L’incessante aumento della popolazione mondiale ed il conseguente incremento della richiesta di risorse alimentari ed energetiche, congiuntamente al mutevole scenario climatico, sempre più incline a periodi di siccità prolungata in misura sempre maggiore in alcune zone del pianeta, fa sì che sempre più attenzione sia rivolta allo sviluppo ed all’implementazione di risorse energetiche rinnovabili a bassi input. Il sorgo zuccherino (Sorghum bicolor Moench) è una coltura bioenergetica in grado di fornire cibo, bioetanolo e biogas. Lo studio di tale coltura in risposta al deficit idrico promuove una più approfondita conoscenza dei meccanismi alla base dei processi fotosintetici, e di come, e quanto, questi possano essere influenzati dall’assenza temporanea, o più o meno prolungata, di disponibilità idrica. La produzione di biomassa e la sua composizione chimica sono state valutate per genotipi di nuova costituzione in confronto a quelli già disponibili in commercio, ai fini della produzione di biogas e bioetanolo. Una più approfondita analisi fisio-fenologica e molecolare è stata condotta su sei genotipi di sorgo con lo scopo di combinare in una visione di insieme più integrata la risposta alla siccità in sorgo. Due genotipi (uno sensibile e l’altro tollerante la siccità) sono stati selezionati per l’analisi trascrittomica in risposta allo stress idrico al fine di individuare geni candidati potenzialmente utili ai fini di una selezione assistita da marcatore. / Due to the increasing human population and the consequent surging energy and water demand, it is necessary to implement energy and fuel production from low input renewable sources. Sweet sorghum (Sorghum bicolor Moench) is a low input multipurpose crop that provides food, feed and bioethanol from conversion of sugars accumulated in the stalk and biogas from anaerobic digestion of whole aboveground dry biomass. This multipurpose crop was studied in response to water deficit. In particular, the biomass production and its composition were evaluated in response to drought for new developed and commercial genotypes for biogas and bioethanol production. The physiologic and molecular approaches were combined in order to provide an integrated view on drought tolerance in sorghum enabling to know which are the mechanisms and with which extent they were affected by drought in this bioenergy crop. The transcriptomic analysis was performed on two sorghum genotypes (one sensitive and the other one tolerant to drought) with RNA-Seq technology in order to evaluate the diversity existing in the sorghum transcriptome that could be related to drought tolerance and to identify candidate genes that could be used as potentially marker for the marker assisted selection.

La FSH est une des hormones clés qui régule la reproduction chez les mammifères. Chez le mâle, elle cible les cellules de Sertoli, qui expriment le RFSH. La cellule de Sertoli a un rôle trophique important pour le bon développement de la spermatogenèse. Dans cette thèse, nous avons établi le premier traductome, c’est-à-dire l’ensemble des ARNm en cours de traduction, dépendant du RFSH. La traduction de certains ARNm significativement modulés par la FSH exercerait un rétrocontrôle sur la signalisation FSH-dépendante. L’analyse du protéome nous a permis de valider ce traductome au niveau systémique. Nous avons également démontré l’implication des β-arrestines dans la traduction d’ARNm dépendante de la FSH. Les β-arrestines forment un assemblage moléculaire avec le module de traduction p70S6K/rpS6. Cet assemblage est impliqué dans la traduction des ARNm 5’TOP, qui encodent la machinerie traductionnelle. C’est l’activation FSHdépendante des protéines G qui promeut l’activation de p70S6K au sein du module β-arrestines/ p70S6K/ rpS6. Ce travail constitue une nouvelle avancée sur les mécanismes grâce auxquels la FSH exerce sa fonction biologique de dans ses cellules-cibles naturelles de la gonade mâle. / FSH is one of the key hormones that regulate the reproductive function in mammals. In the male, FSH targets Sertoli cells, which express the FSHR. Sertoli cells play an important trophic role in the development of spermatogenesis. Here, we have provided the first FSHR-induced translatome, that encompasses all the mRNA being actively translated. The translation of some mRNAs significantly modulated by FSH may exert a feedback control on FSH-dependent signaling. The analysis of the proteome has validated the FSHR translatome at the systems level. We also demonstrated the involvement of β-arrestins in the FSH-stimulated translation of mRNA. β-arrestins form a molecular assembly with the p70S6K / rpS6 translation module. This molecular assembly is involved in the translation of 5'TOP mRNA, which encode proteins of the translational machinery. FSH-activated G proteins leads to p70S6K activation within the β-arrestins/ p70S6K/ rpS6 module. This work provides new advance on the mechanisms whereby FSH exerts its biological function in its natural target cells of the male gonad.

