Les longs ARN non codants (lncRNAs) sont définis comme des transcrits de plus de 200nt et n'ayant pas de potentiel codant. Des études récentes ont démontré que les lncRNAs pouvaient être impliqués dans la régulation de la transcription, de la traduction, de la différenciation cellulaire, de l'expression génique, du cycle cellulaire et des modifications de la chromatine. De plus, il a été montré un impact fonctionnel de certains lncRNAs dans le processus de cancérogenèse mais nos connaissances actuelles sur ces molécules dans le cancer, et plus particulièrement dans la leucémie, restent extrêmement limitées. Au cours de cette étude, nous avons analysé l'expression des lncRNAs par RNA-sequencing sur 40 patients atteints de leucémie aiguë myéloblastique (LAM) à caryotype normal. Parmi les 11065 lncRNAs exprimés dans nos échantillons, nous avons identifié une signature de lncRNAs associée à la mutation de NPM1. Afin de mettre en évidence les fonctions putatives des lncRNAs sélectionnés, nous avons utilisé un algorithme de prédiction d'interaction protéine/ARN. De manière intéressante, plus de la moitié des lncRNAs présentent des sites d'interactions potentiels à SUZ12, une sous unité du complexe PRC2 (Polycomb repressive complex 2), connu pour être recruté par des lncRNAs pour la régulation épigénétique de gènes cibles. Par RNA immunoprécipitation (RIP) de SUZ12, nous avons pu démontrer que le lncRNA XLOC_087120 interagissait avec SUZ12. De plus, son expression est anti-corrélée avec celle des gènes voisins codants des histones, suggérant un rôle dans la régulation négative des histones par ce lncRNA. L'impact de la dérégulation de XLOC_087120 sur les histones a été confirmé par des expériences de surexpression et d'inhibition de ce lncRNA dans des lignées de LAM. De plus, même si la mutation NPM1 ne semble pas affecter directement l'expression de ce lncRNA, des expériences d'infection de la forme mutée de NPM1 dans une lignée LAM ont montré que NPM1 pourrait réguler la localisation nucléaire/cytoplasmique de XLOC_087120 et moduler sa fonction de répresseur. En conclusion, ces données suggèrent que les lncRNAs sont des facteurs clés dans la pathogenèse des LAMs. / Long noncoding RNAs (lncRNAs) are defined as RNA transcripts that are larger than 200 nt but do not appear to have protein- coding potential. Recent studies have demonstrated that lncRNAs regulate many processes such as transcription, translation, cellular differentiation, gene expression regulation, cell cycle regulation, and chromatin modification. Cumulative evidence points towards an important role of lncRNAs in cancer initiation, development, and progression. However, our overall knowledge of lncRNAs in cancer, including leukemia, remains extremely limited. In this study, we investigated lncRNA expression by RNA-sequencing in 40 acute myeloid leukemia (AML) patients with normal karyotype. Among 11065 lncRNA expressed in our samples, we identified specific lncRNA signature associated with the presence of NPM1 mutation. To go further into the putative function of these lncRNAs, we used catRAPID Omics algorithm to predict potential protein partners. Interestingly, the majority of the selected lncRNAs contains putative SUZ12 binding sites, a PRC2 (Polycomb Repressive Complex 2) component known to be linked to lncRNAs and to epigenetically regulates target genes. By using SUZ12 RNA Immunoprecipitation, we identify one lncRNA named XLOC_087120 linked to SUZ12. XLOC_087120 is located in a region enriched in histone genes. Pearson correlation showed a significative anti-correlation between XLOC_087120 and histone neighboring coding gene expression suggesting a role of this lncRNA in the regulation of histone genes. The impact on histone genes expression was confirmed by overexpression and inhibition of XLOC_087120 in AML cell lines. Overexpression of NPM1 mutant in an AML cell line showed that NPM1 modulates the nuclear/cytoplasmic localization of XLOC_087120 and consequently its repressive function. Altogether, these data suggest that lncRNAs should be considered as key players in the pathogenesis of acute myeloid leukemias.

