Les éléments transposables (ET) sont des séquences d'ADN trouvées chez tous les organismes vivants, et capables de se déplacer d'un site chromosomique à un autre. Ils sont une source de mutations et doivent donc être finement contrôlés par leurs hôtes. Afin de parer à leur mobilisation, les génomes ont mis en place des mécanismes de régulation (RNAi) impliquant des petits ARNs dont les siRNAs en sont la composante la plus connue. Récemment il a été mis en évidence chez la drosophile deux nouvelles classes de petits ARNs appelés piRNAs et endo-siRNAs. Les piRNAs contrôlent spécifiquement les ET dans les tissus reproducteurs qui comprennent des cellules germinales et des cellules somatiques : les cellules folliculaires. Les endo-siRNAs quant à eux, contrôlent ces ET dans les tissus somatiques. Il a été montré au laboratoire qu'Idefix, un retrotransposon à LTR, était régulé par un mécanisme post-transcriptionnel (PTGS). Celui-ci implique la voie des piRNAs et sa composante majeure, la protéine PIWI, dans les tissus reproducteurs de drosophiles. En revanche dans le reste des tissus de drosophiles cette régulation ne dépend pas de la protéine PIWI. Durant ma thèse je me suis intéressé à savoir si en plus de ce contrôle de type PTGS, il existait une régulation de type transcriptionnelle (TGS) appliquée sur les ET de drosophile dans les différents tissus aussi bien somatiques que germinaux. En étudiant les régulations que subissent divers transgènes composés d'un gène rapporteur et de divers fragments d'ET, j'ai montré que seule une régulation de type post-transcriptionnelle permettait de réguler les éléments transposables dans la lignée germinale femelle de drosophile. Cette régulation ayant une faiblesse précoce dans le développement des ovaires pouvant entrainer une mobilisation des éléments transposables dans certaines conditions sensibilisées. En revanche dans les tissus somatiques j'ai montré qu'une régulation transcriptionnelle s'ajoutait à la répression de type PTGS pour réprimer les ET. Cependant cette régulation transcriptionnelle présente une spécificité tissulaire puisqu'elle est observée dans les tissus somatiques de larves de drosophiles et absente dans les cellules somatiques folliculaires de l'ovaire. En conclusion divers systèmes de régulation mettent sous silence les éléments transposables en fonctions de la balance bénéfice/problèmes qu'ils apportent pour un tissu donné. / Transposable elements (TEs) are DNA sequences found in all living organisms, and able to move from one chromosomal site to another. They are source of mutations and therefore must be finely controlled by their hosts. To counteract their mobilization, genomes have developed regulatory mechanisms (RNAi) involving small RNAs including the best-known siRNAs. Recently two novel classes of small RNAs called piRNAs and endo-siRNAs have been reported in Drosophila. The piRNAs specifically trigger TE repression in reproductive tissues, composed by germ cells and somatic follicular cells. The endo-siRNAs control those in somatic tissues. It has been shown by our group that Idefix, a LTR retrotransposon, is regulated by a posttranscriptional mechanism (PTGS). It implicates the piRNAs pathway and its major component, the PIWI protein, in reproductive tissues of Drosophila. By contrast, in the other Drosophila tissues, the regulation does not depend on the PIWI protein. During my PhD, I was interested to know if in addition to this PTGS, a transcriptional control (TGS) was necessary to control Drosophila TE in both the somatic and germinal tissues. By studying theregulations of sensor-transgenes carrying a reporter gene (GFP) and various fragments of ET acting as a target of the silencing pathways, I have shown that the post-transcriptional silencing is the only regulatory pathway targeting transposable elements in the Drosophila female germline. This regulation has a weakness early in the development of the ovaries that can lead to a mobilization of transposable elements under certain sensitized conditions. In somatic tissues I have shown that a transcriptional regulation is coupled to the PTGS. However, this transcriptional regulation has tissue specificity because it is only observed in somatic tissues of Drosophila outside of the ovaries, a PTGS with no TGS targeting TE in the somatic cells of the ovarian follicle.