Les récepteurs de l’acide rétinoïque, RARα, β et γ sont des facteurs de transcription dépendants du ligand qui contrôlent l’expression de gènes spécifiques. Cependant, il s’avère depuis peu que les RAR ont aussi des effets non-transcriptionnels extranucléaires. Durant ma thèse, j’ai observé que (1) les fibroblastes invalidés pour tous les RAR ont un cytosquelette d’actine perturbé et ont perdu leurs propriétés d’adhésion (2) RARα interagit via son motif riche en proline N-terminal avec la profiline 2a (PFN2a) qui est un régulateur critique de l’élongation des filaments d’actine du cytosquelette. J’ai montré que : (1) Les RAR contrôlent la morphologie, l’adhésion et la migration des MEF via la régulation transcriptionnelle de l’expression de gènes codant pour des protéines d’adhésion (2) Dans le cytoplasme, RARα forme avec PFN2a des complexes dont le nombre contrôle le réseau d’actine et l’adhésion des MEF via un mécanisme non transcriptionnel. Ces observations mettent en exergue l’importance de la combinaison des effets génomiques et non-génomiques des RAR dans l’adhésion des cellules et ouvrent de nouvelles possibilités de dérégulation du fonctionnement des RAR dans certaines pathologies. / Retinoic acid receptors, RARα, β and γ are ligand-dependent transcription factors that control the expression of specific genes. However, growing evidence indicates that RARs also have extranuclear and non transcriptional effects. During my thesis, I observed that (1) fibroblasts invalidated for all RARs depict a disrupted actin cytoskeleton and have lost their adhesion properties (2) RARα interacts through its N-terminal proline rich motif with profilin2a (PFN2a) a critical regulator of actin filaments elongation. I have shown that: (1) RARs control the morphology, adhesion and migration of MEFs via controlling at the transcriptional level the expression of adhesion genes (2) In the cytosol, RARα forms complexes with PFN2a. The number of these complexes controls the actin network and the adhesion of MEFs via a non-transcriptional mechanism. These observations highlight the importance of the combined genomic and non-genomic effects of RARs in cell adhesion, and open new avenues for RARs deregulations in certain pathology.

L'épigénome est défini par l’ensemble de l’information chromatinienne autre que celle fournie par la séquence ADN. Au sein d'une même espèce et pour un type cellulaire donné, chaque individu présente des caractéristiques particulières de l'épigénome. Les épi-polymorphismes, définis comme étant les différences inter-individus de marques chromatiniennes, sont encore partiellement caractérisés et peuvent être liés aux phénotypes de chacun. La première partie de mon travail a été d'identifier et d'interpréter chez S.cerevisiae l'impact des épi-polymorphismes de modification des queues d'histones. Pour y parvenir, j'ai cartographié les épigénomes de cinq modifications différentes (3 acétylations et 2 méthylations) chez trois souches de levures issues de différents isolats naturels. Par une méthode de ChIP-seq et le développement d'un outil informatique, j'ai comparé les épigénomes de ces souches à l'échelle de nucléosomes individuels. L'étude des propriétés génomiques des épi-polymorphismes m'a alors permis de découvrir certaines caractéristiques encore inconnues et décrites dans ce manuscrit.Par ailleurs, j'ai voulu aborder le lien entre épi-polymorphismes et réponse transcriptionnelle à l'environnement. Pour cela, j'ai construit un jeu de souches mutantes dérivées de souches naturelles, où certains épi-polymorphismes ne peuvent plus être maintenus. J'ai analysé par RNA-seq les transcriptomes de certaines de ces souches avant et après un changement environnemental. Malheureusement, l'analyse des résultats a révélé que la qualité des données ne permettent pas d'établir le lien recherché mais les outils mis en place sont désormais disponibles.J'ai enfin étudié la dynamique d'évolution d'un épigénome en présence ou en l'absence de pression de sélection. Pour cela, j'ai suivi une modification d'histone (l'acétylation de la lysine 14 de l'histone H3) chez la levure pendant 1.000 générations dans deux conditions d'évolution expérimentale différentes : l'une sélective, l'autre neutre. J'ai mis en évidence des différences remarquables et inattendues entre ces deux régimes évolutifs. Des études mécanistiques détaillées restent à faire pour caractériser la nature et les propriétés de ces différences. / Epigenome is defined as the entire chromatin information other than the DNA sequence. Within a given species and for a given cell type, each indivual has specific epigenomic characteristics. Epigenomic differences between individuals (refered to as 'epi-polymorphisms') remain poorly characterized, although cases were reported where they could be linked to phenotypic differences. In my thesis, I used the model organism S. cerevisiae to identify histone modification epi-polymorphisms and study their biological impact. I profiled the epigenome of five different histone modifications (3 acetylations and 2 methylations) in three natural yeast strains. By ChIP-seq methods and software developments, I compared these strains at single-nucleosome resolution and discovered novel characteristics of these epi-polymorphisms which are described in this manuscript.Furthermore, I constructed a research framework to investigate the link between epi-polimorphisms and response to environmental cues. For this, I built a set of mutant strains derived from natural strains but where some epi-polymorphisms can no longer be maintained. I analyzed by RNA-seq the transcriptomes of some of these mutant strains before and after an environmental shift. Unfortunately, the quality of this initial data produced was not sufficient to link epi-polymorphisms to differntial responses, but the strain resources remain available for further investigations. Finally, I studied the evolutionary dynamics of epi-polymorphisms in the presence or absence of selection pressure. To do so, I followed the evolution of H3K14ac for 1.000 generations under two conditions of yeast experimental evolution ( selective or neutral). Marked differences were observed between the two regimes, revealing unexpected consequences of the presence of selection. Further mechanistic studies will be needed to elucidate the full properties of these differences.