Les ARN messagers (ARNm) fonctionnels sont produits au cours d'un mécanisme complexe qui allie la transcription, qui permet la synthèse d'un pré-ARNm, la maturation de ce transcrit et son export. De plus, ces différentes machineries vont devoir faire face à la structure compacte de la chromatine, nécessitant une activité de décondensation/recondensation de la chromatine qui est notamment régulée par les mécanismes épigénétiques. Un très grand nombre de facteurs sont donc requis pour la production des ARNm fonctionnels . Parmi ces facteurs, les protéines Spt6 et Iws1 sont impliquées dans le mécanisme général de la transcription, dans la modulation de la structure de la chromatine et la maturation et l'export des ARNm. Ces travaux de thèse ont permis de caractériser biochimiquement, structuralement et fonctionnellement ces deux protéines, leur complexe et leur interaction avec d'autres effecteurs de la transcription. Ces travaux ont notamment permis de comprendre en termes moléculaires et fonctionnels (i) comment Spt6 est recrutée par l'ARN polyméraseII au cours de la transcription et (ii) comment le complexe Spt6/Iws 1 est formé. Ils ont également permis d'identifier de nouveaux interactants potentiels de Spt6, et notamment le facteur d'élongation de la transcription TFIIS. Ces travaux ont ainsi permis de révéler le rôle essentiel et extrêmement complexe joué par Spt6 et Iws1 lors de la production d'un ARNm, mais également de permettre l'étude future de leur interaction avec d'autres facteurs transcriptionnels. / Production of functional messenger RNA (mRNA) requires a complex mechanism that couples transcription with maturation and export of the mRNA. In addition to this mechanism, chromatin needs to be unwound to allow the transcription machinery access the DNA, this unwinding being also highly regulated. Thus, production of a functional mRNA requires a huge number of factors implicated in these different processes. Among these proteins Spt6 and Iws1 are participating in the mechanism of transcription, chromatin unwinding, and maturation and export of the mRNA. The work carried out during this thesis has enabled the biochemical, structural and functional characterization of these proteins, their complex and their interaction with other effectors of transcription. This work has specifically enabled the molecular and functional characterization (i) of the recruitment of Spt6 by RNA polymerase II and (ii) of the formation of the Spt6/Iws1 complex. Moreover, this work has identified putative new partners of Spt6, not ably the elongation factor TFIIS. Thus, our work has highlighted the essential and complex role of Spt6 and Iws1 during the production of functional mRNA, and has also enabled future studies of the complexes formed by these two proteins with other transcriptional factors.

La spermatogenèse, processus de production des gamètes mâles, représente un modèle physiologique pertinent pour l'étude de la dynamique de la chromatine. En effet, la chromatine de type somatique subit un remodelage drastique en fin de spermatogenèse, lors des étapes post-méiotiques. La chromatine, organisée en nucléosomes, est restructurée par enlèvement massif des histones qui sont remplacées par des petites protéines basiques spécifiques des spermatozoïdes, les protamines. Les mécanismes moléculaires responsables de cette transition structurale de la chromatine sont encore mal connus et constituent le champ d'investigation de notre laboratoire. D'autre part, la programmation de l'expression des gènes doit être finement régulée au cours de la spermatogenèse, afin de permettre l'expression des facteurs qui guideront les transitions structurales de la chromatine en post-méiose. Les marques épigénétiques mises en œuvre pour déterminer le statut d'expression des gènes sont encore mal documentées. Enfin, après fécondation de l'ovocyte par le spermatozoïde, le génome mâle subit à nouveau une restructuration visant à inverser le processus et à rendre la chromatine de type somatique, tout en prenant en compte les informations épigénétiques amenées par le spermatozoïde. Les évènements chromatiniens visant à reprogrammer le génome mâle après fécondation sont eux aussi peu connus. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à décrypter l'action de nouveaux acteurs épigénétiques, tels que des variants d'histones et des modifications post-traductionelles des histones, dans le cadre de la spermatogenèse chez la souris. Je démontre leurs implications lors du remplacement massif des histones en post-méiose, mais également vis-à-vis de la régulation de l'expression des gènes, ainsi que lors du développement embryonnaire précoce après fécondation. / The process of male gametogenesis, called spermatogenesis, represents a relevant physiological model to study chromatin dynamics. Indeed, a drastic chromatin remodeling occurs during the postmeiotic steps of spermatogenesis. The nucleosomal-based chromatin is restructured by massive eviction of histone and subsequent replacement by sperm small basic proteins, the protamines. Molecular mechanisms involved during this structural transition of chromatin are obscure, and constitute the area of investigation of our lab. On the other hand, gene expression program has to be tightly regulated during spermatogenesis, to allow expression of factors that will guide postmeiotic chromatin structural transitions. Implemented epigenetic marks which determined this gene expression program are poorly documented. Finally, the male genome undergoes a new chromatin restructuration after fertilization by an inverted process that lead to a somatic chromatin, while taking into account epigenetic information carried by the spermatozoa. Chromatin events involved in male genome reprogramming after fertilization are also poorly documented. During my PhD thesis, I have been interested in deciphering the role of new epigenetic actors in the context of murine spermatogenesis, as histone variants and histones post-translational modifications. I reveal their involvement in the massive postmeiotic histone replacement, for the regulation of gene expression, and in the early embryonic development.

