L'épissage alternatif des pré-ARN messagers est un mécanisme qui permet de générer une très grande diversité protéique chez les eucaryotes supérieurs. La sélection des sites d'épissage permet ainsi de produire certains isoformes protéiques plutôt que d'autres dans des conditions précises. Cette modulation implique généralement la participation d'une multitude de facteurs aux propriétés parfois synergiques et/ou antagonistes. Dans le cas du pré-ARN messager hnRNP A1, au moins trois éléments distincts renforcent l'exclusion de l'exon 7B. Par contre, l'élément intronique conservé de 38 nt (CE9) situé en aval de l'exon 7B permet la répression du site d'épissage 3', ce qui entraînerait l'inclusion de l'exon 7B. La portion 5' de l'élément CE9 est liée par la protéine SRp30c et cette interaction est importante pour permettre l'activité de CE9 in vitro. Afin de déterminer les composantes essentielles à l'activité de répression de SRp30c, des sites de liaison de haute affinité pour cette protéine ont été identifiés à l'aide de la procédure"SELEX". Les résultats obtenus indiquent que plusieurs sites de haute affinité reproduisent l'activité de l'élément CE9 complet dans un essai d'épissage où deux sites d'épissage 3' sont en compétition pour un seul site d'épissage 5'. De plus, les résultats suggèrent une contribution de la portion 3' de CE9, en plus de la partie 5', pour la liaison de la protéine SRp30c. En utilisant la séquence complète de CE9 pour effectuer une chromatographie d'affinité, la protéine hnRNP UPTB a été isolée et identifiée par spectrométrie de masse. Cependant, nous avons été surpris de constater que la protéine recombinante PTB agit comme activateur du site d'épissage 3' en diminuant l'activité de répression de CE9. Ces résultats suggèrent donc un nouveau rôle pour la protéine PTB, c'est-à-dire comme anti-répresseure de l'activité d'inhibition de SRp30c. PTB pourrait donc être un nouveau facteur capable de contrôler l'épissage alternatif du pré-ARN messager de hnfP A1.

Le carcinome hépatocellulaire figure parmi les cancers les plus meurtriers et, encore en 2015, les infections aux virus de l'hépatite B et C sont en tête de lice des principales causes d'apparition de cancer du foie. En effet, 80% des cas de carcinomes hépatocellulaires sont attribuables à une infection virale par un de ces deux agents pathogènes. D'un point de vue épidémiologique, le carcinome hépatocellulaire n'est pas celui qui frappe le plus d'individus en Amérique du Nord. En effet, seulement une personne sur 264 sera affectée par ce cancer. Toutefois, il est important de l'étudier en raison de son faible taux de survie, ce qui le classe en cinquième place des cancers les plus meurtriers. Dernièrement, les recherches font mention des modifications dans l'épissage alternatif comme mécanisme d’apparition de plusieurs types de cancer, notamment les cancers du sein, de l'ovaire et de la prostate. C'est pour cette raison que nous avons investigué l'implication des virus de l'hépatite B et C dans l'épissage alternatif de gènes cellulaires, afin de mettre à jour un nouveau mécanisme de carcinogénèse utilisé par les oncovirus pour transformer leurs cellules hôtes. L'étude présentée dans ce mémoire rapporte des changements dans l'épissage alternatif de plusieurs gènes cellulaires, lorsque l’on évalue les patrons d’épissage alternatif des transcrits provenant d’analyse de séquençage d’ARN à haut débit de tumeurs du foie comparativement à des tissus hépatiques sains. Ces analyses ont permis de déterminer certains changements attribuables à la présence de chacun des deux virus hépatotropiques au niveau de l’épissage alternatif, et d’identifier certains changements qui pourraient impliquer la transformation du tissu sain en tissu cancéreux. Il serait intéressant de faire une validation des effets directs d’une protéine virale du virus de l’hépatite B, la protéine trans-activatrice HBx, et de vérifier si la présence de HBx en cellule serait responsable de changements au niveau de l’épissage alternatif de gènes impliqués dans le processus carcinogénique.