Dentre as 18 espécies do gênero Yersinia, as espécies Y. enterocolitica, Y. pseudotuberculosis e Y. pestis foram extensivamente caracterizadas em diversos aspectos como ecologia, epidemiologia e mecanismos de patogenicidade. Sete das 15 espécies restantes (Y. aldovae, Y. bercovieri, Y. frederiksenii, Y. intermedia, Y. kristensenii, Y. mollaretii e Y. rohdei), usualmente conhecidas como Y. enterocolitica-like, até o momento, não tiveram seu potencial patogênico caracterizado e são, geralmente, consideradas não-patogênicas. Entretanto, dados da literatura sugerem que algumas dessas espécies possam causar doença. Esses dados estimularam o surgimento de questões sobre os mecanismos pelos quais as espécies de Y. enterocolitica-like possam interagir com as células do hospedeiros e causar doenças. Esse projeto teve como principal objetivo caracterizar o potencial patogênico de linhagens de Y. enterocolitica-like, especificamente das espécies Y. frederiksenii, Y. kristensenii e Y. intermedia. No presente trabalho, o potencial patogênico de 118 linhagens de Y. enterocolitica-like (50 Y. frederiksenii, 55 Y. intermedia e 13 Y. kristensenii) foi avaliado pela pesquisa da presença dos genes relacionados à virulência ail, fepA, fepD, fes, hreP, myfA, tccC, ystA, ystB e virF por PCR. Além disso, a habilidade de algumas linhagens de Yersinia de aderir e invadir células Caco-2 e HEp-2 após diferentes períodos de incubação, bem como, de sobreviver no interior de macrófagos humanos U937 foi testada. Aspectos morfológicos da adesão bacteriana foram visualizados por microscopia eletrônica. Finalmente, a presença de possíveis novos mecanismos de virulência foi avaliada a partir do sequenciamento de RNA de uma linhagem de Y. enterocolitica-like. As linhagens estudadas apresentaram os seguintes genes: Y. frederiksenii, fepA (44%), fes (44%) e ystB (18%); Y. intermedia, ail (53%), fepA (35%), fepD (2%), fes (97%), hreP (2%), ystB (2%) e tccC (35%); e Y. kristensenii, ail (62%), ystB (23%), fepA (77%), fepD (54%), fes (54%) e hreP (54%). De modo geral, as linhagens de Y. enterocolitica-like tiveram a habilidade de aderir e invadir células Caco-2 e HEp-2 inferior à da linhagem altamente patogênica Y. enterocolitica 8081. Contudo, Y. kristensenii FCF 410 e Y. frederiksenii FCF 461 apresentaram elevado potencial de invasão a células Caco-2 após cinco dias de pré-incubação, os quais foram 45 e 7,2 vezes maiores do que o controle Y. enterocolitica 8081, respectivamente, porém, o gene ail não foi detectado nessas linhagens. O ensaio de sobrevivência em macrófagos humanos U937 ii mostrou que as linhagens de Y. frederiksenii FCF 461 (40,0%) e Y. frederiksenii FCF 379 (24,6%) tiveram porcentagens de sobrevivência superior à de Y. enterocolitica 8081 (13,4%). Todavia, linhagens de Y. intermedia e Y. kristensenii apresentaram uma capacidade reduzida de sobreviver em macrófagos. A microscopia eletrônica de varredura mostrou as bactérias em contato com a filipódia celular. As bactérias foram distribuídas tanto individualmente quanto em pequenos aglomerados. Portanto, podemos concluir que a presença dos genes relacionados à virulência encontrados nas Y. enterocolitica-like estudadas indicou o possível potencial patogênico de algumas dessas linhagens. Os ensaios de adesão e invasão a células de mamíferos sugerem que a patogenicidade de Y. kristensenii e Y. frederiksenii possa ser linhagem-dependente. O ensaio de sobrevivência em macrófagos humanos U937 evidenciou o potencial patogênico de algumas linhagens de Y. frederiksenii. Em conjunto, os resultados obtidos sugerem a existência de mecanismos de virulência alternativos aos mecanismos clássicos descritos para Y. enterocolitica patogênica. Contudo, a presença de possíveis novos mecanismos de virulência não pode ser verificada, uma vez que a plataforma 454 GS Junior (Roche) não se mostrou adequada para a realização de sequenciamento de RNA de amostras provenientes de interações com células devido à baixa cobertura obtida. / Among the 18 species of the Yersinia genus, Y. enterocolitica, Y. pseudotuberculosis and Y. pestis were extensively characterized in different subjects as ecology, epidemiology and pathogenicity mechanisms. Seven among the remaining 15 species (Y. aldovae, Y. bercovieri, Y. frederiksenii, Y. intermedia, Y. kristensenii, Y. mollaretii and Y. rohdei), often called Y. enterocolitica-like have not their pathogenic potential characterized and are usually considered to be nonpathogenic. However, literature data suggest that some of these species can cause diseases. These data stimulate the upsurge of questions about the mechanisms of which Y. enterocolitica-like species may interact with host cells and cause diseases. The main objective of this preject was to characterize the pathogenic potential of Y. enterocolitica-like strains, specifically of the species Y. frederiksenii, Y. kristensenii and Y. intermedia. This work evaluated the pathogenic potential of 118 Y. enterocolitica-like strains (50 Y. frederiksenii, 55 Y. intermedia and 13 Y. kristensenii) searching for the presence of the virulence-related genes ail, fepA, fepD, fes, hreP, myfA, tccC, ystA, ystB and virF by PCR. Besides, Yersinia strains ability of adhesion and invasion to Caco-2 and HEp-2 cells after different pre-incubation periods, and its survival within human macrophages U937 were tested. Morphologic aspects of bacterial adhesion were observed by scanning electronic microscopy. Finally, the presence of new possible virulence mechanisms was evaluated through RNA sequencing of one Y. enterocolitica-like strain. The studied strains showed the following genes: Y. frederiksenii, fepA (44%), fes (44%) and ystB (18%); Y. intermedia, ail (53%), fepA (35%), fepD (2%), fes (97%), hreP (2%), ystB (2%) and tccC (35%); and