expression. Cette activation médiée par CoAA est liée à une modulation du taux de sumoylation d’ERM. Ces travaux ont permis de définir de nouvelles voies de régulation de l’activité transcriptionnelle d’ERM et des autres membres du groupe PEA3. Il reste maintenant à préciser les mécanismes impliqués dans la modulation de l’activité des membres du groupe PEA3 par ces nouveaux interacteurs
ERM is an ETS transcription factor which belongs to the PEA3 group and is involved in several processes such as migration and dissemination during organogenesis and cancer development. Regulation of its transcriptional activity requires post-translational modifications and interactions with partner proteins. In order to identify new ERM partners, we have developed various affinity chromatography techniques to isolate new potential partners. Among these candidates, CoAA (CoActivator Activator), MED23 and MED25 directly interact with ERM.MED23 and MED25 are subunits of the mediator. The mediator is a 30 sub-units multi-protein complex which mediates signals from transcription factors bound at upstream promoter elements or enhancers to RNA polymerase II and the general initiation factors bound at the core promoter. We found that MED23 and MED25 interact with ERM in vitro and in vivo and are required for transcriptional activation induced by ERM. However, these sub-units display various ability to recruit the mediator on ERM in vitro. The heterogeneous nuclear ribonucleoprotein-like protein CoAA regulates gene expression and RNA splicing. We demonstrated that ERM interacts in vitro and in vivo with CoAA. ERM transcriptional activity is enhanced upon CoAA overexpression and is decreased by CoAA knock-down. We demonstrated that CoAA modulates ERM transcriptional activity by decreasing sumoylated ERM levels. This work demonstrated new ways to regulate the activity of ERM and the two other PEA3 group members. The molecular mechanisms involved in the modulation of PEA3 member activity by these partners remain to be clarified

Le développement du muscle squelettique murin s’effectue sous le contrôle de plusieurs facteurs de transcription tels que Myod et Myf5. Les facteurs de croissance IGF (Igf1 et Igf2) sont également impliqués. Pour étudier les interactions entre Myod et Igf2, un modèle murin d’invalidation de ces gènes a été obtenu. Bien que les animaux simples mutants soient viables, les souris Myod-/- Igf2-/- présentent une létalité périnatale, due à une insuffisance respiratoire. Des analyses histologiques, à 18,5 dpc, ont montré une atrophie importante du diaphragme ainsi qu’une hypertrophie du tissu adipeux brun des doubles mutants en comparaison aux contrôles. Etonnamment, l’atrophie musculaire est spécifique du diaphragme et s’explique par un nombre réduit de fibres. De plus, une désorganisation importante des sarcomères a été mise en évidence et la capacité contractile du diaphragme est sévèrement réduite en comparaison aux diaphragmes contrôles. Enfin, les interactions moléculaires ont été étudiées dans le diaphragme et les muscles des cuisses à 18,5 dpc. Nous avons pu montrer l’existence d’une boucle de rétrocontrôle négative entre Myod et Igf2, au niveau transcriptionnel, ainsi qu’un contrôle de l’expression de Myod et Myf5 par Igf2, de façon spécifique au diaphragme. Des expériences de ChIP ont mis en évidence une fixation du facteur de transcription Myod au niveau d’une séquence activatrice contrôlant l’expression du locus Igf2/H19, spécifiquement dans les tissus mésodermiques. Enfin, une expérience de 3C a permis de corroborer l’interaction de cette séquence activatrice du mésoderme avec le promoteur H19, permettant l’introduction d’un nouvel acteur dans la myogenèse.

L'objectif de ma thèse a été de définir l'impact de la sur-expression des facteurs de transcription Olig sur la différenciation des cellules souches neurales en oligodendrocyte dans un modèle de souris transgénique. L'expression des transgènes est induite par la doxycycline dans les cellules souches nestine+. Au cours du développement, l'expression forcée de Olig1 ou Olig2 induit une genèse ectopique d'oligodendrocytes. De plus, la sur-expression de Olig2 bloque la spécification des interneurones V3. En post-natal, la sur-expression de Olig2 dans les zones germinatives provoque une myélinisation précoce et une augmentation du nombre d'astrocytes dans le corps calleux. L'ensemble de mes résultats indique que la sur-expression des facteurs Olig pourrait constituer une stratégie thérapeutique intéressante pour promouvoir la régénération de la myéline dans des pathologies démyélinisantes, telle que la scérose en plaques
Olig1 and Olig2 are b-HLH transcription factors involved in oligodendrocyte development in the central nervous system. My project aims to analyse the effect of Olig gene over-expression in neural stem cells. Therefore, I designed and analyzed transgenic mice models with inducible expression of Olig genes in nestin+ neural stem/progenitor cells (Tet-On system). At embryonic stages, forced expression of Olig1 and Olig2 leads to ectopic expression of oligodendrocyte markers. Moreover, Olig2 over-expression decreased V3 interneuron specification. At postnatal stage Olig2 over-expression in germinative area induced earlier myelination and astrocyte specification in corpus callosum. These transgenic mice provide a useful model to test whether forced expression of Olig genes represents a possible strategy to enhance remyelination in demyelinating disease such as multiple sclerosis

La regulation de l'expression des genes transcrits par l'arn polymerase ii repose en partie sur le controle de l'etape de l'initiation de la transcription. Ce processus necessite le recrutement de nombreux facteurs au niveau du promoteur des genes a transcrire, dont le facteur de transcription tfiid. Tfiid est un complexe multiproteique compose de tbp et d'au moins onze facteurs associes (taf#i#is). Ce facteur est responsable de la reconnaissance de l'element tata present dans la plupart des promoteurs. Au cours de ce travail de these, nous avons isole et caracterise trois composants du complexe tfiid humain (h), htaf#i#i100, htaf#i#i55 et htaf#i#i28 et mis en evidence certaines de leurs caracteristiques fonctionnelles. Nous avons mis en evidence une interaction fonctionnelle entre htaf#i#i100 et le facteur general tfiif qui contribut a la formation du complexe de preinitiation in vitro. D'autre part, nous avons caracterise des interactions entre htaf#i#i55 et differents recepteurs nucleaires, interactions qui semblent contribuer a l'activation transcriptionnelle par ces recepteurs. Des experiences de cotransfection ont demontre que htaf#i#i28 et tbp peuvent cooperer pour augmenter l'activation de la transcription par plusieurs recepteurs nucleaires. La structure de l'heterodimere htaf#i#i28/htaf#i#i18 a ete determinee par cristallographie aux rayons x revelant une structure de type histone. Nous avons utilise ces donnees structurales pour identifier des acides amines dans l'2-helice du histone fold de htaf#i#i28 et dans l'helice h1' de tbp necessaires a l'interaction de ces deux proteines. De plus, la cooperation fonctionnelle entre tbp et htaf#i#i28 necessite une interaction dynamique entre htaf#i#i28, tbp et d'autres facteurs cellulaires.