Résumé : INTRODUCTION : Les protéines doivent se retrouver dans le bon compartiment cellulaire afin de pouvoir exercer leurs fonctions. Une fois synthétisées dans le cytoplasme, les protéines se déplacent à travers les différents compartiments cellulaires, guidés par des signaux de ciblage protéique. Des modifications post-traductionnelles jouent un rôle dans la régulation et le contrôle dynamique de la localisation des protéines. Des exemples dans la littérature indiquent que cette régulation existe également au niveau pré-traductionnel. Ce projet cherche à investiguer cette régulation pré-traductionnelle sur les motifs d’import et d’export nucléaires choisi comme signaux modèles. A l’aide de la bio-informatique, nous caractérisons cette régulation pré-traductionnelle, pour ensuite analyser de façon quantitative le niveau du contrôle de l’inclusion de ces motifs dans les transcrits en considérant des données de RNA-seq. MÉTHODE : Des données du transcriptome humain ont été regroupées dans une base de données locale MySQL. Une curation extensive de bases de données publiques a permis d’identifier les motifs d’import et d’export nucléaires, validés expérimentalement. Des scripts dans les langages Python et PHP ont été créés afin d’interroger la base de données et d’implémenter les algorithmes. Par la suite des ensembles de données de RNA-seq ont été analysés pour quantifier le niveau d’inclusion de ces motifs. RÉSULTATS : La majorité de ces motifs varie pour les gènes dont seulement certaines isoformes contiennent ce motif. Nous avons pu déterminer la distribution de la position des motifs chez l’humain, et caractériser quatre différents types de régulation pré-traductionnelles pour ces motifs. Ces catégories sont : les sites d’initiation et de terminaison différentiels de transcription /traduction, l’épissage (d’introns/d’exons) et le décalage du cadre de lecture. L’index d’inclusion du motif (MII) varie pour les gènes à travers différents tissus d’un même ensemble de données et varie également dans des tissus cancéreux. Certains gènes produisent des isoformes dont le MII est tissu-spécifique. CONCLUSION : La régulation pré-traductionnelle de l’inclusion de motifs de ciblage d’import et d’export nucléaires joue un rôle important sur la localisation de la protéine résultante. Les données de RNA-seq ont abouti à une analyse quantitative sur ces motifs dans différents tissus normaux et cancéreux. / Abstract : INTRODUCTION: Proteins have to be in the right compartment in order to perform their functions. Once synthesized in the cytosol, proteins are guided by sorting signals as they move through different subcellular compartments. Post-translational modifications play a role in the regulation and dynamic control of protein localization. Some examples in the literature show that this regulation also exist at the pre-translational level. The purpose of this research is to investigate this regulation on nuclear import and export motifs, chosen as model signals. Using bioinformatics, we characterize this pre-translational regulation then using RNA-seq data, perform a quantitative analysis on the level of motif inclusion among transcripts. METHODS: Data of the human transcriptome was put in MySQL in house. For this study, we used experimental data. Extensive manual curation was performed on nuclear import and export motifs that were experimentally validated and obtained from public databases. In order to interrogate the database and implement the algorithms, scripts in Python and PHP were used. RNA-seq data were used and analyzed in order to quantify the level of inclusion of these motifs. RESULTS: The majority of these motifs are only present in a subset of the coding isoforms of the genes. The position distribution of these motifs in the human proteome was determined. We characterized four different types of pre-translational regulation for alternative motifs. The categories a re: differential initiation and termination sites of transcription/translation, splicing (of introns/exons) and frameshift mutation. Genes have a motif inclusion index (MII) that varies among different types of tissues within the same dataset and varies as well in cancer tissues. Some genes produce isoforms with MII that are tissue-specific. CONCLUSION: Pre-translational regulation plays an important role in the inclusion of nuclear import and export motifs and the localization of proteins containing them. Quantitative analyses showing the behaviour of the motifs in different types of normal and cancer tissues were performed with RNA-seq data.