Cette thèse part de la proposition d\'une rencontre possible entre psychanalyse et génétique médicale par le biais des soins offerts aux enfants porteurs de syndromes génétiques, notamment le syndrome de l\'X fragile. Nous avons trouvé dans les recherches en épigénétique une voie de rapprochement de ces différents champs du savoir. L\'idée selon laquelle l\'environnement est capable de modifier l\'expression des gènes représente la rupture d\'un certain déterminisme génétique autrefois accepté, et ouvre un espace où penser la singularité. Notre travail propose d\'élargir le concept d\'environnement, en y considérant la relation de l\'enfant avec l\'Autre, lieu du langage, comme opérateur de marques sur son corps : marques symboliques, constituées dès le tout début de la rencontre de l\'infans et de ceux qui s\'occupent de lui. C\'est justement dans cet espace d\'échange avec l\'Autre qu\'a lieu l\'émergence d\'un sujet. Nous avons opté pour les concepts de sujet et de transfert pour soutenir l\'articulation de la clinique psychanalytique et de la génétique médicale en ce qui concerne le traitement. Nous avons donc exposé trois cas cliniques issus de notre pratique, d\'enfants traversés par le diagnostic de l\'X fragile afin d\'illustrer de quelle manière les conceptions de sujet et de transfert se reflètent dans la clinique. Tenant compte que la psychothérapie est également prise comme objet d\'étude de l\'épigénétique, et qu\'elle est donc considérée comme un environnement capable de provoquer, voire de renverser des marques épigénétiques, l\'enjeu de notre travail repose sur la proposition suivante : et pourquoi pas la psychanalyse également ? La psychothérapie psychanalytique, ancrée sur le transfert, ne peut-elle pas, elle aussi, laisser des marques sur le petit patient / The current thesis assumes a possible encounter between psychoanalysis and medical genetics based on the treatment applied to children carrying genetic syndromes such as the Fragile X Syndrome. Epigenetic studies are a way to approximate different knowledge fields. The assumption that the environment is able to change gene expression strays from the genetic determinism we once believed and opens the way for us to reason about singularity. The proposition in the present study lies on expanding the concept of environment, by taking into consideration the relation between the child and the Other in the environment in question, as well as the place of language as the operator marking the childs body. These symbolic marks start emerging in the first encounter between the infans and caregivers. The subject emerges precisely 3 within an environment of exchanges that is set with the Other. The concepts of subject and transference were chosen to support the treatment articulation between psychoanalytic clinic and medical genetics. Thus, the present study reports three clinical cases followed by the authors, which involved children diagnosed with fragile X syndrome. These cases illustrate how the aforementioned concepts affect the clinical practice. Since psychotherapy has also been taken as the object of epigenetic studies, and as it is considered an environment able to cause, and even reverse, epigenetic marks, the current study relies on the following proposition: why not psychoanalysis as well? Can the psychoanalytic psychotherapy, anchored in the concept of transference, leave marks on the little patient too?