L’hypopituitarisme se définit par le déficit d’une ou plusieurs hormones hypophysaires.L’hypopituitarisme congénital est lié à des mutations de facteurs de transcriptionimpliqués dans le développement hypophysaire. Identifier les mécanismes et étiologiesd’hypopituitarisme congénital doit permettre d’améliorer les traitements des patients.Dans cette optique, ce travail a porté sur 3 aspects :Clarifier les mécanismes permettant la différenciation des lignées hypophysaires. Aucours du développement hypophysaire chez la souris, il existe un phénomène complexed’interaction entre 2 facteurs de transcription à homéodomaine paired (Prop1 et Hesx1),la voie Wnt-ßcaténine et les co-répresseurs de la famille Groucho/TLE. Ces interactionssont nécessaires à l’expression d’un autre facteur de transcription hypophysaire, Pit-1(Pou1f1), impliqué dans la différentiation des lignées hypophysaires somato-lactotropeset thyréotropes. Nous avons démontré in vitro, que les co-répresseurs de la famille TLEjouaient un rôle inhibiteur direct sur l’activation de l’early enhancer de POU1F1 à e12-e13, indépendamment de l’action de HESX1. Nos modèles de souris transgéniquesavec expression permanente de HESX1 et TLE3 permettent de mettre en évidence lerôle inhibiteur majeur de HESX1, et le rôle accessoire de TLE3. Les mutations dePROP1 étant à l’origine d’une expression persistante de HESX1 et TLE3, il est probablequ’ils jouent un rôle dans le déficit en sous-unité alpha observé chez les patientsdéficitaires en PROP1.Identifier et analyser la signification fonctionnelle de nouveaux variants alléliques dugène d’un facteur de transcription à homéodomaine LIM, LHX4. La mutation T99fs deLHX4 est à l’origine d’un phénotype hypophysaire très variable au sein d’une mêmefamille, en termes de déficits et de morphologie hypophysaires, et d’anomalies extrahypophysairesassociées. Les études fonctionnelles ont montré que cette mutation étaitresponsable d’un phénomène d’haplo-insuffisance. Cette nouvelle mutation permetd’enrichir le spectre phénotypique des patients chez lesquels doit être effectué unséquençage du gène LHX4 à la recherche d’étiologie de déficit hypophysaire combinémultiple.Identifier des mécanismes nécessaires au développement de l’axe thyréotrope. Dessouris exprimant une nouvelle recombinase Cre sous contrôle du promoteur de la Tshßont été croisées avec des souris transgéniques pour lesquelles les gènes de Pitx2 oud’Isl1 (2 facteurs de transcription impliqués dans le développement hypophysaire)étaient encadrés de séquences flox. Les modèles permettaient ainsi l’inactivation dePitx2 et Isl1 au sein des cellules thyréotropes au cours de l’embryogenèse. L’étudephénotypique retrouve un déficit de croissance compatible avec un déficit thyréotropepartiel en cas d’inactivation de Pitx2 : ce phénotype est probablement lié à unmécanisme compensateur assuré par PITX1, un facteur de transcription àhoméodomaine bicoïde possédant le même homéodomaine et domaine C terminal quePITX2. A l’inverse, l’inactivation de Isl& se traduit par un déficit thyréotrope complet. Lefait que les transcrits de l’ensemble des facteurs de transcription nécessaires audéveloppement de l’axe thyréotrope soient diminués dans ce modèle souligne le rôlemajeur de ISL1 dans la fonction et la maintenance de l’axe thyréotrope.Nos résultats permettent de mieux appréhender certains des nombreux mécanismes etfacteurs impliqués dans le développement hypophysaire chez la souris, et dans lapathologie hypophysaire chez l’homme
Hypopituitarism is defined by one or several pituitary deficiencies. Congenital hypopituitarism is mostly due to transcription factors mutations. Our aims were to try to better identify some of the mechanisms involved in pituitary ontogenesis and pituitary diseases, mainly pituitary deficiencies: new pathways, new transcription factors, new mutations. - First we identified novel mechanisms necessary for the differenciation of the Pou1f1 lineages (ie somatolactotroph and thyrotroph cells). The role of TLE co-repressors is crucial, as they are able by themselves to inhibit the stimulatory actions of PROP1 on POU1F1 promoter. This is necessary to obtain a correct timing of differentiation during pituitary development (Carvalho, Brinkmeier, castinetti et al., Molecular Endocrinology, 2010). - Second, we showed the roles of 2 transcription factors, PITX2 and ISL1, in thyrotrophs maintenance and function. By using a new cre recombinase driven by the TSHb promoter, we managed to inactivate each of these transcription factors in the thyrotrophs. Inactivation of PITX2 led to a partial thyrotroph deficiency, counterbalanced by an overexpression of PITX1 (Castinetti et al., Molecular Endocrinology, submitted). Inactivation of ISL1 led to a complete thyrotroph deficiency (Castinetti et al., Molecular Endocrinology, in preparation). - Finally, we reported 1 new mutation of the LIM transcription factor LHX4, responsible for combined pituitary hormone deficiencies in a family. New phenotypic traits will help the physician improve the way to select which patients to screen for LHX4 mutations (Castinetti, Saveanu et al., JCEM, 2008)

Nous avons étudié la régulation de la transcription du gène alpha-tropomyosine (TM) dans les cellules musculaires lisses (CML), squelettiques et cardiaques en culture. Les séquences régulatrices C-rich et MCAT activent la transcription dans les trois types cellulaires. Le trans-facteur TEF-1, qui lie la séquence MCAT, joue un rôle majeur dans la régulation de la transcription dans les trois types de muscles. Le facteur SRF interviendrait de façon indirecte, dans les CML et les cardiomyoctes, en augmentant la liaison de TEF-1 sur la boîte MCAT, et directement dans les myoblastes squelettiques en se liant à la boîte CArG. La fonction activatrice de TEF-1 et SRF semble corrélée à leur localisation sub-cellulaire dans les CML
We have studied the transcriptional regulation of alpha-tropomyosin (α-TM) gene, in smooth, skeletal and cardiac muscle cells in culture. The regulatory sequences, C-rich and MCAT enhance transcription of the α-TM gene in the three muscle types. TEF-1 trans-factor plays a major role in the transcriptional regulation in the three muscle types, by binding to MCAT sequence. SRF factor seems to be involved, directly and indirectly, in the transcription activation of the gene. SRF could act indirectly in smooth and cardiac muscle cells, by enhancing TEF-1 binding, and directly in skeletal muscle cells, by binding to a CarG box. The role of TEF-1 and SRF factors could be related to their subcellular localization in smooth muscle cells