Le cancer de la prostate est une pathologie impliquant des facteurs divers comme l'hérédité, l'appartenance ethnique mais aussi des facteurs environnementaux. En effet, il a été démontré que certains micronutriments dont les phyto-oestrogènes contenus dans l'alimentation pouvaient avoir un rôle protecteur vis-à-vis de cette pathologie. Ces molécules seraient capables de moduler les mécanismes épigénétiques observés dans le cancer de la prostate. L'objectif de ce travail a été de déterminer si les phyto-oestrogènes du soja pouvaient induire la réversion de la méthylation d'oncosuppresseurs impliqués dans la cancérogenèse prostatique et par quelles voies moléculaires. Nos études, in vitro, réalisées sur des lignées continues de cancer de la prostate (DU-145, PC-3 et LNCaP) ont montré dans un premier temps, une diminution de la méthylation des gènes GSTP1, RASSF1A, EPHB2 et BRCA1 et une augmentation des protéines correspondantes, suite au traitement par la génistéine (40μM) et la daidzéine (110μM) pendant 48H. Dans un deuxième temps, une étude comparative entre l'effet des phyto-oestrogènes et l'oestradiol sur la méthylation de l'ADN d'un panel de 24 gènes a permis de mettre en évidence une régulation des mécanismes épigénétiques par les phyto-oestrogènes via la voie des Récepteurs aux oestrogènes. En conclusion, les phyto-oestrogènes agissent sur les mécanismes épigénétiques dans la cancérogenèse prostatique laissant supposer que ces molécules pourraient jouer un rôle préventif dans cette pathologie. / Prostate cancer is a disease caused by a multiple interacting factors such as family history of prostate cancer, age and ethnic origin. Environnemental factors play also a role in prostatic carcinogenesis events. Indeed, several studies have reported the efficiency of nutrients such as phytoestrogens to possess anticancer properties. It has been reported that these compounds may have the ability to induce the reversion of epigenetic modifications observed in prostate cancer cells. The aim of this work was to determine if soy isoflavone could reverse the DNA methylation of oncosuppressor which are hypermethylated in prostate cancer and through which metabolic pathways. Our in vitro studies were carried out on tree prostate cancer cell lines: DU-145, PC-3 and LNCaP. The qualitative and quantitative studies performed demonstrated a decrease of methylation percentage of GSTP1, RASSF1A, EPHB2 and BRCA1 after soy isoflavone treatment. In a second step, a comparative study between the effect of phytoestrogens and estradiol on the DNA methylation of a panel of 24 genes was performed. Our results has highlighted that the regulation of epigenetic mechanisms by phytoestrogens may be mediated via the estrogen receptor pathway. In conclusion, phytoestrogen act on epigenetics mechanisms on prostate carcinogenesis suggesting that these molecules may play a role in the prevention of this pathology.

La maladie cardiovasculaire (MCV) représente encore aujourd’hui l’une des principales causes de décès et d’hospitalisation au Canada. Parmi les facteurs de risque de la MCV, la dyslipidémie est l’un des plus importants. En effet, des concentrations plasmatiques élevées de cholestérol transporté par les lipoprotéines de faibles densités (c-LDL), de triglycérides, ainsi que des concentrations faibles de cholestérol transporté par les lipoprotéines de hautes densités (c-HDL) ont été à maintes reprises identifiées comme des facteurs de risque indépendants de la MCV. Plusieurs facteurs héréditaires et environnementaux ont été associés aux concentrations de lipides plasmatiques. Toutefois, les facteurs héréditaires permettraient d’expliquer la plus grande proportion de la variabilité interindividuelle du bilan lipidique, particulièrement pour le c-HDL. Malgré l’étude de plusieurs millions de modifications génétiques, les principales causes moléculaires responsables de la forte héritabilité des concentrations de c-HDL demeurent pour l’instant encore inconnues. Afin d’expliquer l’héritabilité manquante des concentrations de lipides plasmatiques, plusieurs hypothèses ont été avancées. La présente thèse de doctorat se concentre sur celle suggérant que l’étude de la méthylation de l’ADN, une modification épigénétique considérée comme un facteur héréditaire non traditionnel, permettrait d’identifier de nouveaux fondements moléculaires associés aux dyslipidémies. Dans un premier temps, nous avons analysé la méthylation de l’ADN de plusieurs gènes du métabolisme lipoprotéique chez des sujets atteints d’hypercholestérolémie familiale (HF), un modèle humain de la MCV. Grâce à cette approche, nous avons pu démontrer que la méthylation de l’ADN de plusieurs gènes candidats (ABCA1, ABCG1, CETP, LIPC, LPL et PLTP) était associée à la variabilité du bilan lipidique, ainsi qu’avec les antécédents de maladies coronariennes athérosclérotiques. Dans un deuxième temps, une étude de la méthylation à l’échelle du génome d’un sous-groupe de patients HF nous a permis d’identifier de nouveaux loci associés à la concentration de c-HDL. Nous avons notamment observé que la méthylation de l’ADN du promoteur des gènes TNNT1 et ADRB3 était non seulement associée aux concentrations de c-HDL, mais également avec d’autres facteurs de risque de la MCV. L’ensemble des résultats présentés dans cette thèse démontre que la méthylation de l’ADN contribue à la variabilité du bilan lipidique à jeun de patients atteints d’HF et que l’étude des modifications épigénétiques pourrait aider à expliquer l’héritabilité manquante des concentrations de c-LDL, de c-HDL et de triglycérides plasmatiques.