Y. kristensenii, ail (62%), ystB (23%), fepA (77%), fepD (54%), fes (54%) and hreP (54%). Usually Y. enterocolitica-like strains presented less ability of adhere and invade Caco-2 and HEp-2 cells than the highly pathogenic strain Y. enterocolitica 8081. On the other hand, Y. kristensenii FCF 410 and Y. frederiksenii FCF 461 showed high potential of invasion in Caco-2 cells after 5 days of pre-incubation, which were 45 and 7.2 times higher than the control Y. enterocolitica 8081 respectively, but ail gene was not found in these strains. Survival assay in human macrophages U937 showed that Y. frederiksenii FCF 461 (40.0%) and Y. frederiksenii FCF 379 (24.6%) strains presented survival percentages higher than Y. enterocolitica 8081 (13.4%). However, Y. intermedia and Y. iv kristensenii strains showed a reduced capability of surviving in macrophages. Scanning electron microscopy showed bacteria at the surface in contact with the cellular filopodia. The bacteria were distributed either individually or in small clumps. Therefore, it may be concluded that the presence of virulence-related genes in some of the Y. enterocolitica-like strains indicated their possible pathogenic potential. Mammal cells adhesion and invasion assays suggest that the pathogenicity of Y. kristensenii and Y. frederiksenii may be strain-dependent. Human macrophages U937 surviving assay highlighted the pathogenic potential of some Y. frederiksenii strains. Together, the results suggest the existence of alternative virulence mechanisms other than the classical mechanisms described for pathogenic Y. enterocolitica. However, we could not verify the presence of possible new virulence mechanisms because 454 GS Junior (Roche) platform was not suitable for RNA sequencing of strains from cells interaction due its low coverage obtained.

Die Einschleppung gebietsfremder Parasiten durch den Menschen ist einer der Hauptgründe für das Auftreten neuer Krankheiten in the letzten Jahrzehnten. Neue Wirte sind oftmals anfälliger für diese invasiven Parasiten als die ursprünglichen Wirte. In schwerwiegenden Fällen können invasive Parasiten zu Massensterben und zum Aussterben ihrer neuen Wirte führen. Der ursprüngliche Wirt des Aalparasiten Anguillicola crassus ist der Japanische Aal. In den frühen 1980er Jahren wurde der Parasit in die Population des Europäischen Aals eingeschleppt. Er ist einer der Faktoren, die für den Populationsrückgang des Europäischen Aals verantwortlich sind. Die molekularen Prozesse, die zur stärkeren Anfälligkeit des Europäischen Aals im Vergleich zum Japanischen Aal führen, sind noch nicht zureichend bekannt. Die Analyse transkriptomweiter differenzieller Genexpression von Immungewebe ergab, dass im Europäischen Aal sowohl Immun- als auch Nichtimmungene differenziell exprimiert waren. Dies war im Japanischen Aal nicht der Fall und deutet darauf hin, dass der Europäische Aal eine ineffiziente und kostspielige Immunantwort auslöst. Die Resultate ensprechen jenen die schon in anderen Wirbeltierwirt-invasiven Parasiten-Systemen beobachtet wurden. Ausserdem stützen diese Resultate die Hypothese, dass neuen Wirten eine wirksame Immunantwort fehlt und sie deuten darauf hin, dass Nichtimmunprozesse wesentlich zur höheren Anfälligkeit von neuen Wirten beitragen. Als Reaktion of die negativen Fitnesseffekte können neue Wirte Abwehrmechanismen entwickeln. Im Europäischen Aal entspricht das der Einkapselung von A. crassus. Einkapselung führte zu eine niedrigere Abundanz adulter A. crassus. Dies deutet darauf hin, dass das Einkapseln sich positiv auf die Gesundheit infizierter Aale auswirkt. Jedoch war die Abundanz zweier nativer Parasiten höher in Aalen, die A. crassus einkapselten. Eine verbesserte Abwehr des eingeschleppten Parasiten könnte daher die Abwehr nativer Parasiten beeinträchtigen. / The human-mediated translocation of non-native parasites into foreign regions is one of the primary factors for the emergence of new diseases in recent decades. Novel hosts are often more susceptible to these invasive parasites than the native host. In severe cases, invasive parasites can lead to population declines and extinctions of their novel hosts. The eel parasite Anguillicola crassus is native to the Japanese eel. In the early 1980s it was introduced into the European eel population and is now considered to be one factor contributing to the population decline of its novel host. The underlying molecular processes determining higher susceptibility in the European eel compared to the Japanese eel are not well understood. Using whole-transcriptome differential gene expression analysis of immune organs, I found that genes involved in both immune and non-immune processes were differentially expressed in the European eel but not the Japanese eel, suggestive of an ineffective and costly immune response in the former. These results are in line with those observed between susceptible and resistant hosts in other vertebrate host-invasive parasite systems. Furthermore, the results support the hypothesis that novel hosts lack an effective immune response. The results also suggest that alteration of non-immune processes contributes substantially higher susceptibilities of novel hosts. In response to the negative fitness effects of invasive parasites, novel hosts can evolve coping mechanisms. The European eel has the capacity to encapsulate and kill A. crassus. Using natural infections, I found a lower abundance of adult A. crassus, the most costly parasitic stage in those eels encapsulating the parasite, suggesting that encapsulation can potentially improve health of infected eels. At the same time, the abundance of two native parasites was higher in those eels encapsulating A. crassus. Thus, coping with A. crassus may come at the expense of coping with native parasites.