Le facteur de transcription TFIID est un grand complexe multiprotéique qui joue un rôle clé dans la régulation de l'expression des gènes de classe II. Ce complexe est composé de TBP (TATA Binding Protein) et de 14 TAFs (TBP-Associated Factors). La microscopie électronique et la technique d'analyse d'images de molécules isolées nous ont permis d'obtenir les structures 3D des complexesTFIID humain et de levure aux résolutions de 3,5 nm et 3 nm, respectivement. Ces structures sont très semblables en tailles et en formes, elles sont toutes deux constituées de trois domaines, organisés en une pince moléculaire offrant une cavité d'une taille compatible avec celle de l'ADN. De façon surprenante, le complexe TFTC (TBP-Free TAF Containing Complex) est aussi capable d'initier la transcription in vitro, bien qu'il soit dépourvu de TBP. Il possède 8 TAFs aussi présents dans TFIID et comporte des sous-unités qui lui sont spécifiques. Le modèle de TFTC à la résolution de 3,5 nm a révélé que TFTC et TFIID avait un noyau structural commun organisé en une pince moléculaire. Enfin, parmi les 14 TAFs qui constituent TFIID, 9 comportent un motifs de repliement de type histone, (HFD, Histone Fold Domain), permettant leurs hétérodimérisations en 5 paires dans des systèmes de coexpression et d'interaction deux-à-deux. Nous avons immunolocalisé ces 9 TAFs sur TFIID de levure et montré que les partenaires contenant des HFD colocalisaient, cependant la distribution de chacun de ces TAFs dans deux lobes différents suggère une architecture inattendue du complexe TFIID. Laire
TFIID is a big complex, which plays a key role in regulation of transcription of class II genes. Its binding to the ADN promoter allows the recruitment and the assembly of the whole preinitiation complex. TFIID is composed of TBP (TATA Binding Protein) associated to 14 TAFs (TBP-Associated Factors). We obtained 3D structures of human and yeast TFIID using electron microscopy and single molecule image analysis. The human and yeast complexes appeared very similar in size and in shape and were organised in three domains forming a molecular clamp with a size suitable to accommodate a double stranded DNA molecule. Surprisingly, the TFTC complex (TBP-Free TAF Containing Complex), which is able to initiate transcription in the same manner than TFIID and contain 8 TAFs, but which doesn't contain TBP, also organised in molecular clamp very similar to TFIID. Finally, we mapped the 9 Histone Fold Domain-containing TAFs (HFD-TAFs), reported to heterodimerize in 5 pairs in coexpressions experiments and in pair-wise interactions. The immunolocations show that HFD-partners colocalise but that each HFD-TAF was found in two different lobes of the yeast TFIID structure revealing an unexpected and novel molecular organisation of TFIID

Lmx1a et Lmx1b sont des facteurs de transcription connus pour leur rôle au cours du développement des neurones dopaminergiques du mésencéphale (mDA). Ils ont été montrés comme essentiels à chacune des étapes de différentiation des progéniteurs en neurones dopaminergiques matures. Des études récentes ont également mis en évidence l'importance de ces deux facteurs de transcription dans les neurones dopaminergiques chez l'adulte. Lmx1a/b sont impliqués dans la régulation de gènes mitochondriaux ainsi que dans l'autophagie. Cependant, jusqu'à présent, rien n'est connu sur le rôle de Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques post-mitotiques. Le but de cette thèse est d'élucider le rôle de Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques matures. L'analyse des projections axonales dopaminergiques de souris doubles conditionnelles mutantes (cKO) pour Lmx1a/b a mis en évidence un défaut de guidage axonal confirmant le rôle essentiel de ces deux facteurs de transcription dans la formation des circuits dopaminergiques. Afin d’identifier précisément les molécules impliquées dans la régulation du système dopaminergique des techniques adaptées doivent être développées pour déterminer les principaux acteurs régulés par Lmx1a/b. À cette fin, nous avons mis au point une technique de marquage immunohistochimique rapide de la tyrosine hydroxylase (TH, enzyme nécessaire à la synthèse de la dopamine) sur des sections de mésencéphale de souris afin de délimiter la région d’intérêt. Par la suite, nous utilisons une technique de microdissection au laser afin de spécifiquement récolter les cellules dopaminergiques du mésencéphale pour réaliser un profil d'expression génique. Un premier article de méthodologie a été publié concernant cette technique. Cette procédure menée sur des souris cKO pour Lmx1a et Lmx1b et leurs contrôles associés a permis de mettre en évidence des gènes régulés par Lmx1a et Lmx1b tels que Plxnc1. Plxnc1 est une protéine de guidage axonal ayant pour ligand la sémaphorine 7a (Sema7a). Afin d'observer si la régulation de Plxnc1 par Lmx1a/b est à l'origine du défaut de guidage axonal observé chez les souris cKO pour Lmx1a/b, nous avons réalisé une analyse in vitro de l’effet de la Sema7a sur les axones d'explants mDA. Notre étude a montré un effet chimiorépulsif de la Sema7a pour les axones des neurones mDA exprimant Plxnc1. De plus, l’étude de souris Sema7a KO montre une augmentation de l’innervation DA dans la partie dorsale du striatum, partie exprimant Sema7a chez des souris contrôles. Ce phénotype met en évidence une chimiorépulsion induite par l’interaction Sema7a/Plxnc1. L’étude de souris surexprimant Plxnc1 a, quant à elle, montré une perte d’innervation DA dans la partie dorsale du striatum. En effet, la majorité des cellules du mésencéphale se mettent à exprimer Plxnc1, les rendant ainsi sensibles à la chimiorépulsion induite par Sema7a. L’ensemble de ces résultats met en évidence l’importance de la régulation de la protéine de guidage axonal Plxnc1 par Lmx1a/b pour l'innervation des cibles du mésencéphale. La répression de Plxnc1 dans les neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta (SNpc) semble nécessaire à l’innervation du striatum dorsal riche en Sema7a. Cette étude est la première à identifier les bases moléculaires du guidage axonal expliquant la ségrégation des voies mDA nigrostriée et mésolimbique, et devrait contribuer à améliorer l'efficacité des thérapies cellulaires pour la maladie de Parkinson. Un second article sera soumis prochainement sur le rôle des facteurs de transcription Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques post-mitotiques du mésencéphale. La principale caractéristique histopathologique de la maladie de Parkinson est la dégénérescence des neurones mDA de la SNpc. La thérapie de remplacement cellulaire utilisant des neurones dopaminergiques nouvellement générés à partir de cellules souches représente une thérapie prometteuse. Cependant, la mauvaise innervation des neurones nouvellement greffés limite le succès des études de transplantation. L’identification de facteurs régulant la connectivité des neurones mDA devient primordiale pour élucider les mécanismes impliqués dans la mise en place du système dopaminergique. C'est pourquoi, dans une derniere partie, afin d'illustrer cette possibilité d'amélioration d'une thérapie de remplacement cellulaire, j’ai réalisé l’implantation de cellules souches différenciées en neurones dopaminergiques dans un modèle de souris lésées à la 6-hydroxydopamine (6OHDA). Les cellules nouvellement réimplantées sont de type SNpc, en raison de l'infection par un vecteur viral induisant l'inhibition de l'expression de Plxnc1.