Le virus Epstein-Barr est un des virus dotés de propriétés oncogéniques. Ceci est inquiétant car le virus est présent sous forme d’infection latente dans 95% de la population adulte au niveau mondial. Bien que ce virus soit associé surtout aux lymphomes, d’autres types de cancer sont aussi connus par leur association à cette infection tels que le carcinome gastrique. En fait, 10% de tous les cas de carcinome gastrique sont associés à la présence du virus Epstein-Barr. Plusieurs protéines du virus ont été étudiées individuellement afin d’établir leurs propriétés oncogéniques. Parmi celles-ci, la protéine virale EBNA1 joue un rôle important au niveau de la carcinogénèse et son expression est détectée au niveau des tissus gastriques cancéreux associés à l’infection par le virus Epstein-Barr. Des études réalisées au cours de ces dernières années montrent la relation entre un patron aberrant de l’épissage alternatif des ARN messagers et différents types de cancer, comme le cancer du sein et de la prostate. Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire visent à établir si le virus Epstein-Barr est capable de changer le patron d’épissage alternatif au niveau des tissus cancéreux de l’estomac. L’utilisation de données de séquençage à haut débit fait sur des tissus cancéreux et tissus sains d’estomac (infectés ou non par le virus Epstein-Barr) permettra d’estimer les changements au niveau du patron d’épissage alternatif en relation à l’état des tissus et de la présence du virus Epstein-Barr. Les résultats obtenus nous montrent que l’épissage alternatif de plus de 500 gènes est altéré lorsque le virus est présent. Parmi ces gènes plusieurs codent pour des facteurs d’épissage, des facteurs de transcription, et des suppresseurs de tumeurs qui pourraient être impliqués dans le processus de développement du cancer. Finalement, nos résultats montrent que le patron d’épissage alternatif d’une cellule est modifié lorsque celle-ci est infectée par le virus Epstein-Barr ou qu’elle exprime une de ses protéines virales EBNA1, et ces altérations touchent plusieurs gènes impliqués dans des processus biologiques et qui semblent favoriser le développement du cancer.

Les introns sont des portions de gènes transcrites dans l’ARN messager, mais retirées pendant l’épissage avant la synthèse des produits du gène. Chez les eucaryotes, on rencontre les introns splicéosomaux, qui sont retirés de l’ARN messager par des splicéosomes. Les introns permettent plusieurs processus importants, tels que l'épissage alternatif, la dégradation des ARNs messagers non-sens, et l'encodage d'ARNs fonctionnels. Leurs rôles nous interrogent sur l'influence de la sélection naturelle sur leur évolution. Nous nous intéressons aux mutations qui peuvent modifier les produits d'un gène en changeant les sites d'épissage des introns. Ces mutations peuvent influencer le fonctionnement d'un organisme, et constituent donc un sujet d'étude intéressant, mais il n'existe actuellement pas de logiciels permettant de les étudier convenablement. Le but de notre projet était donc de concevoir une méthode pour détecter et analyser les changements des sites d'épissage des introns splicéosomaux. Nous avons finalement développé une méthode qui repère les évènements évolutifs qui affectent les introns splicéosomaux dans un jeu d'espèces données. La méthode a été exécutée sur un ensemble d'espèces d'oomycètes. Plusieurs évènements détectés ont changé les sites d’épissage et les protéines, mais de nombreux évènements trouvés ont modifié les introns sans affecter les produits des gènes. Il manque à notre méthode une étape finale d'analyse approfondie des données récoltées. Cependant, la méthode actuelle est facilement reproductible et automatise l'analyse des génomes pour la détection des évènements. Les fichiers produits peuvent ensuite être analysés dans chaque étude pour répondre à des questions spécifiques. / Introns are portions of genes transcribed into messenger RNA, but removed during RNA splicing. In eukaryotes, they are called spliceosomal introns as they are removed by spliceosomes. Introns allow many important processes such as alternative splicing, nonsense-mediated decay and functional-RNA coding. These roles leads to the question of the influence of natural selection on evolution of introns. We focus on mutations that are able to change gene products by modifing introns splice sites. These mutations seems to be an interesting topic as they can affect proteins, but there is currently no software to study them properly. The aim of our project was to design a method to detect and analyze changes in splice sites of spliceosomal introns. We finally developed a method that locates the evolutionary events on splice sites of spliceosomal introns in a given species set. The method was performed on a set of oomycetes. Several detected events change splice sites and proteins, but there is also many events that seems to modify introns without affecting gene products. Our method lacks a final step for thorough analysis of the collected events. However, the current method is easily reusable and automates genome analysis for the detection of events. The resulting files can then be analyzed in each study to answer specific questions.

