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Une étape importante du cycle viral du virus de l'immunodéficience humaine (VIH) est l'export nucléaire de transcrits viraux incomplètement épissés, incluant le génome viral ARN. Ce processus fait intervenir la protéine virale de liaison à l'ARN Rev. Dans le noyau, Rev interagit avec les transcrits viraux non épissés et partiellement épissés en s'oligomérisant sur une séquence intronique de 350 nucléotides, appelée Element de Response à Rev (RRE). Rev recrute également le facteur d'export cellulaire CRM1 et la petite GTPase Ran pour former le complexe d'export RRE/Rev/CRM1/Ran. Connaître l'architecture 3D de ce complexe ribonucléoprotéique fournirait des informations utiles pour une meilleure compréhension de l'export des ARN du VIH incomplètement épissés. Cependant, les détails moléculaires de ce complexe sont mal connus ; en particulier, la stœchiométrie des molécules Rev et CRM1 liées au RRE est en discussion.Mon doctorat vise à étudier l'architecture du complexe RRE/Rev/CRM1/Ran. Dans le cadre de ce travail, j'ai utilisé des essais biochimiques et cellulaires pour caractériser les interactions entre CRM1 et Rev et entre Rev et RRE. La majorité de mes efforts ont porté sur l'étude de ces interactions par spectrométrie de masse (MS) en condition native, une méthode puissante pour déterminer la stœchiométrie de complexes macromoléculaires. J'ai mis en place des protocoles pour la préparation à grande échelle d'un fragment du RRE de 66 nucléotides (IIABC), portant un site de liaison Rev de haute affinité, protocoles que j'ai ensuite adaptés à l'analyse de IIABC par MS en condition native. Comme Rev a tendance à s'agréger et à précipiter en solution, j'ai également conçu une forme mutante de Rev (Rev*) permettant de contourner ces problèmes. L'analyse des complexes IIABC/Rev* par électrophorèse sur gel natif confirme l'oligomérisation de Rev* sur l'ARN. Après d'intenses optimisations, j'ai obtenu des spectres MS en condition native de haute qualité, révélant que IIABC lie jusqu'à 6 monomères Rev*. De plus, j'ai reconstitué un complexe à 4 partenaires IIABC/Rev*/CRM1/Ran et j'ai réussi à déterminer sa masse et sa stœchiométrie par MS en condition native, une tâche techniquement difficile. Des efforts supplémentaires pour analyser le RRE seul et en complexe avec Rev de type sauvage ont également généré des spectres informatifs, alors que l'analyse du complexe intact RRE/Rev/CRM1/Ran a été plus compliquée. Ces résultats illustrent les forces et les limites de la spectrométrie de masse en condition native et son potentiel pour son développement futur en tant qu'outil d'analyse des complexes de ribonucléoprotéines. / An important step in the life cycle of human immunodeficiency virus (HIV) is the nuclear export of incompletely spliced viral transcripts, including the replicated viral RNA genome. This process is mediated by the viral RNA-binding protein Rev. In the nucleus, Rev recognizes unspliced and partially spliced viral transcripts by multimerizing on a 350-nucleotide intron sequence, the Rev-response element (RRE). Rev then recruits the host cell export factor CRM1 and the small GTPase Ran to form the RRE/Rev/CRM1/Ran export complex. Knowledge of the 3D architecture of this ribonucleoprotein complex would provide important insights into how unspliced viral RNA export is achieved. However, the molecular details of this complex are poorly understood. In particular, the stoichiometry of Rev and CRM1 molecules bound to the RRE is under debate.My Ph.D. project aims to investigate the architecture of the RRE/Rev/CRM1/Ran complex. As part of this work, I used biochemical and cell-based assays to characterize the interactions between CRM1 and Rev and between Rev and the RRE. The majority of my efforts focused on investigating these interactions by native mass spectrometry (MS), a powerful method for determining the stoichiometry of macromolecular complexes. I set up protocols for the large-scale preparation of a 66-nucleotide RRE fragment (IIABC) bearing a high-affinity Rev binding site, and adapted these for compatibility with native MS analysis. Because Rev tends to aggregate and precipitate in solution, I engineered a mutant form of Rev (Rev*) to overcome this problem. Analysis of IIABC/Rev* complexes by native gel electrophoresis confirms multimerization of Rev on the RNA. After extensive optimization, I obtained high-quality native MS spectra of these complexes, revealing that IIABC binds up to 6 Rev* monomers. Furthermore, I reconstituted a 4-species complex, IIABC/Rev*/CRM1/Ran, and succeeded in determining its mass and stoichiometry by native MS – a technically challenging task. Additional efforts at analyzing the intact RRE and complexes with wild-type Rev have also yielded informative spectra, while analysis of the intact RRE/Rev/CRM1/Ran holo-complex has had more limited success. These results illustrate the strengths and limitations of native mass spectrometry and its potential for future development as a tool for analyzing ribonucleoprotein complexes.