Lmx1a et Lmx1b sont des facteurs de transcription connus pour leur rôle au cours du développement des neurones dopaminergiques du mésencéphale (mDA). Ils ont été montrés comme essentiels à chacune des étapes de différentiation des progéniteurs en neurones dopaminergiques matures. Des études récentes ont également mis en évidence l'importance de ces deux facteurs de transcription dans les neurones dopaminergiques chez l'adulte. Lmx1a/b sont impliqués dans la régulation de gènes mitochondriaux ainsi que dans l'autophagie. Cependant, jusqu'à présent, rien n'est connu sur le rôle de Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques post-mitotiques. Le but de cette thèse est d'élucider le rôle de Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques matures. L'analyse des projections axonales dopaminergiques de souris doubles conditionnelles mutantes (cKO) pour Lmx1a/b a mis en évidence un défaut de guidage axonal confirmant le rôle essentiel de ces deux facteurs de transcription dans la formation des circuits dopaminergiques. Afin d’identifier précisément les molécules impliquées dans la régulation du système dopaminergique des techniques adaptées doivent être développées pour déterminer les principaux acteurs régulés par Lmx1a/b. À cette fin, nous avons mis au point une technique de marquage immunohistochimique rapide de la tyrosine hydroxylase (TH, enzyme nécessaire à la synthèse de la dopamine) sur des sections de mésencéphale de souris afin de délimiter la région d’intérêt. Par la suite, nous utilisons une technique de microdissection au laser afin de spécifiquement récolter les cellules dopaminergiques du mésencéphale pour réaliser un profil d'expression génique. Un premier article de méthodologie a été publié concernant cette technique. Cette procédure menée sur des souris cKO pour Lmx1a et Lmx1b et leurs contrôles associés a permis de mettre en évidence des gènes régulés par Lmx1a et Lmx1b tels que Plxnc1. Plxnc1 est une protéine de guidage axonal ayant pour ligand la sémaphorine 7a (Sema7a). Afin d'observer si la régulation de Plxnc1 par Lmx1a/b est à l'origine du défaut de guidage axonal observé chez les souris cKO pour Lmx1a/b, nous avons réalisé une analyse in vitro de l’effet de la Sema7a sur les axones d'explants mDA. Notre étude a montré un effet chimiorépulsif de la Sema7a pour les axones des neurones mDA exprimant Plxnc1. De plus, l’étude de souris Sema7a KO montre une augmentation de l’innervation DA dans la partie dorsale du striatum, partie exprimant Sema7a chez des souris contrôles. Ce phénotype met en évidence une chimiorépulsion induite par l’interaction Sema7a/Plxnc1. L’étude de souris surexprimant Plxnc1 a, quant à elle, montré une perte d’innervation DA dans la partie dorsale du striatum. En effet, la majorité des cellules du mésencéphale se mettent à exprimer Plxnc1, les rendant ainsi sensibles à la chimiorépulsion induite par Sema7a. L’ensemble de ces résultats met en évidence l’importance de la régulation de la protéine de guidage axonal Plxnc1 par Lmx1a/b pour l'innervation des cibles du mésencéphale. La répression de Plxnc1 dans les neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta (SNpc) semble nécessaire à l’innervation du striatum dorsal riche en Sema7a. Cette étude est la première à identifier les bases moléculaires du guidage axonal expliquant la ségrégation des voies mDA nigrostriée et mésolimbique, et devrait contribuer à améliorer l'efficacité des thérapies cellulaires pour la maladie de Parkinson. Un second article sera soumis prochainement sur le rôle des facteurs de transcription Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques post-mitotiques du mésencéphale. La principale caractéristique histopathologique de la maladie de Parkinson est la dégénérescence des neurones mDA de la SNpc. La thérapie de remplacement cellulaire utilisant des neurones dopaminergiques nouvellement générés à partir de cellules souches représente une thérapie prometteuse. Cependant, la mauvaise innervation des neurones nouvellement greffés limite le succès des études de transplantation. L’identification de facteurs régulant la connectivité des neurones mDA devient primordiale pour élucider les mécanismes impliqués dans la mise en place du système dopaminergique. C'est pourquoi, dans une derniere partie, afin d'illustrer cette possibilité d'amélioration d'une thérapie de remplacement cellulaire, j’ai réalisé l’implantation de cellules souches différenciées en neurones dopaminergiques dans un modèle de souris lésées à la 6-hydroxydopamine (6OHDA). Les cellules nouvellement réimplantées sont de type SNpc, en raison de l'infection par un vecteur viral induisant l'inhibition de l'expression de Plxnc1.
Lmx1a and Lmx1b are transcription factors known for their role in the development of midbrain dopamine neurons (mDA). They were shown as essential for each stage of differentiation from progenitors to mature dopaminergic neurons. Recent studies have also highlighted the importance of these two transcription factors in dopaminergic neurons in adult mice. Lmx1a/b are involved in the regulation of mitochondrial genes and in autophagy. Although some evidence suggest that they could be involved in the formation of mDa circuit formation, their role in post-mitotic mDA neurons remains unknown. The aim of this thesis is to elucidate the role of Lmx1a/b in post-mitotic dopaminergic neurons. Analysis of dopaminergic axonal projections of double conditional mutant (cKO) mice for Lmx1a/b showed an axon guidance defect confirming the essential role of these transcription factors in the formation of dopaminergic circuits. In order to precisely identify the molecules involved in the regulation of the dopamine system, suitable techniques must be developed to identify the main genes that are regulated by Lmx1a/b. To this end we developed a new technique allowing gene profiling of brain sub-population. By combining rapid immunolabeling of mDA neurons with laser capture microdissection we manage to extract RNA from two sub-regions of mDA neurons such as ventral tegmental area (VTA) and substantia nigra pars compacta (SNpc). The advantage of this technique is to compare quickly the regulation of genes expression by studying controls and mutant mice. A first methodological article has been published regarding this procedure. We then applied this technique on cKO mice for Lmx1a/b and their associated controls to identify genes regulated by Lmx1a and Lmx1b. Among these genes, we identified Plxnc1, an axon guidance receptor for the semaphorin 7a (Sema7a). In order to verify whether the regulation of Plxnc1 by Lmx1a/b is at the origin of the axon guidance defect observed in double conditional mutant for Lmx1a/b, we have made an in vitro analysis of the effect of Sema7a on mDA explants. Our study showed a chemorepulsive effect of Sema7a on Plxnc1 positives axons. In addition, the study of knockout mice for Sema7a shows an increase of DA innervation in the dorsal part of the striatum which is the region expressing Sema7a in control mice. This phenotype reveals a chemorepulsion induced by Sema7a/Plxnc1 interaction. The study of mice overexpressing Plxnc1 shows a loss of DA innervation in the dorsal striatum. Indeed, by overexpressing Plxnc1, the majority of midbrain cells begin to express this axon guidance protein instead of only mDA neurons from the VTA. Thus, all mDA neurons including neurons from the SNpc express Plxnc1 making them sensitive to Sema7a. This interaction Sema7a/Plxnc1 leads to a chemorepulsion of axons guided away from the dorsal striatum. Overall these results highlight the importance of the regulation of the axon guidance protein Plxnc1 by Lmx1a/b for the innervation of midbrain targets. The repression of Plxnc1 expression in dopaminergic neurons of the SNpc appears necessary for the innervation of dopaminergic axons in the dorsal striatum, rich in Sema7a. This study is the first to identify the molecular basis of the development of the dopaminergic system explaining the segregation of the nigrostriatal and mesolimbic pathways. These results should help to improve the effectiveness of cell therapies for Parkinson's disease. A second article will be submitted soon about the role of Lmx1a/b transciption factors in post-mitotic midbrain dopaminergic neurons. The main histopathological feature of Parkinson's disease (PD) is the degeneration of SNpc neurons. The cell replacement therapy using newly generated dopaminergic neurons from stem cells represents a promising therapy. However, a poor innervation of the newly grafted neurons limits the success of transplantation studies. The identification of factors regulating neuronal connectivity of mDA neurons becomes essential to elucidate the mechanisms involved in the establishment of the dopaminergic system. Therefore, in a final section of this thesis, I report preliminary study about cell replacement therapy in PD mouse model. I differentiated DA neurons from stem cells, knock-down Plxnc1 expression and performed grafting in 6-hydroxydopamine (6OHDA) mouse model to illustrate the possibility of improving a cell replacement therapy.