Les éléments transposable (ET) sont des séquences d'ADN qui ont la capacité de se déplacer au sein des génomes. Pour contrebalancer les effets négatifs liés à l'activité des ET, il existe chez leurs hôtes des mécanismes régulant l'activité de transposition. Une fois qu'un ET est régulé, l'accumulation progressive de mutations dans sa séquence conduit fatalement à la perte définitive de son activité de transposition. J'ai cherché au cours de cette thèse à mieux comprendre le succès et le maintien de ces séquences répétées, avec d'une part l'étude des transferts horizontaux (TH) d'ET, un moyen d'échapper aux mécanismes de régulation , et d'autre part l'étude de leur régulation. Dans la première partie de ma thèse, je me suis intéressé à l'étude des TH entre deux espèces proches de drosophiles. Dans cette étude, j'ai développé une nouvelle méthode bioinformatique permettant la détection de séquences transférées horizontalement entre deux génomes eucaryotes qui m'a permis détecter de nombreux TH d'ET. Ce travail m'a aussi conduit à développé une nouvelle méthode de contrôle du taux de faux positifs moyen applicable aux tests multiples unilatéraux. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'ai étudié la régulation des ET par la voie des petits ARN, un mécanisme de l'ARN interférence. Dans cette étude, j'ai analysé des données de séquençage de petits ARN, ainsi que d'ARN totaux issues de différentes populations de D. simulans. Ce travail a conduit au développement d'un pipeline d'analyse permettant d'étudier des différences d'expression entre des séquences répétées ainsi que d'une nouvelle procédure de contrôle qualité de ce type de donnée / Transposable elements (TEs) are repeated DNA sequences that are able to move (transpose) within their host genome. To counteract the negative effects of their TEs, regulation mechanisms of the TE transposition are present in the host genome. Once a TE is regulated, the progressive accumulation of mutations in its sequence will inevitably lead to the definitive loss of its transposition capacity. My work during this thesis is was to better understand the succss and the maintaining of these peculiar repeated sequencest, with the study of horizontal transfers (HTs) of TEs enabling them to escape host regulation mechanisms, and the study of this regulation. The first part of my thesis concerns the study of HTs between two closely related drosophila species. I have developed a new bioinformatic method for the detection of HTs between two eukaryotic genomes. The development of this method brought me to work on the unilateral multiple testing problematic for which I have developed a new procedure to control the expected false discovery rate (FDR). The second part of my thesis focuses on the regulation of TEs by the small RNA pathway, an RNA interference mechanism. For this study, I have analyzed sequencing data of small RNAs and total RNAs. For this work, I have developed an analysis pipeline, to study differences of expression between repeated sequences. Some features of the small RNA dataset required the development of a new procedure to parse them. This procedure was extended and implemented in a software to be used for the quality control of next generation sequencing data

Ce travail de thèse reposait sur l’hypothèse que la variabilité génétique des protéines « cibles » des médicaments immunosuppresseurs de la famille des inhibiteurs de la calcineurine (ICN ; ciclosporine et tacrolimus) pourrait expliquer une partie de la variabilité observée dans leur efficacité et toxicité. Une revue de la littérature nous a permis de lister un panel de variants génétiques au sein de la voie de la calcineurine, considérés comme étant de bons candidats pour des études en transplantation. Ces variants n’ont pas été associés au risque de rejet aigu ou d’infection grave dans une étude incluant 381 patients transplantés rénaux suivis durant un an après la transplantation. La variabilité pharmacodynamique des ICN a ensuite été explorée au travers des régulations épigénétiques. Une analyse de la méthylation de l’ADN après exposition médicamenteuse a été menée sur deux modèles. Premièrement, la lignée cellulaire JURKAT a été utilisée pour développer la méthode d’immunoprécipitation de l’ADN méthylé (MeDIP). Chez des souris traitées par ciclosporine et tacrolimus durant 3 mois, nous avons ensuite isolé les cellules cibles des médicaments, les lymphocytes T CD4 puis, après immunoprécipitation de l’ADN méthylé et analyse par séquençage pangénomique haut débit (MeDIP-seq, séquençeur Ion Proton), nous avons recherché les régions du génome présentant des différences de méthylation induites par le traitement. L’analyse différentielle bio-informatique a été menée à l’aide des outils SAMtools (Li et col., 2009), BEDtools (Quinlan and Hall, 2010), MACS2 (Zhang et col., 2008) et Diffbind (Stark and Brown, 2011 - Bioconductor). Sur l’ensemble du génome, nous n’avons identifié que 24 régions présentant un niveau de méthylation modifié par l’exposition au tacrolimus. Le promoteur du gène Calm2, codant pour l’isoforme 2 de la calmoduline, semble être davantage méthylé chez les souris traitées. Ces résultats préliminaires semblent prometteurs pour la découverte