La maladie cardiovasculaire (MCV) représente encore aujourd’hui l’une des principales causes de décès et d’hospitalisation au Canada. Parmi les facteurs de risque de la MCV, la dyslipidémie est l’un des plus importants. En effet, des concentrations plasmatiques élevées de cholestérol transporté par les lipoprotéines de faibles densités (c-LDL), de triglycérides, ainsi que des concentrations faibles de cholestérol transporté par les lipoprotéines de hautes densités (c-HDL) ont été à maintes reprises identifiées comme des facteurs de risque indépendants de la MCV. Plusieurs facteurs héréditaires et environnementaux ont été associés aux concentrations de lipides plasmatiques. Toutefois, les facteurs héréditaires permettraient d’expliquer la plus grande proportion de la variabilité interindividuelle du bilan lipidique, particulièrement pour le c-HDL. Malgré l’étude de plusieurs millions de modifications génétiques, les principales causes moléculaires responsables de la forte héritabilité des concentrations de c-HDL demeurent pour l’instant encore inconnues. Afin d’expliquer l’héritabilité manquante des concentrations de lipides plasmatiques, plusieurs hypothèses ont été avancées. La présente thèse de doctorat se concentre sur celle suggérant que l’étude de la méthylation de l’ADN, une modification épigénétique considérée comme un facteur héréditaire non traditionnel, permettrait d’identifier de nouveaux fondements moléculaires associés aux dyslipidémies. Dans un premier temps, nous avons analysé la méthylation de l’ADN de plusieurs gènes du métabolisme lipoprotéique chez des sujets atteints d’hypercholestérolémie familiale (HF), un modèle humain de la MCV. Grâce à cette approche, nous avons pu démontrer que la méthylation de l’ADN de plusieurs gènes candidats (ABCA1, ABCG1, CETP, LIPC, LPL et PLTP) était associée à la variabilité du bilan lipidique, ainsi qu’avec les antécédents de maladies coronariennes athérosclérotiques. Dans un deuxième temps, une étude de la méthylation à l’échelle du génome d’un sous-groupe de patients HF nous a permis d’identifier de nouveaux loci associés à la concentration de c-HDL. Nous avons notamment observé que la méthylation de l’ADN du promoteur des gènes TNNT1 et ADRB3 était non seulement associée aux concentrations de c-HDL, mais également avec d’autres facteurs de risque de la MCV. L’ensemble des résultats présentés dans cette thèse démontre que la méthylation de l’ADN contribue à la variabilité du bilan lipidique à jeun de patients atteints d’HF et que l’étude des modifications épigénétiques pourrait aider à expliquer l’héritabilité manquante des concentrations de c-LDL, de c-HDL et de triglycérides plasmatiques.