Lmx1a and Lmx1b are transcription factors known for their role in the development of midbrain dopamine neurons (mDA). They were shown as essential for each stage of differentiation from progenitors to mature dopaminergic neurons. Recent studies have also highlighted the importance of these two transcription factors in dopaminergic neurons in adult mice. Lmx1a/b are involved in the regulation of mitochondrial genes and in autophagy. Although some evidence suggest that they could be involved in the formation of mDa circuit formation, their role in post-mitotic mDA neurons remains unknown. The aim of this thesis is to elucidate the role of Lmx1a/b in post-mitotic dopaminergic neurons. Analysis of dopaminergic axonal projections of double conditional mutant (cKO) mice for Lmx1a/b showed an axon guidance defect confirming the essential role of these transcription factors in the formation of dopaminergic circuits. In order to precisely identify the molecules involved in the regulation of the dopamine system, suitable techniques must be developed to identify the main genes that are regulated by Lmx1a/b. To this end we developed a new technique allowing gene profiling of brain sub-population. By combining rapid immunolabeling of mDA neurons with laser capture microdissection we manage to extract RNA from two sub-regions of mDA neurons such as ventral tegmental area (VTA) and substantia nigra pars compacta (SNpc). The advantage of this technique is to compare quickly the regulation of genes expression by studying controls and mutant mice. A first methodological article has been published regarding this procedure. We then applied this technique on cKO mice for Lmx1a/b and their associated controls to identify genes regulated by Lmx1a and Lmx1b. Among these genes, we identified Plxnc1, an axon guidance receptor for the semaphorin 7a (Sema7a). In order to verify whether the regulation of Plxnc1 by Lmx1a/b is at the origin of the axon guidance defect observed in double conditional mutant for Lmx1a/b, we have made an in vitro analysis of the effect of Sema7a on mDA explants. Our study showed a chemorepulsive effect of Sema7a on Plxnc1 positives axons. In addition, the study of knockout mice for Sema7a shows an increase of DA innervation in the dorsal part of the striatum which is the region expressing Sema7a in control mice. This phenotype reveals a chemorepulsion induced by Sema7a/Plxnc1 interaction. The study of mice overexpressing Plxnc1 shows a loss of DA innervation in the dorsal striatum. Indeed, by overexpressing Plxnc1, the majority of midbrain cells begin to express this axon guidance protein instead of only mDA neurons from the VTA. Thus, all mDA neurons including neurons from the SNpc express Plxnc1 making them sensitive to Sema7a. This interaction Sema7a/Plxnc1 leads to a chemorepulsion of axons guided away from the dorsal striatum. Overall these results highlight the importance of the regulation of the axon guidance protein Plxnc1 by Lmx1a/b for the innervation of midbrain targets. The repression of Plxnc1 expression in dopaminergic neurons of the SNpc appears necessary for the innervation of dopaminergic axons in the dorsal striatum, rich in Sema7a. This study is the first to identify the molecular basis of the development of the dopaminergic system explaining the segregation of the nigrostriatal and mesolimbic pathways. These results should help to improve the effectiveness of cell therapies for Parkinson's disease. A second article will be submitted soon about the role of Lmx1a/b transciption factors in post-mitotic midbrain dopaminergic neurons. The main histopathological feature of Parkinson's disease (PD) is the degeneration of SNpc neurons. The cell replacement therapy using newly generated dopaminergic neurons from stem cells represents a promising therapy. However, a poor innervation of the newly grafted neurons limits the success of transplantation studies. The identification of factors regulating neuronal connectivity of mDA neurons becomes essential to elucidate the mechanisms involved in the establishment of the dopaminergic system. Therefore, in a final section of this thesis, I report preliminary study about cell replacement therapy in PD mouse model. I differentiated DA neurons from stem cells, knock-down Plxnc1 expression and performed grafting in 6-hydroxydopamine (6OHDA) mouse model to illustrate the possibility of improving a cell replacement therapy.