de biomarqueurs épigénétiques de la réponse thérapeutique aux immunosuppresseurs. / Inter-individual genetic variation might account for diverse efficacy and toxicity of calcineurin inhibitors (cyclosporin and tacrolimus). In particular, some variants located within genes coding for proteins of the calcineurin pathway can explain part of this variability. In this manuscript, a panel of candidate genes was selected based on bibliographic review and tested in a pharmacogenetics study encompassing 381 renal transplants followed for one year after surgery. None of these candidates was associated with the acute rejection or serious infection risks. Furthermore, the pharmacodynamic variability of these drugs was also investigated, exploring the use of epigenomics profiling as proximal readout of the calcineurin inhibition treatment. In particular, we investigated the impact of drug exposure on DNA methylation in two experimental models. Methylated DNA immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing (MeDIP-seq, Ion Proton technology) was deployed in JURKAT cell line, used as in vitro model, and in CD4 T lymphocytes isolated from mice treated with either cyclosporin or tacrolimus for three months. After sequencing, the differentiated methylated regions caused by drug exposure were analyzed. Bioinformatics analyses were performed using SAMtools (Li et al., 2009), BEDtools (Quinlan and Hall, 2010), MACS2 (Zhang et al., 2008) and Diffbind (Stark and Brown, 2011 - Bioconductor). Overall, the genome-wide analysis revealed only 24 regions with a differentiated enrichment in DNA methylation after three month-tacrolimus treatment, indicating a targeted effect of these treatments on a subset of key genes. Of note, CALM2 promoter, coding for the calmodulin isoform 2 protein, showed significant hypermethylation in tacrolimus-treated mice. These preliminary results corroborate the interest in using DNA methylation as promising approach to identify candidate biomarkers for therapeutic drug monitoring in calcineurin inhibitor treatments.

Dans les cellules eucaryotes, la réponse aux lésions de l'ADN s'accompagne d'une réorganisation de la chromatine. Cette structure, associant l'ADN aux protéines histones, est porteuse de l'information épigénétique, qui définit l'identité cellulaire. Cependant, nos connaissances concernant les mécanismes impliqués dans la réorganisation de la chromatine dont l'intégrité structurale et fonctionnelle a été menacée par un stress génotoxique sont encore limitées, en particulier dans les cellules humaines. Au cours de ma thèse, je me suis donc intéressée à cette thématique en me concentrant sur l'étude de la dynamique des variants de l'histone H3 et de leurs chaperons associés après dommages UVC. En combinant une technologie innovante de suivi spécifique des histones parentales ou néo-synthétisées à des techniques de pointe d'induction de dommages locaux dans l'ADN, j'ai ainsi mis en évidence que le chaperon HIRA (Histone Regulator A) est recruté tôt aux sites de lésions où il stimule l'incorporation locale de nouveaux variants H3.3 et assure la reprise de la transcription après réparation des dommages UVC. Nous avons aussi démontré que les anciennes histones sont initialement redistribuées dans la chromatine autour des sites de lésions par un mécanisme faisant appel au facteur de détection des dommages DDB2 (DNA Damage Binding protein 2). A plus long terme, des histones parentales " reviennent " dans les régions de chromatine en cours de réparation où elles se mélangent aux nouvelles histones incorporées. Le " retour " d'histones préexistantes contribuerait ainsi au maintien de l'intégrité de l'information épigénétique véhiculée par la chromatine avant stress génotoxique. / In eukaryotic cells, the DNA damage response involves a reorganization of chromatin structure. This structure, in which DNA is associated with histone proteins, conveys the epigenetic information, which is critical for cell identity. However, we are still far from understanding the mechanisms underlying chromatin dynamics in response to DNA damage, which challenges both the structural and functional integrity of chromatin architecture. During my PhD, I thus decided to explore this issue in human cells, by deciphering the dynamics of histone H3 variants and their dedicated chaperones in response to UVC lesions. By combining local UVC irradiation with an innovative technology that allows specific tracking of parental and newly synthesized histones, I revealed that the histone chaperone HIRA (Histone Regulator A) is recruited early to UVC-damaged chromatin regions, where it promotes local deposition of new histone H3.3 variant and facilitates transcription recovery upon repair completion. We also demonstrated that old H3 histones are initially redistributed around the damaged chromatin zone, this conservative redistribution requiring the UVC damage sensor DDB2 (DNA Damage Binding protein 2). Later in the repair process, most parental histones recover and mix with newly deposited histones in repairing chromatin regions. The recovery of pre-existing histones may contribute to preserve the integrity of the epigenetic information conveyed by chromatin before genotoxic stress.