Les mécanismes épigénétiques, tels que la méthylation et les modifications d'histones, sont impliqués dans le contrôle à grande échelle de l'expression du génôme et contribuent à la mise en place des profils d'expression des gènes spécifiques de tissus et de types cellulaires. Dans les cellules en cours ou en fin de différenciation, ces mécanismes sont aussi impliqués dans la mise en place et le maintien de la repression d'un grand nombre de gènes. La transformation oncogénique est presque toujours associée à des anomalies de la signalisation épigénétique cellulaire, dont certaines, comme les méthylations aberrantes de gènes suppresseurs de tumeur, sont considérées comme des événements oncogènes. Un aspect beaucoup moins étudié de ces dérégulations épigénétiques est l'activation aberrante de gènes tissu-spécifiques dans des cellules pré-cancéreuses et transformées. De nombreuses études rapportent l'activation « hors contexte » de gènes spécifiques du testicule dans plusieurs cancers somatiques. Ces gènes sont décrits sous le nom de gènes « cancer testis » ou C/T. Il a été suggéré que ces expressions illégitimes pourraient être de bons indicateurs des cancers, et fournir de nouvelles cibles pour une immunothérapie anticancéreuse. Au cours de cette thèse, nous avons développé une approche basée sur ce concept d'activation ectopique de gènes pour identifier les gènes exprimés de manière aberrante dans les lymphoblastes des patients atteints de leucémies lymphoblastiques aigues (LAL). Nous avons ensuite évalué leur intérêt pour une utilisation comme marqueurs pronostics et de prédiction de la réponse au traitement. Nous avons ainsi identifié une signature de huit gènes spécifiques de la lignée germinale / cellules souches embryonnaires, exprimés de manière aberrante dans les LAL pédiatriques et adultes : 4 gènes prédictifs de mauvais pronostic et 4 gènes associés à une issue favorable. Nous avons par la suite montré qu'une combinaison de l'expression de ces 8 gènes peut identifier les formes agressives de LAL chez les enfants ainsi que chez les adultes. Une étude prospective clinique a mis en évidence que notre système de détection des 8 gènes, basé sur un test RT- qPCR, pourrait aider à prédire la réponse précoce à un traitement (induction) dans un groupe de 31 patients adultes nouvellement recrutés, atteints de LAL. Enfin, en exploitant notre méthode de classification, nous avons découvert des traits biologiques communs entre les formes agressives de LAL chez les enfants et chez les adultes. Nos données montrent que les formes les plus agressives de LAL présentent les caractéristiques de cellules souches hématopoïétiques au repos. Cette information pourrait être utilisée pour adapter les approches thérapeutiques. Enfin, en plus de l'amélioration de la détection et du suivi des patients LAL, ce travail a un fort potentiel dans la définition de nouvelles stratégies thérapeutiques ainsi que d'ors et déjà dans les choix thérapeutiques les plus appropriés pour les patients porteurs des formes les plus agressives. / Epigenetic mechanisms such as methylation and histone modifications are involved in large-scale control of the expression of the genome and contribute to the development of specific gene expression profiles of tissues and cell types. In cells, during and after differentiation, these mechanisms are also involved in the establishment and maintenance of the repression of many genes. Oncogenic transformation is almost always associated with abnormalities of cellular epigenetic signalling, some of which, such as aberrant methylation of tumour suppressor genes, are considered as oncogenic events. One much less studied aspect epigenetic deregulations, is the aberrant activation of tissue-specific genes in pre-cancerous and transformed cells. Many studies have reported the “out of context” activation of specific testicular genes in several somatic cancers. These genes are described as the "cancer / testis" genes or C/T. It has been suggested that these illegitimate expressions could be good indicators of cancer and provide new targets for cancer immunotherapy. In this thesis, based on the concept of ectopic activation of genes, we have identified genes aberrantly expressed in lymphoblasts of patients with acute lymphoblastic leukemia (ALL). We have then assessed their potential for a use as markers for prognosis and prediction of treatment response. We have identified a signature of eight genes specific of germline/embryonic stem cells, aberrantly expressed in adult and paediatric ALL. The ectopic activation of four genes was predictive of poor prognosis and the expression of four other genes was associated with a favourable outcome. We have subsequently shown that the combination of the expression of these eight genes can identify aggressive forms of ALL in children and adults. A prospective clinical study showed that a test based on the detection of these 8 genes, by RT- qPCR could help predicting an early response to treatment (induction) in a group of 31 newly recruited ALL adult patients. Finally, using our classification method, we discovered common biological traits between aggressive forms of ALL in children and adults. Our data show that the most aggressive forms of ALL have characteristics of dormant hematopoietic stem cells. This information could be used to refine therapeutic approaches. Finally, in addition to improving the detection and monitoring of ALL patients, this work has great potentials in the definition of new therapeutic strategies as well as in the choice of the most appropriate therapeutic approaches for patients with aggressive forms of ALL.