Le protéasome (CP) contrôle la majorité des fonctions cellulaires par la dégradation des protéines intracellulaires. En plus d’exprimer le CP, les vertébrés expriment également l’immunoprotéasome (IP), caractérisé par des préférences de dégradation distinctes. Le rôle le mieux caractérisé pour l’IP est la génération d’antigènes adaptés pour la liaison au complexe majeur d’histocomptabilité de classe I (CMH-I). Cependant, les nombreux phénotypes observés au niveau de cellules déficientes en IP ou avec une mutation révèlent que l’IP influence des fonctions immunitaires indépendamment de la génération d’antigènes et peut atténuer le stress présent au niveau de cellules non-immunitaires. L’objectif de cette thèse était de caractériser les rôles de l’IP qui ne sont pas reliés à la génération d’antigènes associés au CMH-I. L’analyse du transcriptome de cellules dendritiques IP-déficientes en cours de maturation révèle que l’IP affecte l’expression de plus de 8 000 transcrits. L’IP affecte l’expression génique principalement au niveau transcriptionnel en contrôlant l’abondance de régulateurs de transcriptions tels que NF-κB et les membres des familles IRF et STAT. Les cellules dendritiques IP-déficientes sont également moins efficaces pour activer des lymphocytes T CD8+, même chargées artificiellement avec des quantités optimales d’antigènes associés au CMH-I. En outre, nos études montrent que l’IP est fortement exprimé au niveau de cellules de patients atteints de leucémie myéloïde aigue. L’expression de l’IP est intrinsèque aux leucémies, puisque qu’elle n’est pas corrélée à la présence de lymphocytes sécréteurs d’IFN-γ. De plus, l’expression d’IP est particulièrement élevée au niveau de leucémies monocytaires et/ou possédant un réarrangement MLL. Notamment, des analyses de corrélation montrent que l’IP est connecté à des gènes impliqués dans le métabolisme, l’activité mitochondriale et la réponse au stress. En effet l’inhibition de la sous-unité PSMB8 de l’IP mène à l’accumulation de protéines ubiquitinées et la mort de cellules leucémiques monocytaires. Globalement, nos travaux montrent que le rôle de l’IP n’est pas limité à la génération d’antigènes, mais qu’il peut contrôler l’expression génique et la survie des leucémies. / By regulating protein degradation, constitutive proteasomes (CP) control practically all cellular functions. In addition to CP, vertebrates express immunoproteasomes (IP), which display distinct substrate preferences. The first non-redundant role ascribed to IP is its enhanced ability to generate MHC I-associated antigens. However, deletion or inhibition of IP subunits can affect several immune cell functions independently of MHC-I antigen generation. Moreover, recent work has shown that IP can be expressed in non-immune cells to deal with cell stress. Thus, we wished to investigate the roles of IP that are not related to antigen generation and that are not redundant with the CP. Based on profiling of WT and IP-deficient maturing mouse dendritic cells (DCs), we report that IP regulate the expression of more than 8,000 transcripts. The broad impact of IP on gene expression is cell-autonomous, mediated mainly at the transcriptional level, and involves major signaling pathways including IRFs, NF-kB and STATs. Moreover, even when engineered to present optimal amounts of antigenic peptides, IP-deficient DCs are inefficient for in vivo T-cell priming. In addition, consistent with the fact that cancer cells endure proteotoxic stress, we report that acute myeloid leukemia (AML) cells from patients express high levels of IP genes. Expression of IP genes in AML is a cell-autonomous and IFN-independent feature that correlates with the methylation status of IP genes, and is particularly high in AML with a monocytic phenotype and/or MLL rearrangement. Notably, IP inhibition leads to accumulation of polyubiquitinated proteins and cell death in IPhigh but not IPlow AML cells. Co-clustering analysis reveals that genes correlated with IP subunits in monocytic AMLs are primarily implicated in cell metabolism and proliferation, mitochondrial activity and stress responses. Overall, our studies show that the role of IP is not limited to antigen processing and reveals major non-redundant roles for IP in transcription regulation and resistance to cell stress in AML.