La symbiose légumineuse/rhizobium résulte en la formation d’un nouvel organe racinaire, le nodule, au sein duquel une induction coordonnée et massive de milliers de gènes a lieu. Plusieurs gènes contrôlant la méthylation de l’ADN sont régulés de façon spatiale au sein des nodules de Medicago truncatula, dont notamment un gène codant pour une déméthylase, DEMETER (DME), fortement exprimé dans la zone de différenciation. Ici, nous montrons que MtDME est essentiel pour le développement du nodule et qu’il régule l’expression de 1425 gènes, dont certains essentiels pour la différenciation des cellules de plantes et des bactéries. Une approche de séquençage bisulfite couplée à une capture génomique nous a permis d’identifier 474 régions qui sont différentiellement méthylées au cours du développement nodulaire, comportant notamment des gènes codant pour des peptides NCRs (Nodule-specific Cysteine-Rich). La diminution de l’expression de MtDME par ARN interférant mène à l’hyperméthylation et à la down-régulation de 400 gènes, la plupart d’entre eux étant associés à la différenciation du nodule. Une reprogrammation massive de l’expression génique via la déméthylation de l’ADN représente donc un nouveau mécanisme épigénétique qui contrôle une étape clé de l’organogenèse des nodules indéterminés durant l’interaction symbiotique. / The legume-Rhizobium symbiosis leads to the formation a new organ, the root nodule, involving coordinated and massive induction of specific genes. Several genes controlling DNA methylation are spatially regulated within the Medicago truncatula nodule, with notably a demethylase gene, DEMETER (DME), mostly expressed in the differentiation zone. Here, we show that MtDME is essential for nodule development and regulates the expression of 1425 genes, certain critical for plant and bacterial cell differentiation. Bisulphite sequencing coupled to genomic capture enabled the identification of 474 regions that are differentially methylated during nodule development, including notably Nodule-specific Cysteine-Rich peptide genes. Decreasing DME expression by RNA interference led to hypermethylation and concomitant downregulation of 400 genes, most of them associated with nodule differentiation. Massive reprogramming of gene expression through DNA de-methylation is a new epigenetic mechanism controlling a key stage of indeterminate nodule organogenesis during symbiotic interactions.

La mutation LMNA H222P est responsable de dystrophie musculaire d’Emery Dreifuss autosomale dominante (DMED-AD). Les patients atteints de DMED-AD souffrent d’une dystrophie musculaire et de cardiomyopathie dilatée. Les mécanismes moléculaires impliqués dans cette pathologie sont encore peu connus. Dans mes travaux de thèse, je me suis servie de cellules souches pluripotentes murines ainsi que de souris portant la mutation LMNA H222P afin d’étudier une approche thérapeutique potentielle. L'échocardiographie des souris LMNA H222P in utero révèle une dilatation des cœurs embryonnaires dès E13.5, ce qui indique une origine développementale de la maladie. La différenciation cardiaque des cellules souches pluripotentes murines est altérée dès le stade mésoderme. Aussi, les niveaux d’expression de Mesp1, snail1 et twist, gènes impliqués dans la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) sont diminués dans les cellules mutées en comparaison avec les cellules sauvages en cours de différenciation. L'immunoprécipitation de la chromatine dans les cellules différenciées révèle une diminution spécifique de la marque d'histone H3K4me1 sur des régions régulatrices de Mesp1 et Twist. L'inhibition de LSD1, une déméthylase spécifique de H3K4me1 rétablit le taux de la marque H3K4me1 sur les régions génomiques étudiées dans les cellules mutées. De plus, la baisse de LSD1 améliore la contraction des cardiomyocytes différenciés obtenus à partir des cellules souches embryonnaires portant la mutation LMNA H222P. L'inhibiteur de LSD1, utilisé dans les essais cliniques en cancérologie, pourrait être une molécule thérapeutique potentielle pour le traitement des laminopathies à phénotype cardiaque. / The LMNA H222P missense mutation in autosomal dominant Emery-Dreifuss muscular dystrophy patients is responsible for a muscular dystrophy and dilated cardiomyopathy. The molecular mechanisms underlying the origin and development of the pathology are still unknown. Herein, we used mouse pluripotent stem cells as well as a mutant mouse, all harboring the LMNA H222P mutation, to