Lors de la transcription de gènes, il y a production d'un pré-ARN messager qui subira plusieurs étapes de maturation pour former l'ARN messager (ARNm) pouvant coder pour une protéine. Une de ces étapes est l'épissage qui consiste à exciser des portions (appelés les introns) pour juxtaposer les autres séquences (les exons), formant ainsi l'ARNm.Lors de l'épissage alternatif, un exon peut parfois être excisé menant à la formation d'un autre isoforme d'ARNm, donc possiblement d'une autre protéine, à partir d'un seul gène. Il est maintenant estimé que plus de 97% des pré-ARNm humains multi-exoniques subissent l'épissage alternatif, permettant ainsi une augmentation considérable de la quantité de protéines codées par les 30 000 gènes humains. Certaines des protéines produites par épissage alternatif peuvent avoir des activités très différentes, voire antagonistes. Ceci est souvent le cas dans l'apoptose, soit la mort cellulaire programmée. Le gène bcl-x, par exemple, peut mener à la formation de deux isoformes majoritaires. Lorsque le site d'épissage 5' proximal est utilisé, il y a formation de Bcl-x[indice inférieur L], codant pour une protéine ayant une activité anti-apoptotique, donc favorisant la survie de la cellule. Par contre, lorsque le site d'épissage 5' distal est utilisé, il y a formation d'un ARNm ayant perdu un exon de 189 nucléotides (nt) qui code pour Bcl-x[indice inférieur s], qui favorisera l'apoptose. L'épissage alternatif de ce pré-ARNm, comme les autres, est évidement bien contrôlé par des séquences présentes sur l'ARN, des facteurs protéiques liant ces séquences et des signaux cellulaires régulant l'activité de ceux-ci. Ma thèse consistait à analyser ces trois aspects et mon travail a mené à la découverte de deux protéines liant le pré-ARNm de bcl-x afin de réguler son épissage, ainsi que d'une région nécessaire à la signalisation cellulaire par la protéine kinase C (PKC). Au début, j'ai aidé à l'identification des hnRNP F et H qui lient une région riche en guanidine, nommée B2G, présente dans l'exon alternatif. Ces protéines lient cet élément et ainsi augmenterait la formation de l'isoforme Bcl-x[indice inférieur s]. Ces résultats sont présentés en annexe. Par la suite, j'ai identifié une région contenant deux éléments antagonistes, soit B1AC et B1u, située 10 nt en amont du site Bcl-x[indice inférieur s]. B1AC augmente l'utilisation de ce site, tandis que B1u fait le contraire, par la liaison de hnRNP K. Cette protéine est souvent fortement exprimée dans certains types de cancer, en accord avec son activité d'inhibition de l'isoforme pro-apoptotique. Ceci est présenté dans la première partie de ma thèse. La deuxième section de ma thèse consiste à l'identification d'une grande région nommée SB1 (361 nt) située au début de l'exon 2. De façon basale, cet élément inhibe le site Bcl-x[indice inférieur s]. Cependant, lors du blocage de l'activité de la PKC par la staurosporine, l'inhibition est perdue entrainant ainsi une forte augmentation de cet isoforme. L'inhibition de la PKC dans les lignées cellulaires cancéreuses n'entraîne pas cet effet sur l'épissage de Bcl-x, suggérant que la voie de signalisation de PKC est déréglée ou non-couplée à la régulation du gène apoptotique Bcl-x dans les cancers. L'avancement de la compréhension de l'épissage alternatif de gènes clés impliqués dans certaines maladies, tel que bcl-x dans le cancer, est primordial pour une meilleure compréhension de celles-ci. Cette thèse présente ma participation dans l'étude de la régulation de l'épissage alternatif de bcl-x .