Les dinoflagellés sont des eucaryotes unicellulaires que l’on retrouve autant en eau douce qu’en milieu marin. Ils sont particulièrement connus pour causer des fleurs d’algues toxiques nommées ‘marée-rouge’, ainsi que pour leur symbiose avec les coraux et pour leur importante contribution à la fixation du carbone dans les océans. Au point de vue moléculaire, ils sont aussi connus pour leur caractéristiques nucléaires uniques, car on retrouve généralement une quantité immense d’ADN dans leurs chromosomes et ceux-ci sont empaquetés et condensés sous une forme cristalline liquide au lieu de nucléosomes. Les gènes encodés par le noyau sont souvent présents en multiples copies et arrangés en tandem et aucun élément de régulation transcriptionnelle, y compris la boite TATA, n’a encore été observé. L’organisation unique de la chromatine des dinoflagellés suggère que différentes stratégies sont nécessaires pour contrôler l’expression des gènes de ces organismes. Dans cette étude, j’ai abordé ce problème en utilisant le dinoflagellé photosynthétique Lingulodinium polyedrum comme modèle. L. polyedrum est d’un intérêt particulier, car il a plusieurs rythmes circadiens (journalier). À ce jour, toutes les études sur l’expression des gènes lors des changements circadiens ont démontrées une régulation à un niveau traductionnel. Pour mes recherches, j’ai utilisé les approches transcriptomique, protéomique et phosphoprotéomique ainsi que des études biochimiques pour donner un aperçu de la mécanique de la régulation des gènes des dinoflagellés, ceci en mettant l’accent sur l’importance de la phosphorylation du système circadien de L. polyedrum. L’absence des protéines histones et des nucléosomes est une particularité des dinoflagellés. En utilisant la technologie RNA-Seq, j’ai trouvé des séquences complètes encodant des histones et des enzymes modifiant les histones. L polyedrum exprime donc des séquences conservées codantes pour les histones, mais le niveau d’expression protéique est plus faible que les limites de détection par immunodétection de type Western. Les données de séquençage RNA-Seq ont également été utilisées pour générer un transcriptome, qui est une liste des gènes exprimés par L. polyedrum. Une recherche par homologie de séquences a d’abord été effectuée pour classifier les transcrits en diverses catégories (Gene Ontology; GO). Cette analyse a révélé une faible abondance des facteurs de transcription et une surprenante prédominance, parmi ceux-ci, des séquences à domaine Cold Shock. Chez L. polyedrum, plusieurs gènes sont répétés en tandem. Un alignement des séquences obtenues par RNA-Seq avec les copies génomiques de gènes organisés en tandem a été réalisé pour examiner la présence de transcrits polycistroniques, une hypothèse formulée pour expliquer le manque d’élément promoteur dans la région intergénique de la séquence de ces gènes. Cette analyse a également démontré une très haute conservation des séquences codantes des gènes organisés en tandem. Le transcriptome a également été utilisé pour aider à l’identification de protéines après leur séquençage par spectrométrie de masse, et une fraction enrichie en phosphoprotéines a été déterminée comme particulièrement bien adapté aux approches d’analyse à haut débit. La comparaison des phosphoprotéomes provenant de deux périodes différentes de la journée a révélée qu’une grande partie des protéines pour lesquelles l’état de phosphorylation varie avec le temps est reliées aux catégories de liaison à l’ARN et de la traduction. Le transcriptome a aussi été utilisé pour définir le spectre des kinases présentes chez L. polyedrum, qui a ensuite été utilisé pour classifier les différents peptides phosphorylés qui sont potentiellement les cibles de ces kinases. Plusieurs peptides identifiés comme étant phosphorylés par la Casein Kinase 2 (CK2), une kinase connue pour être impliquée dans l’horloge circadienne des eucaryotes, proviennent de diverses protéines de liaison à l’ARN. Pour évaluer la possibilité que quelques-unes des multiples protéines à domaine Cold Shock identifiées dans le transcriptome puissent moduler l’expression des gènes de L. polyedrum, tel qu’observé chez plusieurs autres systèmes procaryotiques et eucaryotiques, la réponse des cellules à des températures froides a été examinée. Les températures froides ont permis d’induire rapidement un enkystement, condition dans laquelle ces cellules deviennent métaboliquement inactives afin de résister aux conditions environnementales défavorables. Les changements dans le profil des phosphoprotéines seraient le facteur majeur causant la formation de kystes. Les phosphosites prédits pour être phosphorylés par la CK2 sont la classe la plus fortement réduite dans les kystes, une découverte intéressante, car le rythme de la bioluminescence confirme que l’horloge a été arrêtée dans le kyste. / Dinoflagellates are unicellular eukaryotes found in both marine and freshwater environments. They are best known for causing toxic blooms called ‘red-tides’, for their symbiosis with corals, and for their important contribution to carbon fixation in the ocean. On a more molecular level, they are also known for their unique nuclear characteristics, as they generally have huge amount of DNA found in chromosomes that are permanently condensed and packaged into liquid crystalline forms instead of nucleosomes. Nuclear-encoded genes are often present in multiple copies and arranged in tandem, and no putative promoter elements including the conserved TATA box, have yet been observed. The unique organization of dinoflagellate chromatin suggests different strategies may be required to regulate gene expression in these organisms. In this study, I have started to address this problem using the photosynthetic dinoflagellate Lingulodinium polyedrum as a model. L. polyedrum is of particular interest because it shows a number of circadian (daily) rhythms. To date, all circadian changes in gene expression studied are regulated at a translational level. I have used transcriptomic, proteomic and phosphoproteomic approaches along with biochemical studies to provide insight into the gene regulatory mechanisms in dinoflagellates, with particular emphasis on the importance of phosphorylation in the L. polyedrum circadian