investigate potential therapeutic approaches. Echocardiography of LMNA H222P mice in utero revealed dilatation of heart as early as E13.5, pointing to a developmental origin of the disease. Cardiac differentiation of mouse pluripotent stem cells was impaired as early as the mesodermal stage. Expression of Mesp1, a mesodermal cardiogenic gene as well as snail1 and twist, involved in epithelial-mesenchymal transition (EMT) of epiblast cells, was decreased in mutated cells when compared to wild type in the course of differentiation. In turn, cardiomyocyte differentiation was impaired. Chromatin immunoprecipitation assays of the H3K4me1 epigenetic mark in differentiating cells revealed a specific decrease of this histone mark on regulatory regions of MesP1 and Twist. Downregulation or inhibition of LSD1, that specifically demethylates H3K4me1, rescued the epigenetic landscape in mutated cells. In turn downregulation of LSD1 rescued contraction in cardiomyocytes differentiated from LMNA H222P pluripotent stem cells. Our data point to LSD1 inhibitor, used in clinical trials in cancerology, as potential therapeutic molecule for laminopathies with a cardiac phenotype.

Les peptides antimicrobiens (PAMs) sont des effecteurs de l'immunité innée et exercent leur activité microbicide sur un spectre de microorganismes. Au niveau de l'intestin, leur sécrétion est directement impliquée dans les processus homéostatiques existant entre un hôte et son microbiote. Ces dernières années, plusieurs études ont démontré une corrélation entre le niveau d'expression des PAMs et la susceptibilité des individus à différentes pathologies. Les PAMs peuvent être exprimés constitutivement ou de manière inductible. Dans les deux cas, les mécanismes de régulation (épi)génétique pour contrôler leur expression sont méconnus.Le but de ces travaux de thèse a été d'étudier la composante (épi)génétique des régulations contrôlant l'expression des gènes codant les PAMs. Utilisant un modèle de cellules épithéliales intestinales humaines exposées à des molécules inhibitrices de l'activité d'enzymes modifiant la chromatine, et stimulées par la bactérie Escherichia coli, nous avons identifié l'importance du processus d'acétylation dans l'expression des ces gènes. Nous avons montré que l'inhibition des enzymes de la famille des histones déacétylases augmente significativement le niveau d'induction des gènes antimicrobiens comme la béta-défensine-2, sans impacter celui des gènes pro-inflammatoires comme l'interleukine 8. Enfin, nous avons étudié le mécanisme moléculaire sous-jacent à cette observation, notamment le rôle du facteur de transcription NF- B et celui de l'histone acétyltransférase p300. Ces travaux démontrent l'existence d'un mécanisme (épi)génétique permettant de réguler différentiellement le niveau d'induction des gènes antimicrobiens et pro-inflammatoires. / Antimicrobial peptides (AMPs) are conserved molecules of the innate immune system and actively kill a wide variety of microorganisms. In the intestine AMPs secreted by the epithelium protect against pathogens and support homeostasis with the microbiota. Their importance becomes clear, as their expression has been correlated with susceptibility to infection and a multitude of severe pathologies. Some AMPs are expressed constitutively, while others are inducible. The regulation of inducible AMPs expression is widely undiscovered. The role of chromatin remodeling and histone modifications, as an additional regulatory level to transcription factor activation, in the expression of inducible genes is becoming more and more clear. The aim of this work was to investigate the (epi)genetic mechanisms, which are involved in the regulation of AMPs gene expression in the intestine. By the use of specific inhibitors of chromatin modifying enzymes, in an in vitro model of intestinal epithelial cells challenged with Escherichia coli strains, we discovered the importance of acetylation in the regulation of these genes. Inhibition of histone deacetylase enzymes significantly enhanced the bacteria-induced expression of the beta-defensin-2 and other AMPs, while the expression of the interleukin 8 and other inflammatory genes was not influenced. Furthermore, we detailed the molecular mechanism, especially involvement of the transcription factor NF-κB and the histone acetyltransferase p300 in this observation. This discovery presents a mechanism of (epi)genetic enhancement of AMPs expression, dissociated from the pro-inflammatory response.