Les protéines du complexe exon-jonction (WC) régulent l'épissage alternatif du transcrit Bc1-x, ainsi que d'autres transcrits reliés au contrôle de l'apoptose et du cycle cellulaire. L'épissage alternatif du transcrit 8c1-x constitue un événement déterminant pour les choix de vie ou de mort cellulaire en réponse aux stimuli internes ou externes. Les décisions d'épissage s'opérant sur BcI-x aboutissent à la production de deux transcrits majeurs, par utilisation de sites d'épissage 5' en compétition définissant l'exon 2. L'isoforme la plus longue, Bc1-x,, possède une activité anti-apopotique, alors que BcI-xs, amputé des 189 derniers nucléotides de cet exon, présente un potentiel pro-apoptotique. La fonction capitale de ces isoformes antagonistes justifie l'étroite régulation conditionnant leur expression. L'objectif premier de ces travaux de thèse a consisté à identifier des régulateurs protéiques de l'épissage alternatif de BcI-x, afin d'étoffer notre compréhension de cette régulation. L'utilisation d'un criblage à l'ARN interférence a mené à l'implication de plusieurs protéines du complexe exon-jonction (EJC) dans la régulation de cet événement d'épissage. Leur déplétion favorise l'épissage vers une production accrue de l'isoforme pro-apoptotique, corrélée à l'enclenchement de la mort cellulaire programmée. A la différence de leur fonction première au sein de l'EJC, les protéines formant le coeur de l'EJC, soit eIF4A3, 1114 et Magoh, ainsi que les composants s'y associant (RNP51, SAP18 et Acinus), influencent les décisions d'épissage prises sur le pré-ARNm BcI-x, indépendamment des fonctions d'export ou d'initiation du nonsense-mediated decay (NMD) communément associées à l'EJC. Une interaction sur le transcrit est d'ailleurs retrouvée pour la majorité de ces protéines, dans des extraits cellulaires totaux ainsi qu'in vitro. L'investigation des mécanismes moléculaires à l'origine de cette régulation révèlent que les éléments cis impliqués sont distincts, la fonction et la liaison des protéines e1F4A3, Y14 et Magoh étant assurée par un élément 82E, situé en aval du site d'épissage xs, alors que la protéine RNPS1 agirait en liant la portion centrale de l'élément SB1, en amont du site d'épissage xs. Par ailleurs, l'analyse en RT-PCR conduite à moyen débit sur des cellules ayant subi une déplétion de ces facteurs de l'EJC met en évidence des altérations de profils d'épissage concernant une dizaine de transcrits dont la fonction est associée au processus apoptotique. Le premier chapitre de cette thèse relate l'ensemble de ces observations et propose que certains facteurs de l'EJC assureraient une fonction régulatrice sur l'épissage de transcrits participant à l'échafaudage de l'apoptose. La deuxième partie de ces travaux relate les perturbations du cycle cellulaire engendrées par la déplétion de l'ARN hélicase eIF4A3, se traduisant notamment par une accumulation de dommage à l'ADN, ainsi que des défauts de formation de fuseau mitotique. L'analyse en RT-PCR du profil d'épissage de 192 transcrits dont l'ontologie est reliée à la progression du cycle cellulaire met en évidence des variations de l'expression des isoformes produites à partir de plusieurs de ces transcrits, incluant en particulier CDC25B, encodant une phosphatase dont l'activité est cruciale durant la transition G2/M. Les altérations de profil d'épissage retrouvées pour I-IDAC3, une histone déacétylase, et FOXM1, un facteur de transcription régulant de nombreux gènes du cycle cellulaire, pourraient expliquer en partie comment des dommages à l'ADN induisent potentiellement un blocage subséquent en mitose, menant à un processus connu sous le terme de catastrophe mitotique. Mes travaux de thèse suggèrent que plusieurs composants de l'EJC incluant particulièrement la protéine eIF4A3 auraient diversifié leur fonction vers la régulation d'événements d'épissage assurant la coordination entre la progression du cycle cellulaire et la survie. De ce fait, une diminution du niveau intracellulaire de ces facteurs enclenche des perturbations aboutissant ultimement à un arrêt de croissance et la mort cellulaire. [symboles non conformes]