system. The absence of histone proteins and nucleosomes is a hallmark of the dinoflagellates. Using high throughput RNA-seq technology, I found complete set of sequences encoding the core histones as well as sequences encoding histone-modifying enzymes in L. polyedrum. Thus L. polyedrum expresses conserved histone transcripts, although levels of proteins are still below what can be detected using immunoblotting studies. Using the de novo assembly algorithm the RNA-seq data was used to generate a transcriptome. This transcriptome, a list of genes expressed by L. polyedrum, has been extensively characterized. First, homology based sequence searches were used to classify the transcripts in gene ontology (GO) categories, and this analysis revealed a reduced number of transcription factor types and a surprising predominance of sequences containing a cold shock domain. Alignments of reads from the RNA–seq to genomic copies of L. polyedrum tandem repeat sequences was performed to assess the possibility of polycistronic transcripts, a hypothesis proposed to explain the lack of promoter elements in the intergenic region of the tandem repeat gene sequences. This analysis also showed a surprisingly high conservation of tandemly repeated gene sequences. The transcriptome database was also used to fuel gene identification after protein sequencing by mass spectrometry, and a purified phosphoproteome fraction was found to be particularly amenable to high throughput approaches. A comparison of the phosphoproteome at two different times of day revealed that a major class of proteins whose phosphorylation state varied over time belonged to the RNA binding and translation GO category. The transcriptome was also used to define the spectrum of kinases present in L. polyedrum, which in turn was used to classify the different phosphorylated peptides as potential kinase targets. Predicted peptides of casein kinase 2 (CK2), a kinase known to be involved in the circadian clocks of other eukaryotes, were found to include many RNA binding proteins. To assess the possibility that some of the many cold shock domain proteins identified in the transcriptome might modulate gene expression in L. polyedrum, as has been observed in many other eukaryotic and prokaryotic systems, the cellular response to cold temperatures was examined. Cold temperatures were found to induce rapid encystment, a metabolically inactive cell type whose role is to combat unfavourable environmental conditions. Changes in phosphoproteome profile were found to be the major molecular correlates to cyst formation. Predicted CK2 phosphosites are the most highly reduced class of kinase targets, a finding of interest as measurements of the bioluminescence rhythm confirmed that the clock is stopped in cysts

La leucémie aiguë lymphoblastique (LAL) est le cancer pédiatrique le plus fréquent. Plusieurs réarrangements chromosomiques ont été associés à cette maladie, dont la translocation t(12;21), qui est observée dans 25% des cas de LAL de type pré-B. Cette translocation engendre l’expression de la protéine de fusion ETV6-AML1. Toutefois, celle-ci n’est pas suffisante pour initier seule une leucémie, ce qui suggère que des mutations additionnelles sont nécessaires à la transformation oncogénique. Or, on observe que l’allèle non-réarrangé d’ETV6 est perdu dans 75% des cas de t(12;21). Cette délétion entraîne l’inactivation complète du facteur de transcription ETV6 et l’abolition de sa fonction biologique. Puisqu’ETV6 semble jouer un rôle de suppresseur de tumeurs, nous croyons que son inactivation favoriserait le développement de la leucémie via la dérégulation de ses gènes cibles. Ce projet visait donc à identifier de nouvelles cibles transcriptionnelles d’ETV6, afin d’élucider son implication dans la leucémie. Une expérience de RNA-Seq a permis d’identifier plus de 200 gènes dont l’expression est corrélée avec celle d’ETV6 dans des cellules souches hématopoïétiques CD34+. Parmi ceux-ci, plusieurs gènes sont impliqués dans la réponse immunitaire et inflammatoire, la migration cellulaire, l’homéostasie ionique et la signalisation intracellulaire. Nous avons également mis en place une approche d’immunoprécipitation de la chromatine afin d’identifier les régions auxquelles le facteur de transcription ETV6 peut se lier. À l’aide de cette méthode, nous avons démontré une interaction entre ETV6 et SLCO2B1, un gène dont l’expression est également co-régulée avec ETV6. Finalement, notre étude suggère qu’ETV6 contribuerait à la leucémogenèse en dérégulant l’expression de certains gènes ayant des propriétés oncogéniques. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most common childhood cancer. Many chromosomal rearrangements have been identified in leukemia, including the translocation t(12;21), which is observed in approximately 25% of children diagnosed with pre-B ALL. This translocation results in the expression of the ETV6-AML1 chimera. However, the fusion protein ETV6-AML1 is not sufficient to initiate leukemia by itself, suggesting that additional mutations are required to promote oncogenic transformation. Accordingly, the expression of the non-rearranged ETV6 allele is lost in 75% of the t(12;21) cases. This deletion leads to the complete inactivation of ETV6 transcription factor and the abolition of its biological function. Because ETV6 seems to be a tumor suppressor, we believe that its inactivation could promote the development of leukemia through the deregulation of its downstream target genes. This project aimed to identify new transcriptional targets of ETV6, in order to elucidate its role in leukemogenesis. A RNA-Seq experiment has led to the identification of more than 200 genes whose expression is correlated with ETV6 mRNA levels in CD34 + hematopoietic stem cells. Among these, several genes are involved in immune and inflammatory responses, cell migration, ion homeostasis and intracellular signaling. We also implemented a chromatin immunoprecipitation approach to identify the binding sites of ETV6. This approach confirmed an interaction between ETV6 and SLCO2B1 gene, whose expression is also co-regulated with ETV6. This study suggests that ETV6 may contribute to leukemogenesis by deregulating the expression levels of several oncogenes.