Afin d'étudier la structure et la fonction du complexe PTF au sein du système basal de transcription par l'ARN polymérase III humaine mais aussi afin d'élargir les connaissances à l'extérieur de ce système et mettre en évidence des régulateurs de la transcription par l'ARN polymérase III, j'ai entrepris par double-hybride l'étude des partenaires d'interactions des sous-unités de ce complexe. J'ai montré in vitro une interaction enttre les sous-unités PTFα et PTF β ainsi qu'entre les protéines PTFα et Brf2. J'ai mis en avant un régulateur potentiel de la transcription par l'ARN polymérase III. Un modèle de régulation faisant intervenir cette protéine posé au laboratoire semble se confirmer. Les résultats obtenus sont très encourageants et importants étant donné que nous savons que lors de la transformation cellulaire la transcription par l'ARN polymérase III est dérégulée. Cependant des expériences compléùentaires sont nécessaires à la confirmation de ce modèle
In order to study the structure and the function of the complex PTF within the human RNA polymerase III transcription basal system but also in order to widen knowledge outside this system and to highlight regulators of the RNA polymerase III transcription, I undertook by double-hybrid the study of the interaction partners of the complex sub-units. I showed in vitro an interaction between sub-units PTFα and PTFβ and between proteins PTFα and Brf2. I proposed a potential regulator of the RNA polmerase III transcription. A model of regulation utilizing this protein posed at the laboratory seems to be confirmed. The results obtained are very encouraging and important since we know that during cellular transformation the RNA polymerase III transcription is down-regulated. However complementary experiments are necessary to confirm this model

Leptosphaeria maculans ‘brassicae’ (Lmb) est un ascomycète de la classe des Dothideomycètes faisant partie d’un complexe d’espèces présentant différents niveaux d’adaptation au colza. Lmb est responsable d’une des maladies les plus dommageables sur colza : la nécrose du collet. Lmb présente un cycle de vie complexe au cours duquel il alterne différents modes de vie, traduisant l’existence de mécanismes de régulation fine de l’expression des gènes lui permettant de s’adapter rapidement à de nouvelles conditions. Le séquençage de son génome a révélé une structure originale, avec l’alternance de deux types de régions : les isochores GC et les isochores AT. Alors que les isochores GC sont riches en gènes, les isochores AT sont pauvres en gènes et présentent des caractéristiques de l’hétérochromatine (régions génomiques riches en éléments transposables et présentant un faible taux de recombinaison). Bien que pauvres en gènes, les isochores AT représentent une « niche écologique » pour les gènes codant des effecteurs puisque 20 % des gènes des isochores AT codent des effecteurs putatifs contre seulement 4 % des gènes localisés en isochores GC. Les gènes codant des effecteurs situés en isochores AT présentent un comportement transcriptionnel différent de ceux localisés en isochores GC : une faible expression pendant la croissance mycélienne et une forte induction d’expression pendant l’infection primaire du colza. Sur la base de ces observations, l’objectif de ma thèse était de caractériser le déterminisme de la co-expression des effecteurs situés dans les isochores AT et en particulier d’évaluer si la régulation de l’expression de ces gènes se fait par un contrôle épigénétique lié à leur localisation particulière et/ou par l’intervention de régulateurs communs. Afin de déterminer le rôle de la structure des isochores AT, l’analyse fonctionnelle de protéines impliquées dans le remodelage de la chromatine (i.e. HP1, DIM-5 et DMM-1) a été réalisée et leur implication dans la régulation de l’ensemble des gènes prédits dans le génome de L. maculans a été évaluée. Cette étude a permis de démontrer l’implication de la structure hétérochromatinienne des isochores AT dans la répression de l’expression pendant la croissance mycélienne des gènes situés dans cet environnement génomique, en particulier les gènes codant des effecteurs. Parmi les gènes sous contrôle épigénétique, nous avons pu observer qu’en plus des gènes localisés en isochores AT, des zones en isochores GC étaient aussi affectées et pouvaient constituer des « hot-spots » de contrôle épigénétique. Afin d’identifier des régulateurs candidats pouvant être impliqués dans le contrôle de l’expression des effecteurs pendant l’infection, le répertoire des gènes codant des facteurs de transcription (FTs) chez Lmb a été établi et l’analyse de la conservation de ce répertoire parmi les autres espèces du complexe d’espèces Leptosphaeria a permis d’identifier les FTs spécifiques, ou spécifiquement sur-exprimés pendant l’infection du colza, chez Lmb. Des candidats ont été sélectionnés pour réaliser leur analyse fonctionnelle : des gènes codant des FTs sur-exprimés pendant l’infection (9 FTs) ainsi que les orthologues de FTs qui avaient été décrits chez d’autres espèces comme régulateurs majeurs de la pathogénie (StuA, Sge1 et Fox1). L’analyse fonctionnelle de FTs candidats a permis d’établir que StuA, comme chez d’autres champignons phytopathogènes, joue un rôle important dans la mise en place de l’infection et l’expression des effecteurs chez L. maculans. Le « silencing » d’un FT de type AT-Hook, famille de FTs se fixant préférentiellement au niveau de séquences riches en AT, a un fort effet sur la pathogénie du champignon et entraîne une diminution d’expression de 2 effecteurs. Cette thèse a permis d’apporter de nouveaux éléments concernant la régulation des gènes codant des effecteurs chez un champignon phytopathogène impliquant, pour la première fois, un mécanisme épigénétique
Leptosphaeria maculans is an ascomycete belonging to the Dothideomycete class and is part of a species complex showing different level of adaptation toward oilseed rape. Within this species complex, Lmb is responsible for the most damaging disease of this crop: “stem canker”. Lmb presents a complex life cycle during which it alternates between different life styles and nutritional strategies underlying the involvement of precise regulatory networks for gene expression to rapidly adapt to new conditions. The sequencing of the Lmb genome has revealed an unusual structure, alternating two types of regions, GC- and AT-isochores. While GC-isochores are gene-rich, AT-isochores are gene-poor and have several characteristics of heterochromatin (they are rich in transposable elements and present a lower rate of recombination compared to GC-isochores). Although gene-poor, AT-isochores are “ecological niches” for effector genes as 20% of the genes in these regions encode for putative effectors against only 4% of the genes in GC-isochores. Effector-encoding genes located in AT-isochores present a different transcriptional behavior compared to those located in GC-isochores: a very low expression in axenic culture and a drastic increase in expression during primary leaf infection. On these bases, the aim of my thesis was to characterize the determinism of the concerted effector gene expression. Are AT-isochores targets of reversible epigenetic modifications that affect the regulation of effector genes? and/or are one or several common regulators involved in the control of the concerted expression of effector genes? To assess the role of the structure of AT-isochores, functional analysis of three key players involved in chromatin remodeling (i.e. HP1, DIM-5 and DMM-1) was performed and their role in global gene expression was assessed. This study validated that heterochromatic structure of AT-isochores represses expression of genes located in such a genomic environment, notably effector genes. Among genes under an epigenetic control, we also identified genes located in GC-isochores that were similarly influenced and may represent “hot spots” for epigenetic control. To identify putative regulators of effector gene expression, we established the complete repertoire of transcription factors (TFs) of Lmb and by analyzing the conservation of this repertoire among species of the Leptosphaeria species complex, we identified TFs specific of Lmb, or specifically induced during infection. Functional analysis of 12 TFs was set up: nine TF-encoding genes induced during infection and three orthologs of TFs described as required for pathogenesis in other phytopathogenic fungi (StuA, Sge1, Fox1). This functional analysis showed that StuA, as in other phytopathogenic fungi, plays a major role in infection and expression of effector genes in Lmb. The silencing of an AT-Hook type TF, family of TFs that specifically interact with AT-rich sequences, was associated with a reduction of the expression of two effector genes during infection and with pathogenicity defects. This study brought new insights into the regulation of effector genes in a phytopathogenic fungus involving, for the first time, an epigenetic mechanism

La protéine SC35 appartient à la famille des protéines SR (Ser/Arg-rich) connues pour être des régulateurs cruciaux de l'épissage alternatif et constitutif. L'activité de ces protéines est largement régulée par phosphorylation. Alors que plusieurs études ont mis en évidence une dérégulation de l'expression des protéines SR au cours du processus de carcinogenèse, peu de données existent à ce jour concernant les voies de signalisation cellulaire qui contrôlent l'expression et/ou l'activité de ces protéines dans les cellules cancéreuses. Pour la première fois, nous démontrons que SC35 est une protéine acétylée. Cette modification post-traductionnelle met en jeu l'acétyltransférase Tip60 et la déacétylase HDAC6. Nos données mettent aussi en évidence une connexion étroite entre la phosphorylation et l'acétylation de SC35 pour le contrôle de son niveau d'expression et de son activité. Nous démontrons enfin que ces modifications post-traductionnelles de SC35 sont critiques pour l'induction de l'apoptose en réponse aux agents génotoxiques et pour la mise en place d'un phénomène de sénescence en réponse au sodium butyrate, un inhibiteur d'histones déacétylases, dans différentes lignées cellulaires dérivées de carcinomes pulmonaires humains. La protéine E2F1 est un facteur de transcription qui participe au contrôle de la prolifération cellulaire en stimulant le passage des cellules en phase S du cycle cellulaire et est aussi capable d'induire l'apoptose. Au laboratoire, nous avons identifié la protéine SC35 comme une nouvelle cible transcriptionnelle directe de E2F1 et montré que les deux protéines coopèrent pour induire l'apoptose en réponse aux agents génotoxiques. Nous démontrons dans ce travail que SC35 gouverne aussi l'entrée et la progression en phase S en contrôlant certains gènes cibles de E2F1 impliqués dans ce contexte, tels que la cycline E. Nous mettons en évidence que la voie de signalisation cellulaire PI3K/AKT est impliquée dans le contrôle de l'expression de la cycline E médié par les deux protéines E2F1 et SC35, notamment via la phosphorylation de SC35. Finalement, nous décrivons une corrélation directe entre le niveau d'expression protéique de la cycline E et de P-SC35 dans une série de tumeurs pulmonaires neuroendocrines. L'ensemble de ces travaux identifie donc de nouvelles voies de signalisation contrôlant les fonctions cellulaires de SC35 et ouvre des perspectives quant aux conséquences biologiques découlant de la dérégulation de l'expression de SC35 dans les cancers bronchiques.