Découvert en 1977, l'épissage est une étape de maturation post-transcriptionnelle consistant à rabouter les exons et éliminer les introns d'un ARN pré-messager. Pour que l'épissage soit correctement pris en charge par l'épisome et ses protéines auxiliaires, différents signaux sont présents le long de la séquence de l'ARN pré-messager. Il est maintenant reconnu que près de la moitié des mutations pathogènes chez l'homme impactent l'épissage, aboutissant à un dysfonctionnement du gène. Il est ainsi indispensable pour les biologistes d'être capables de détecter ces signaux sur une séquence génomique.Cette thèse a donc pour but de concevoir de nouveaux algorithmes permettant d'apporter la puissance de calcul des ordinateurs au service de la biologie de l'épissage. La solution proposée, Human Splicing Finder (HSF), est capable de prédire les trois types de signaux d'épissage à partir d'une séquence quelconque extraite du génome humain. Nous avons évalué l'efficacité de prédiction d'HSF dans l'ensemble des situations associées à des mutations pathogènes pour lesquelles il a été démontré expérimentalement leur impact sur l'épissage et par rapport aux autres algorithmes de prédiction. Parallèlement à ces apports directs tant pour la connaissance des processus biologiques de l'épissage que pour le diagnostic, les nouvelles approches thérapeutiques génotype-spécifiques peuvent également bénéficier de ces nouveaux algorithmes. Ainsi HSF permet de mieux cibler les oligonucléotides anti-sens utilisés pour induire le saut d'exon dans la myopathie de Duchenne et les dysferlinopathies.La reconnaissance récente de l'intérêt majeur de l'épissage dans des domaines aussi variés que la recherche fondamentale, la thérapeutique et le diagnostic nécessitaient un point central d'accès aux signaux d'épissage. HSF a pour objet de remplir ce rôle, en étant régulièrement mis à jour pour intégrer de nouvelles connaissances, et est d'ores et déjà reconnu comme un outil de référence. / Discovered in 1977, splicing is a post-transcriptional maturation process that consists in link-ing exons together and removing introns from a pre-messanger RNA. For splicing to be cor-rectly undertaken by the spliceosome and its auxiliary proteins, several signals are located along the pre-messanger RNA sequence. Nearly half of pathogenous mutations in humans are now recognized to impact splicing and leading to a gene dysfunction. Therefore it is es-sential for biologists to detect those signals in any genomic sequence.Thus, the goals of this thesis were to conceive new algorithms: i) to identify splicing signals; ii) to predict the impact of mutations on these signals and iii) to give access to this information to researchers thanks to the power of bioinformatics. The proposed solution, Human Splicing Finder (HSF), is a web application able to predict all types of splicing signals hidden in any sequence extracted from the human genome. We demonstrated the prediction's efficiency of HSF for all situations associated with pathogenous mutations for which an impact on splicing has been experimentally demonstrated. Along with these direct benefits for the knowledge of biological processes for splicing and diagnosis, new genotype-specific therapeutic approaches can also benefit from these new algorithms. Thus, HSF allows to better target antisense olignucleotides used to induce exon skipping in Duchenne myopathy and dysferlinopathies.The recent recognition of the major interest of splicing in various domains such as fundamen-tal research, therapeutics and diagnosis needed a one stop shop for splicing signals. HSF has for object to fulfill this need, being regularly updated to integrate new knowledge and is already recognized as an international reference tool.