Ce travail porte sur l'étude chimique d'une souche endophyte de Botryosphaeria mamane, un micromycète relativement peu étudié, isolée des feuilles de Bixa orellana. Des travaux préliminaires portant sur le screening de 409 souches de champignons isolés à partir de plantes médicinales d'Amérique du Sud a révélé que parmi celles-ci, B. mamane E224 était l'une des souches les plus actives in vitro sur un modèle de Leishmania infantum. L'objectif de ce travail a consisté en l'induction de la production de nouveaux métabolites secondaires produits par B. mamane via l'optimisation des conditions de culture de cette souche, la mise en place de méthodes de co-cultures et l'ajout de modificateurs épigénétiques. Une analyse des métabolomes dans les différentes conditions a été réalisée à travers une approche métabolomique, utilisant un couplage UHPLC-HRMS, ainsi que grâce à différents outils statistiques. Deux grandes classes de composés ont ainsi été détectées dans les cultures axéniques de B. mamane. Premièrement, la famille des cyclopeptides, incluant les cyclodipeptides soufrés avec en particulier trois nouveaux composés, les botryosulfuranols A-C. Puis la famille des isocoumarines, avec des dérivés de la melleine (trans-4-hydroxymelleine, 4-hydroxymelleine et 5-hydroxymellein). A travers l'ajout de modificateurs épigénétiques à la culture de B. mamane, nous avons pu étudier les effets de deux inhibiteurs d'histone désacétylases (HDACis), l'acide suberoylanilidehydroxamique (SAHA) et le valproate sodique, ajoutés à deux stades différents de la culture fongique. L'ajout de HDACi dans la culture de B. mamane a entraîné des changements importants dans la production de métabolites secondaires. En effet, une induction de certains métabolites mais également une réduction et l'inactivation de la production d'autres métabolites, ont été observés, et ceci selon la nature du modificateur épigénétique ajouté. Cette étude illustre l'importance du choix des HDACis pour l'induction de la production de métabolites spécifiques. Concernant l'optimisation de la co-culture de B.[...] / This study focused on the strain of a poorly studied fungal endophyte Botryosphaeria mamane E224, isolated from Bixa orellana leaves. Our previous screening involving 409 fungal strains isolated from medicinal plants from South America revealed that among all these strains, B. mamane was shown to be the most bioactive on in vitro model against Leishmania infantum. The objectives of this work consisted in the introduction of new metabolite production by B. mamane by optimizing the fungal culture conditions, and by using co-cultivation methods and addition of epigenetic modifiers. This work was followed by an analysis of the different metabolomes via a metabolomics approach using UHPLC-HRMS and integration of informatics and statistical tools for metabolomics. Two major compound classes were detected in B. mamane. First, the cyclopeptide family including the thiodiketopiperazines (TDKPs) alkaloids with three new compounds proposed as botryosulfuranols A-C; and the isocoumarin family, with the mellein derivatives, trans-4-hydroxymellein, 4-hydroxymellein, and 5-hydroxymellein. Regarding the exploration of B. mamane metabolome cultured in the presence of epigenetic modifier, the effects of two different histone deacetylase inhibitors (HDACis), suberoylanilidehydroxamic acid (SAHA) and valproate sodium added in two different stages of fungal growth, were investigated. As expected, HDACis addition in the culture of B. mamane led to significant changes in the secondary metabolite production. Addition of modifier not only induced metabolites production but also reduced and may inactivate metabolite production in fungi, depending on the nature of the epigenetic modifier added. This study illustrates the importance in the choice of HDACis to fungal culture in order to induce specific metabolite productions. In the study of B. mamane and C. albicans co-cultivation in different culture conditions, we showed the influence of the conditions (static versus agitation) on the metabolome of the fungi. However, the co-culture with yeast did not induce any modification in the fungal metabolome. The investigation of fungal interactions between B. mamane, Fusarium solani, and Colletotrichum linicola in 6-multi well plates in time-series based analysis has been carried out. [...]