Malgré les vastes études démontrant le rôle de la conformation génomique dans le contrôle transcriptionnel, de nombreuses questions restent en suspens, et en particulier, comment ces structures chromatiniennes sont formées et maintenues. Pour mieux comprendre les liens entre l’état de la chromatine au niveau des éléments régulateurs, la topologie de la chromatine et la régulation de la transcription, nous utilisons la technique CHi-C basée sur la technologie de capture de la conformation chromosomique (3C). En utilisant deux stratégies de capture ciblant deux différentes structure chromatiniennes (les boucles chromatiniennes et les domaines topologiques), nous avons pu décrypter la structure chromatinienne associée à la différenciation des thymocytes et mettre en évidence des mécanismes de contrôle transcriptionnel de certains gènes. Les expériences futures de l’équipe vont consister à examiner les facteurs (hors transcription) qui peuvent influencer l'architecture de la chromatine, comme la liaison différentielle des CTCF, et comment ces facteurs peuvent être coordonnés par le contrôle de transcription. / Chromosome folding takes place at different hierarchical levels, with various topologies correlated with control of gene expression. Despite the large number of recent studies describing chromatin topologies and their correlations with gene activity, many questions remain, in particular how these topologies are formed and maintained. To understand better the link between epigenetic marks, chromatin topology and transcriptional control, we use CHi-C technique based on the chromosome conformation capture (3C) method. By using two capture strategies targeting two different chromatin structures (chromatin loops and topological domains), we have been able to decipher the chromatin structure associated with thymocyte differentiation and to highlight mechanisms for the transcriptional control of certain genes. Future experiments of the lab will examine mechanisms other than transcription which may influence chromatin architecture, such as differential binding of CTCF, and how these may interplay with transcriptional control and chromatin architecture.

Cette thèse a pour but d’étudier l’évolution morpho-structurale et magmatique des marges distales pauvres en magma ainsi que leur réactivation. Cette étude est focalisée sur les marges fossiles distales de la Téthys Alpine. L’étude de la réactivation de ces domaines (l’Err et la Platta, Suisse) montre que les chevauchements alpins réactivent principalement d’anciennes structures de rift. L’Err peut ainsi être restaurée et correspond à un ancien domaine de croute hyper-amincie caractérisé par un système de failles de détachement qui évolue en séquence et conduit à la rupture continentale et à l’exhumation du manteau. La Platta correspond à un domaine de manteau sous continental exhumé associé à une augmentation des additions magmatiques syn-tectoniques dans les parties distales. Ce domaine est interprété comme la relique d’une structure en dôme coiffée par une faille de détachement et recoupée par des failles normales favorisant la mise en place de magma et de fluides. L’approche utilisée a permis de mieux contraindre l’architecture d’une marge distale pauvre en magma et de discuter les processus de formation et de la réactivation des limites de plaque. / The aim of this study is to investigate the morpho-structural and magmatic evolution of magma-poor distal rifted margins, as well as their reactivation. This study is focused on the fossil distal margins of the Alpine Tethys. The study of the reactivation of these domains, (Err and Platta, Switzerland) shows that alpine thrusts principally reworked former rift structures. The Err nappe can be restored as a hyper-extended domain characterized by a system of detachment faults with a complex architecture evolving in-sequence and leads to the continental crust separation and the exhumation of mantle. The Platta nappe corresponds to a subcontinental exhumed mantle domain associated to an increase of syn-tectonic magmatic additions oceanwards. The distal domain is interpreted as the relic of a dome-shaped structure capped by a detachment fault and crosscut by latter normal faults facilitating the emplacement of basalts and fluid circulations. The approach developed in this thesis enabled a better understanding of one distal and ultra-distal magma-poor rifted margin, as well as to discuss processes related to the formation and reactivation of plate boundaries.