Au cours des dernières années, une sélection génétique importante a été faite pour améliorer la production de lait des bovins, ceci au détriment des performances reproductives. Cette diminution de performance n’a cependant pas été rapportée chez la génisse présentant un même potentiel génétique. Cette immense production de lait et les changements métaboliques qui l’accompagnent ont donc un impact négatif sur l’efficacité reproductive des vaches laitières qui subissent un stress métabolique supérieur à celui des génisses. Le but de l’étude était d’acquérir une meilleure connaissance des différences moléculaires et métaboliques entre ces deux groupes d’animaux pour amener à une meilleure compréhension de la pathogenèse de l’infertilité chez la vache laitière. Pour ce faire, les vagues folliculaires de vaches en lactation (30-50 jours en lait; N = 12) et de génisses (N = 10) ont été synchronisées par ablation écho guidée des follicules et par traitement hormonal avec injection de prostaglandine et insertion d’un implant de progestérone. L’aspiration du liquide folliculaire et des cellules de la granulosa du follicule dominant a été faite au jour 6. Les paramètres métaboliques mesurés chez les animaux à partir de prises de sang, faites au jour 6, confirment un plus grand stress métabolique chez la vache, les niveaux de BHBA, acides biliaires et cholestérol étant plus élevés et le niveau de glucose plus bas chez celles-ci. Un total de six échantillons a été utilisé pour le séquençage d’ARN et des analyses bio-informatiques ont été effectuées. Plusieurs gènes et voies de signalisation ont présenté des différences entre les deux groupes d’animaux incluant le cycle cellulaire et la production d’hormones. Une confirmation des résultats par PCR en temps réel a été faite, mais la grande variation intragroupe a nui à l’obtention de résultats significatifs. Conjointement, une culture primaire de cellules de la granulosa a été réalisée pour évaluer l’effet des acides biliaires sur la stéroïdogenèse suite à la détection d’une plus grande quantité de ceux-ci chez la vache laitière. La présence d’acide biliaire dans la culture cellulaire cause une diminution de l’accumulation d’estradiol ainsi que de l’expression des gènes CYP19A1 et CYP11A1. Les résultats présentés dans ce mémoire indiquent une différence potentielle au niveau métabolique et moléculaire des follicules dominants entre la vache laitière et la génisse pouvant avoir une responsabilité dans la diminution de l’efficacité reproductive observée chez la vache laitière. / Over the last fifty or more years, genetic selection has been employed to improve milk production in dairy cattle. This selection was made at the expense of reproductive performance. The observed decrease in fertility does not occur in heifers with the same genetic merit. The enormous milk production and the metabolic challenge that accompany it have a negative impact on the reproductive efficiency due to the metabolic stress of lactation. The purpose of the study was to gain a better knowledge of the molecular and metabolic difference between the two groups of animals in order to better understand the pathogenesis of infertility in dairy cows. To do this, the follicular wave of twelve lactating cows (30-50 days in milk; N = 12) and ten heifers (N = 10) were synchronized by ultrasound guided follicle ablation and by hormonal treatment with injection of prostaglandin-F2α and insertion of a progesterone implant. Follicular fluid and granulosa cells of the dominant follicle were aspirated on day 6. The metabolic indicators BHBA, total bile acids, cholesterol and glucose, were measured in the animals from the blood samples also taken on day 6 confirming greater metabolic stress in the cows when compared to the heifers. A total of six samples were used for RNA sequencing and bioinformatics analyses were performed. Several genes and signaling and cellular function pathways were shown to differ between the two groups of animals, including the cell cycle signaling pathway and hormone production pathway. A confirmation of the results by real-time PCR was undertaken, but the great intragroup variation obviated significant results. In the second set of experiments, primary culture of granulosa cells was conducted to evaluate the effect of bile acids on steroidogenesis to further explore the larger amount of the bile acids in the dairy cows when compared to heifers. The results demonstrate a difference in the metabolic status of the animals; BHBA, total bile acids and cholesterol being higher and glucose being lower in the dairy cow relative to the heifer. Presence of bile acids in the granulosa cell culture caused a decrease in expression of CYP19A1, CYP11A1 and estradiol accumulation. The differences at the metabolic and molecular level of the dominant follicles between dairy cows and heifers may be implicated in the reduced reproductive efficiency of the dairy cows.