Les cellules souches embryonnaires et adultes sont strictement contrôlées et régulées par différents mécanismes comme l’auto-renouvellement, la différentiation et l’apoptose. Les enzymes impliquées dans la modification des histones et les différents statuts de la chromatine seraient responsables de la mise en place, du maintien et de la propagation des différents profils d’expression des gènes mais le mécanisme sous-jacent reste néanmoins mal compris. Dans nos études, nous avons identifié le rôle de Trrap, un cofacteur des histones acétyltransférases dans le maintien de l’auto-renouvellement des cellules souches embryonnaires et adultes. La perte de la moelle épinière et une mortalité croissante sont survenues suite à la délétion conditionnelle du gène Trrap chez la souris. Ceci est dû à la perte des cellules hématopoïétiques progénitrices ainsi que des cellules hématopoïétiques souches par un mécanisme cellulaire autonome. L’analyse des cellules progénitrices, purifiées, de la moelle épinière à permis de révéler que ces anomalies sont associées à l’induction de l’apoptose indépendante de p53 ainsi qu’à la dérégulation des facteurs de transcription Myc. De plus, la délétion conditionnelle de Trrap dans les cellules souches embryonnaires induit la différentiation due au rôle important que Trrap joue dans la régulation du couplage de la méthylation de l’histone H3 aux lysines K4 et K27 appelées « domaines bivalents », le maintien du statut hyperdynamique de la chromatine et la régulation des gènes spécifiques à l’auto-renouvellement. Ceci est cohérent avec l’essentiel rôle de Trrap impliqué dans le mécanisme qui restreint l’induction de l’apoptose ou de la différentiation, ceci selon le type de cellules souches, et favorise le maintien de l’auto-renouvellement. Ces études ont permis d’identifier les différents rôles essentiels que Trrap joue dans le mécanisme qui permet le maintien des cellules souches embryonnaires et adultes ce qui soulève la possibilité que Trrap et les modifications des histones qui contrôlent l’auto-renouvellement pourraient être importants pour le développement et le maintien des cellules souches cancéreuses. Une meilleure compréhension du mécanisme commun qui implique Trrap et les modifications des histones contrôlant les éléments essentiels des cellules souches normales et cancéreuses s’avèrerait essentiel et très bénéfique pour les stratégies de thérapies épigénétiques qui ont pour but d’éradiquer les cellules souches cancéreuses / Embryonic and adult stem cells are tightly controlled and regulated by self-renewal, differentiation and apoptosis. Histone modifiers and chromatin states are believed to govern establishment, maintenance, and propagation of distinct patterns of gene expression in stem cells, however the underlying mechanism remains poorly understood. In our studies, we identified a role for the histone acetyltransferase cofactor Trrap in the maintenance of embryonic stem cells and hematopoietic stem/progenitor cells. Conditional deletion of the Trrap gene in mice resulted in ablation of bone marrow and increased lethality. This was due to the depletion of early hematopoietic progenitors, including hematopoietic stem cells, via a cell-autonomous mechanism. Analysis of purified bone marrow progenitors revealed that these defects are associated with induction of p53-independent apoptosis and deregulation of Myc transcription factors. Moreover, conditional deletion of Trrap in embryonic stem cells was found to results in unscheduled differentiation. This was due to the essential role of Trrap in coupling of H3K4 and H3K27 methylation ("bivalent-domains"), the maintenance of hyperdynamic chromatin state and regulation of the stemness genes, consistent with the essential function of Trrap in the mechanism that restricts apoptosis or differentiation depending on stem cell type and promotes the maintenance of self-renewal. Together, these studies have identified critical roles for Trrap in the mechanism that maintains embryonic and hematopoietic stem cells and raise the possibility that Trrap and histone modifications controlling self-renewal may be important for the development and maintenance of cancer stem cells. Better understanding of a common molecular mechanism involving HATs and histone modifications that controls key features of normal and cancer stem cells may prove highly beneficial for epigenetics-based therapeutic strategies aiming to eradicate cancer stem cells