La phosphorylation de la grande sous-unité de l'ARN polymérase II (Rpb1) est importante dans la régulation de la transcription. Nous avons étudié sa phosphorylation chez plusieurs espèces après un choc thermique. L'anticorps CC-3 reconnaît Rpb1 en situation normale, sa réactivité étant diminuée lors d'un stress. L'anticorps MPM-2 montre une réactivité accrue envers Rpb1 après le choc thermique. Ainsi, les anticorps CC-3 et MPM-2 peuvent distinguer des populations de Rpb1 potentiellement distinctes. CC-3 reconnaît aussi une protéine de 180 kDa qui serait hSpt5, un facteur de régulation de la transcription. Rpb1 et hSpt5 sont déphosphorylés quand les cellules sont exposées à des inhibiteurs de la kinase Cdk9, suggérant que celle-ci est la kinase majeure in vivo. Nous démontrons aussi que la peptidyl-prolyl isomérase Pin1 interagit avec hSpt5 phosphorylée. La phosphorylation de Rpb1 et de hSpt5, suivie d'une liaison par Pin1, pourrait contribuer à la régulation de la transcription
The phosphorylation of the largest subunit of RNA polymerase II (Rpb1) is important for the regulation of transcription. We have studied its phosphorylation state in different species after heat shock. MAb CC-3 recognizes Rpb1 in normal condition, its reactivity being reduced following heat shock. The antibody MPM-2 shows an increased reactivity towards Rpb1 after heat shock. Therefore, mAbs CC-3 and MPM-2 are able to discriminate between subsets of Rpb1 which could be functionaly distinct. CC-3 also recognizes a 180-kDa protein which is probably hSpt5, a transcription regulation factor. Rpb1 and hSpt5 are dephosphorylated when cells are exposed to Cdk9 kinase inhibitors, suggesting that it is the major kinase phosphorylating Rpb1 and hSpt5 in vivo. We also demonstrate that the peptidyl-prolyl isomerase Pin1 interacts with phosphorylated hSpt5. The phosphorylation of Rpb1 and hSpt5 followed by Pin1 interaction might thus contribute to the regulation of transcription

L’hypoxie est caractérisée par un défaut d’oxygène nécessaire à la physiologie aérobie de la cellule. Le facteur de transcription Net (Elk3/Sap-2/Erp) appartient à la sous-famille des facteurs de complexe ternaire (Ternary Complex Factors) des protéines Ets. Net est un puissant répresseur transcriptionnel convertible en activateur après phosphorylation par les MAP kinases. Net est impliqué dans la régulation de processus, telles que la migration, l’angiogenèse, la cicatrisation et la tumorigenèse. D’une manière intéressante, l’hypoxie est présente dans tous les processus régulés par Net et elle induit l’expression de ses gènes cibles. En hypoxie, Net est polyubiquitiné, exporté du noyau et dégradé par le protéasome. Les « prolyl-4-hydroxylases containing-domain » (PHDs) régulent la stabilité de Net. Leur inhibition entraîne une diminution de Net au niveau protéique, et leur sur-expression retarde sa dégradation hypoxique. La perte du répresseur transcriptionnel Net participe à l’induction de ses gènes cibles PAI-1, c-fos et egr-1 en hypoxie. La forme phosphorylée de Net semble plus stable en hypoxie. Net coopère avec HIF-1 dans l’induction de certains gènes, mais ils régulent d’une manière distincte d’autres gènes. Une analyse transcriptionnelle à large échelle est en cours afin d’évaluer leurs rôles respectifs. L’induction de l’hypoxie dans les souris Net mutantes a révélé un rôle potentiel de Net dans le contrôle de l’hématocrite. Ainsi Net pourrait jouer un rôle dans des réponses physiologiques in vivo induites en hypoxie. L’inhibition de Net par interférence à l’ARN empêche partiellement la stabilisation protéique de HIF-1 en hypoxie. Une analyse préliminaire des résultats obtenus à l’aide des puces révèle, dans le cas d’une inhibition de Net, une surexpression au niveau transcriptionnel des PHDs 2 et 3, qui pourrait être responsable de la stabilisation moindre de HIF-1. Ainsi Net pourrait être un régulateur de HIF-1 via les PHDs
Hypoxia is defined as a lack of oxygen necessary for the aerobic physiology of the cell. The transcription factor Net (Elk3/Sap-2/Erp) belongs to the ternary complex factors subfamily of the Ets protein. Net is a transcriptional repressor that can be switched to an activator after phosphorylation by the MAP kinases. Net regulates several processes, such as migration, angiogenesis, wound healing and tumorigenesis. Apart from phosphorylation, the pathways regulating Net itself remain to be identified. Interestingly, hypoxia is implicated in all the processes regulated by Net and it induces all its target genes. In hypoxia, Net is polyubiquitylated, exported from the nucleus and degraded by the proteasome. The “prolyl-4-hydroxylases containing-domains” (PHDs), known as the oxygen cellular sensors and inducers of the major factor HIF-1degradationregulate Net. Their inhibition induces a downregulation of Net at the protein level and, conversely, their overexpression delays Net hypoxic degradation. The loss of the transcriptional repressor Net participates in the hypoxic induction of target genes PAI-1, c-fos and egr-1. The phosphorylated form of Net is more stable in hypoxia, which could explain its detection in several tumour types that often have hypoxic regions. Net cooperates with HIF in the hypoxic induction of some genes, but they regulate separately some others. A large scale transcriptional analysis is in progress to estimate their roles. Net mutant mice treated with hypoxia inducer cobalt chloride reveal a potential role of Net in the regulation of the haematocrit. This suggests that Net could play a role in physiological responses in vivo induced in hypoxia. Net downregulation by RNAi inhibits the hypoxic stabilisation of HIF-1 at the protein level. This could be due to an overexpression of PHD 2 and 3 at the transcriptional level as shown by a partial analysis of the microarray results. Thus Net could be a regulator of HIF-1 via the PHDs