Depuis plusieurs décennies, l’étude des conséquences des mutations pathogéniques a permisnon seulement de définir l’origine de nombreuses maladies génétiques humaines, héréditaires ou non,mais également de contribuer à l’interprétation de la variabilité phénotypique inter-individus au seind’une pathologie donnée. Les mutations induisant une perte de fonction de la protéine synthétisée ouune protéine incomplète ont été et sont encore les plus étudiées. Avec l’introduction des technologiesde séquençage à haut-débit, le nombre de variants faux-sens, silencieux ou introniques détectés auniveau des gènes humains augmente de façon continue. Distinguer les variations nucléotidiques quivont modifier significativement un phénotype de celles qui seront neutres est un véritable défi pour larecherche.De nombreuses variations nucléotidiques à signification clinique inconnue ont été identifiéesparmi les près de 2000 mutations décrites au niveau du gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembraneconductance Regulator) responsables de la mucoviscidose. Certaines de ces variations vont avoir unimpact sur les transcrits ARN modifiant leur qualité et leur quantité et par conséquent l’expression dugène CFTR. Elles vont notamment affecter l’épissage de l’ARN pré-messager en altérant des signauxreconnus par la machinerie cellulaire et perturber la fidélité de ce mécanisme. Malgré un recul de plusde 20 ans dans la description de la corrélation génotype-phénotype dans cette maladie, de nombreuxphénotypes inattendus et atypiques sont observés. Ils peuvent être dus à des facteurs autres que desvariations génotypiques, mais sans l’accès direct aux transcrits des individus porteurs de tels variants,il est difficile de mesurer les conséquences de ces variations sur la synthèse et la maturation de l’ARN.L’objectif de ce travail de thèse a été de montrer, par des approches in vitro etbioinformatiques, comment des variations nucléotidiques au sein du gène CFTR peuvent impacter surl’épissage de l’ARN pré-messager. Ce travail a permis dans un premier temps la découverte demécanismes d’épissage inattendus modificateurs de phénotypes sévères attendus pour une mutationnon-sens. En effet, par un épissage alternatif subtil de trois nucléotides au niveau d’un site d’épissageen tandem, le codon stop se retrouve délété et aboutit à des transcrits fonctionnels expliquant lesphénotypes modérés. Dans un second temps, nous avons montré que plusieurs mutations non-sensportées par le même exon 15 impactaient différemment sur l’épissage de l’ARN en modifiantsignificativement le taux d’inclusion de cet exon. La connaissance préalable des ratios de transcritsincluant ou non l’exon peut améliorer l’efficacité des traitements correcteurs de codons stopprématurés en les combinant avec des traitements modulateurs de l’épissage augmentant le taux detranscrits correctibles. Dans un troisième et dernier temps, une combinaison d’analyses in silico et invitro des exons du gène CFTR a permis de détecter des exons porteurs de signaux d’épissage plusfaibles les rendant plus sensibles à des mutations exoniques d’épissage. Des mutations faux-sens auniveau de l’exon 3 ont par exemple été montrées comme favorisant l’exclusion de cet exon, diminuantle taux de transcrits fonctionnels.L’ensemble de ces travaux a contribué à comprendre les conséquences de mutations au niveaude l’épissage du gène CFTR sur les variations du phénotype. La connaissance améliorée des variationspossibles du phénotype rattaché à un génotype donné permettra non seulement de prédire l’évolutionde la maladie, mais également d’ajuster et de proposer des thérapies personnalisées selon la mutationportée par le patient. / Over the past decades, studying the consequences of pathogenic mutations has allowed not only todefine the origin of several genetic diseases, but also to contribute to understand the phenotypicvariability between individuals within a disease. The CFTR gene was extensively analyzed since 1989,but among the over 1,900 mutations identified, the current challenge is to classify them as diseasecausingor neutral. These variants of unknown clinical significance (UVs) can alter multiple processes,from gene transcription to RNA splicing or protein function. The CFTR gene needs