Les mécanismes épigénétiques sont apparus comme fondamentaux au cours de la tumorigenèse, où l’inhibition des gènes suppresseurs de tumeurs et d'autres gènes associés aux cancers peut être causée non seulement par des facteurs génétiques, mais aussi épigénétiques. La réversibilité intrinsèque et l'ubiquité des modifications épigénétiques ainsi que leurs apparitions précoces dans de nombreux cancers en font une cible attractive pour la découverte de biomarqueurs et l’élaboration de stratégies pour la prévention du cancer. Afin d'identifier les événements épigénétiques impliqués dans la cancérogenèse et d’acquérir une meilleure compréhension des mécanismes, nous avons utilisé des méthodes quantitatives permettant de déterminer les profils de méthylation de l'ADN au sein d’un panel de gènes associés au cancer. Ces travaux ont principalement été effectués sur des cas de cancer du poumon et des contrôles. Nos analyses ont révélé une fréquence élevée et anormale d’hyperméthylation de l’ADN au niveau de gènes spécifiques dans les tumeurs pulmonaires par rapport aux tissus environnants non-tumoraux. Ces résultats sont en accord avec l'hypothèse établie qu’une méthylation aberrante de l'ADN se produit d’une manière tumeur-spécifiques et au niveau de certains gènes. Nous avons montré une association entre les changements de méthylation de l’ADN des gènes et certains facteurs environnementaux connus pour être des facteurs de risque (tels que le tabagisme et la consommation d’alcool). Nos résultats suggèrent également que les caractéristiques clinico-pathologiques tels que l'âge et le sexe peuvent influencer les niveaux de méthylation de l’ADN. Nous avons étudiés les conséquences moléculaires de l’inactivation des gènes ayant une hyperméthylation anormale dans les tumeurs et nous avons montré que leur dérégulation par voie épigénétique compromettait des voies de signalisation importantes (telles que les voies de signalisation déclenchant la mort cellulaire) / Epigenetic changes have emerged as key mechanisms in fpment. The main events associated with cancer development and progression such as silencing of tumor suppressor genes and activation of proto-oncogenes can be caused not only by genetic but also by epigenetic deregulation. The intrinsic reversibility and ubiquity of epigenetic changes as well as their early appearances in virtually all types of human cancer make them attractive subjects for biomarker discovery and strategies for cancer prevention. In order to identify critical epigenetic events involved in common human cancers and to gain a better mechanistic understanding of them we have applied quantitative profiling of DNA methylation states in a panel of cancer-associated genes in large case-control studies of lung cancer. Our analyses revealed a high frequency of aberrant hypermethylation of specific genes in lung tumors as compared to surrounding non-tumor tissues, consistent with the notion that aberrant DNA methylation occurs in a tumor-specific and gene-specific manner. Importantly, we have identified specific DNA methylation changes that are associated with the established and suspected risk factors (such as tobacco smoking and alcohol intake). Our results also indicated that clinicopathological features such as age and gender may also influence DNA methylation levels. Furthermore, we have carried out functional studies and identified possible underlying mechanisms and functional impact of deregulated methylation-mediated silencing of the genes under study on cellular processes (such as cell death response)

La formation et le stockage à long terme des souvenirs mettent en jeu le processus de consolidation mnésique. S’il est maintenant bien admis que ce processus requiert une interaction entre la formation hippocampique et différentes régions corticales dépositaires des souvenirs, les mécanismes qui sous-tendent ce dialogue restent encore mal connus. En combinant chez le rat des approches comportementale, d’imagerie cellulaire et d’inactivations pharmacologiques des voies de signalisation intracérébrales impliquées dans l’épigenèse, nous avons cherché dans ce travail de thèse à élucider certains des mécanismes responsables de la formation des souvenirs au niveau cortical. Dans la perspective de pouvoir appréhender de façon temporellement précise le dialogue hippocampo-cortical au cours du processus de consolidation à l’échelle systémique, notre premier objectif a été de valider une épreuve comportementale adaptée à l’étude de ce processus, la transmission sociale de préférence alimentaire. Nos résultats ont montré que cette tâche, qui ne nécessite qu’une phase d’acquisition ponctuelle, induit une mémoire robuste et durable. Cette mémoire s’appuie sur des stimuli olfactifs de nature non spatiale. Son caractère associatif nécessite l’implication fonctionnelle de l’hippocampe et de régions corticales spécifiques comme le cortex orbitofrontal qui joue un rôle crucial dans le traitement d’informations de nature olfactive. Dans une deuxième série d’expériences, une approche d’imagerie cellulaire utilisant le facteur de transcription c-fos couplée à une approche pharmacologique d’inactivation transitoire région-spécifique a révélé le rôle crucial du cortex orbitofrontal dans le rappel d’informations anciennes (délai de 30 jours) mais pas récentes (délai de 1 jour). Nous avons par ailleurs