La connaissance de l’architecture tridimensionnelle (3D) des fibres est cruciale dans la compréhension de la fonction du cœur humain. L’imagerie par résonance magnétique du tenseur de diffusion (IRM-DT) est une technique permettant de mesurer la diffusion des molécules d’eau dans des tissus humains, et donc d’étudier de manière non-invasive l’architecture 3D des fibres du cœur humain. Dans l’IRM-TD cardiaque, la tractographie des fibres est essentielle pour représenter et visualiser l’architecture des fibres, mais souvent utilisée qualitativement comme une dernière étape qui consiste à visualiser sur l’écran l’architecture myocardique obtenue à partir des données IRM-TD. Cependant, cette visualisation qualitative n’est pas suffisante pour décrire de manière objective et complète l’architecture des fibres. L’objectif de cette thèse est de développer de nouvelles approches pour la tractographie et pour la description quantitative de l’architecture des fibres cardiaques du cœur humain en IRM-TD cardiaque. Les travaux de cette thèse se focalisent sur trois axes. Le premier est le développement d’un algorithme de tractographie probabiliste, qui prend en compte la corrélation spatiale des fibres pendant le suivi des fibres myocardiques. Les résultats expérimentaux montrent que la méthode proposée est robuste au bruit. Les fibres produites sont plus régulières et plus lisses, et la configuration des fibres cardiaques est plus facile à observer. Le second axe concerne une nouvelle notion de dépliement de fibres pour décrire les fibres du cœur humain, qui sont souvent complexes dans l’espace 3D. L’idée est d’analyser cette architecture 3D dans un espace réduit à deux dimensions (2D), en utilisant une technique d’apprentissage de variété. L’approche de dépliement proposée permet la description quantitative de l’architecture 3D de fibres cardiaques dans un plan 2D. Les résultats montrent qu’il est beaucoup plus facile d’observer et d’étudier les caractéristiques des fibres cardiaques après les avoir dépliées, et qu’il semble exister des formes de fibres caractéristiques du cœur humain. Le dernier axe consiste en la fusion de fibres, qui est obtenue en moyennant les fibres selon une grille. Cette approche fournit des architectures de fibres simplifiée à différentes échelles, et permet de mieux mettre en évidence la configuration des fibres cardiaques. / It is important to study the cardiac fiber architecture in order to understand the heart function. Diffusion tensor MRI (DT-MRI) is the only noninvasive technique that allows studying cardiac fiber architecture in vivo. Tractography is essential in representing and visualizing cardiac fiber architecture in DT-MRI, but is often employed qualitatively. The motivation of this thesis is to develop technique for studying the cardiac fiber architecture from the fiber tracts provided by the tractography process in cardiac DT-MRI. Our goal is to develop tractography algorithm and approaches for the quantitative description of cardiac fiber architecture. My work is composed of three main axis. The first is the development of a probabilistic tractography algorithm, which takes fiber spatial correlation into accounts in tracing fibers. Experimental results show that the proposed method is meaningfully more robust to noise than the streamlining method, and produces more regular and smoother fibers, which enables cardiac fiber configurations to be more clearly observed. The second concerns a new framework, namely cardiac fiber unfolding, which is an isometric mapping. Our fiber unfolding framework allows the quantitative description of three dimensional cardiac fiber architecture in a two dimensional plan. Our experimental results show that fiber tract pattern can be observed much easier by unfolding them in a plane, and several cardiac fiber patterns were found. The last axis consists in merging fibers, which is achieved by averaging fibers according to a grid. This fiber merging approach provide simplified fiber architecture at different scale as output that highlights the cardiac fiber configuration.