Les quatre gènes MUCs 11p15 (MUC2, MUC5AC, MUC5B, MUC6), organisés en un cluster sur le chromosome 11, codent des O-glycoprotéines de haute masse moléculaire qui participent à la formation de mucus et ainsi à la protection de l'épithélium sous-jacent face à des agressions variées selon la muqueuse considérée (trachéobronche, oesophage, estomac, intestin, voies génitales). Dans le cas de pathologies inflammatoires ou cancéreuses, des anomalies de régulation des gènes codant les mucines aboutissent à un patron d'expression modifié et à une rupture de l'homéostasie épithéliale. Le gène MUC4, localisé sur le chromosome 3 en q29, code une mucine membranaire de très haute masse moléculaire, ligand du récepteur ErbB2. Sa localisation et sa structure lui confèrent un rôle majeur dans les processus de signalisation et de reconnaissance cellulaire. La sur-expression de MUC4 dans de nombreux cancers épithéliaux est associée à des modifications des propriétés biologiques des cellules tumorales en terme de prolifération, d'adhésion et de survie cellulaire. Dans l'adénocarcinome pancréatique, cette sur-expression est associée à un mauvais pronostic de la tumeur. L'étude de la régulation des gènes codant ces mucines est une étape cruciale afin d'élucider les mécanismes moléculaires responsables des altérations de leur patron d'expression et de comprendre leurs fonctions biologiques. Les quatre gènes MUCs 11p15 sont localisés à proximité d'une région soumise à empreinte parentale riche en sites CpG dont le profil de méthylation est altéré dans différents types de cancers. Ces quatre gènes partagent avec MUC4 une forte richesse en nucléotides GC au sein de leurs promoteurs. C'est pourquoi, nous avons étudié la régulation des quatre gènes MUCs 11p15 et de MUC4 par les phénomènes épigénétiques de méthylation et de modifications des histones. Le traitement de lignées cellulaires cancéreuses humaines d'origines épithéliales variées par deux inhibiteurs pharmacologiques, la 5-aza-2'-désoxycytidine (agent déméthylant) et la trichostatine A (inhibiteur des histone désacétylases), nous a permis de montrer l'implication des mécanismes de régulation épigénétique dans la répression des gènes MUCs 11p15 et MUC4. Nous avons ensuite étudié le taux de méthylation des sites CpG au sein des promoteurs des cinq gènes par les techniques de Methylation specific-PCR et de séquençage d'ADN traité par le bisulfite de sodium. Les modifications des histones (acétylation, méthylation) ont été analysées par immunoprécipitation de chromatine (ChIP). L'implication des DNA Methyltransferases (DNMT) et des Histone désacétylases (HDAC) dans la régulation des gènes MUCs a été déterminée par ARN interférence et par ChIP. Les résultats montrent que MUC2 et MUC5B sont soumis à régulation par méthylation et désacétylation des histones. L'inhibition de l'expression de MUC2 par méthylation est site-spécifique tandis que la répression de MUC5B dépend de l'hyperméthylation d'une vaste région de son promoteur distal. Le rôle de la méthylation dans la répression de MUC5B fut confirmé par les premiers résultats obtenus à partir de tissus issus de patients atteints d'adénocarcinome pulmonaire. La répression de MUC2 et MUC5B par méthylation dépend de l'état de différenciation de la cellule et, dans la plupart des cas, est étroitement associée à la désacétylation des histones. En outre, nous avons pu identifier DNMT1 et HDAC2 en tant que régulateurs de l'expression de MUC2 et MUC5B. En revanche, les mécanismes de régulation épigénétique n'interviennent qu'indirectement dans la régulation de MUC5AC et n'interviennent pas pour MUC6. Malgré leur regroupement en cluster, les quatre gènes MUCs 11p15 ne sont donc pas régulés de manière concertée. Nous avons pu mettre en évidence l'importance de cinq sites CpG de la région 5'-flanquante de MUC4, situés à proximité du site d'initiation de la transcription, dont la méthylation, associée à une forte désacétylation des histones, est directement corrélée à la répression du gène. DNMT3A, DNMT3B, HDAC1 et HDAC3 sont directement impliquées dans la régulation épigénétique du gène MUC4. Ainsi, l'analyse du taux de méthylation des cytosines identifiées au sein des promoteurs de MUC2, MUC5B et MUC4 pourrait représenter un outil diagnostique et/ou pronostique précieux dans les étapes précoces de la carcinogenèse. Dans une seconde partie du travail, nous avons étudié la régulation des gènes Muc2 et MUC4 par trois familles de facteurs de transcription impliqués dans la cytodifférenciation de l'épithélium de la sphère aérodigestive : Caudal-Related Homeobox (CDX), GATA et Hepatocyte Nuclear Factors/Forkhead Box A (HNF/FOXA). L'étude de l'expression de Muc2 et Muc4 au cours du développement chez la souris par immunohistochimie nous a permis de montrer que Muc4 est exprimé à partir de E15. 5 selon un patron spatio-temporel spécifique au sein des tractus gastro-intestinal et respiratoire avant et après la cytodifférenciation ; tandis que la mucine Muc2 est exprimée à partir de E17. 5 selon un patron comparable à celui de l'adulte. Par les techniques de cotransfection transitoire, de retard sur gel, de mutagenèse dirigée et de ChIP, nous avons montré que les facteurs Foxa1 et Foxa2 régulent positivement l'expression de Muc2 tandis que les trois familles de facteurs CDX, GATA et HNF/FOXA régulent l'expression de MUC4. Ainsi, Muc2 et MUC4, en tant que cibles de ces facteurs de transcription pourraient jouer un rôle important dans la différenciation terminale de l'épithélium intestinal au cours du développement. D'autre part, la découverte de ces nouveaux éléments concernant la régulation des gènes de mucines est indispensable à la compréhension des mécanismes conduisant aux modifications de leur patron d'expression en situation pathologique, inflammatoire et/ou cancéreuse.