mis en évidence que la consolidation des informations dans cette structure s’accompagnait de changements progressifs de l’architecture des réseaux neuronaux comme la formation de nouvelles synapses (synaptogénèse) ou l’augmentation du nombre d’épines dendritiques. En accord avec le modèle standard de la consolidation mnésique, ce recrutement cortical était associé à un désengagement de l’hippocampe, confirmant le rôle transitoire de cette structure dans le rappel à long terme d’informations olfactives associatives. Dans une troisième série d’expériences, nous nous sommes intéressés aux mécanismes pouvant sous-tendre l’établissement de la mémoire à long terme au niveau cortical. Nos résultats apportent un éclairage nouveau sur la dynamique des interactions hippocampo-corticales pendant la consolidation systémique en démontrant la nécessité d’un étiquetage des assemblées neuronales du cortex orbitofrontal dès l’encodage des informations. Un blocage de cet étiquetage par une inactivation de ce cortex au moment de l’interaction sociale (phase d’acquisition) a perturbé le rappel à long terme et empêché les modifications de l’architecture des réseaux neuronaux corticaux normalement associés au stockage à long terme des informations olfactives. Sur le plan cellulaire, cet étiquetage requiert l’activation des récepteurs NMDA et de la voie des MAPK, ainsi que l’acétylation des protéines histones impliquées dans la régulation de l’état transcriptionnel de la chromatine. En modifiant leur état d’acétylation, nous avons pu moduler positivement ou négativement le rappel à long terme des informations olfactives relatives à la préférence alimentaire. Ainsi, nos données soulignent l’importance du dialogue hippocampo-cortical dans l’établissement de la mémoire à long terme. / Abstract :

Afin de protéger durablement les écosystèmes face aux rejets planifiés ou accidentels de radionucléides dans l’environnement, il est essentiel d’évaluer l’impact de l’exposition des organismes aux radiations ionisantes sur le long terme, à l’échelle de plusieurs générations. Dans ce contexte, ce travail de doctorat vise à améliorer la caractérisation des processus moléculaires et la prédiction des effets transgénérationnels lors d’une exposition aux radiations gamma. Une approche expérimentale concerne l’étude des modifications épigénétiques radio-induites, c’est-à-dire des modifications des mécanismes régulant l’activité des gènes sans modification de la séquence d’ADN elle-même et de leur transmission au fil des générations. Cette étude a permis de mettre en évidence que certaines modifications de la méthylation de l’ADN, l’un des mécanismes épigénétiques les plus étudiés, peuvent être transmises par la lignée germinale aux les générations non-exposées (génération F3) suite à une exposition parentale (génération F0) externe aux radiations gamma (6,5 µGy.h-1 et 41,3 mGy.h-1) pendant 25 jours. Dans une seconde approche, un modèle mécaniste DEBtox (Budget Energétique Dynamique appliqué à la toxicologie) est modifié pour permettre l’analyse des effets des radiations gamma sur la croissance et la reproduction de D. magna à l’échelle de plusieurs générations. Pour ce faire, on utilise des compartiments de dommage, dont le niveau peut être hérité d’une génération à la suivante. Le modèle est ajusté aux données avec des méthodes d’inférence bayésienne afin d’estimer les paramètres tout en tenant compte des incertitudes qui leur sont associées. / In order to durably protect ecosystems facing planned or accidental releases of radionuclides, the long-term impact of organism exposure to ionizing radiation must be studied on a multigenerational scale. The aim of this PhD is to improve the characterization of molecular processes and the prediction of transgenerational effects during a gamma irradiation. First, an experimental approach investigated on radio-induced modifications of epigenetic processes, i.e. changes in mechanisms that regulate gene expression without changing DNA sequence itself and on the transmission of these modifications to subsequent generations. Significant changes in DNA methylation, a well-studied epigenetic mechanism, detected in generation F3 clearly showed that epigenetic modifications could be transmitted to unexposed generations, in response to the exposure of a parental generation (F0) to external gamma radiation (6.5 µGy.h-1 et 41.3 mGy.h-1) for 25 days. Second, a mechanistic modelling approach used a modified version of the DEBtox model (Dynamic Energy Budget model applied to toxicology) in order to analyze effects of gamma radiation on D. magna growth and reproduction over several generations. To that end, damage compartments, with damage levels that were transmitted from one generation to the next, were included. The model was fitted to data using Bayesian inference methods, in order to estimate the parameters while considering their associated uncertainty.