to include intactversions of all its 27 exons to be functional, and any mutation affecting its splicing process will reducethe amount of functional full-length transcripts. Previous studies have shown that mutations withinsome CFTR exons increase exon skipping. We hypothesized that a number of UVs occurring in otherCFTR exons could indeed affect splicing. By combining in vitro and bioinformatics approaches, weshowed how nucleotide variations within the CFTR gene could impact on the splicing of its premRNA.This work enabled us to provide the first experimental evidence of a premature terminationcodon removal by alternative splicing at a NAGNAG acceptor splice site. This unexpected phenotypemodifyingmechanism explains the much milder phenotype severity than expected for a nonsensemutation. The correction of premature termination codons (PTCs) by agents that promote readthroughrepresents a promising emerging tool for the treatment of many genetic diseases. Having demonstratedthat nonsense mutation could cause aberrant splicing, we postulated that the efficiency of thereadthrough treatment could be due not only to the stop codon itself but also to the amount ofcorrectible transcripts. We showed that a subset of nonsense mutations within the CFTR exon 15 has adifferent impact on the splicing efficiency by modifying the inclusion rate of this exon anddemonstrated that the total amount of transcripts together with the splicing profile should be assessedto anticipate and improve efficacy of readthrough therapy in CF patients. Finally, in order to anticipatethe occurrence of “splicing-causing” mutations, we used a combination of in silico and in vitroanalyses of all CFTR exons and pinpointed those harboring weak splicing signals, which render themmore sensitive to exonic splicing mutations.All these studies contribute to expand our knowledge on the phenotypic variability due to alternativesplicing of the CFTR gene. These studies will lead not only to predict the evolution of a disease, butalso to adjust therapy according to the mutation of each patient.

L'épissage alternatif des ARNs pré-messagers est le mécanisme majeur de diversification de l'information génétique chez les eucaryotes supérieurs. Près de 70% des gènes sont concernés par ce mécanisme. Il arrive malgré tout que l'épissage alternatif soit dérégulé ce qui conduit à des défauts d'épissage qui provoquent des maladies telles que le syndrome progérique de Hutchinson-Gilford (HGPS). Cette maladie se caractérise notamment par une apparition précoce des signes distinctifs de la vieillesse ainsi que de défauts métaboliques majeurs. Mon travail de thèse a consisté à sélectionner et à caractériser des composés chimiques modulateurs de l'épissage alternatif en se basant sur le mécanisme moléculaire conduisant à la progeria. Par la suite, l'efficacité de ces molécules a été testée dans des modèles de souris obèses. Parmi une chimiothèque de plus de 700 molécules chimiques, j'ai pu sélectionner sur différents critères une vingtaine de molécules modulatrices de l'épissage de l'exon 11 du gène LMNA. Une seule molécule a été capable de diminuer la prise de poids de souris mises sous régime hyperlipidique en favorisant la mise à disposition des lipides et en diminuant la différenciation adipocytaire grâce à son action sur les micros ARN. / Alternative splicing of pre-messenger RNA is the major mechanism to increase genetic variability in superior eukaryotes. Almost 70 % of genes are concerned by the mechanism. In some case this tightly regulated process is deregulated leading to splicing defects and diseases like Hutchinson-Gilford Progeroid Syndrome (HGPS). HGPS is characterized by a premature ageing and important metabolism defects.My thesis work was to select and characterized chemical compounds modulating alternative splicing based on molecular mechanism leading to HGPS. We further tested efficiency of these molecules in diet-induced obesity mice.Among a library of 700 compounds, I was able to select twenty molecules modulating splicing event of LMNA gene exon 11. One unique molecule was found to decrease weight gain in a mouse model under high-fat diet condition trough increasing lipolysis and lipids mobilization, and decreasing adipocyte differentiation.