L’autisme est un syndrome neuro-développemental hétérogène à l’étiologie génétique complexe. Afin d’identifier les dérèglements initiaux responsables de ce mal-développement cérébral, des travaux antérieurs au sein de notre équipe se sont basés sur des cellules représentatives des stades précoces de l’ontogenèse : les cellules souches olfactives. Le gène MOCOS, codant pour la sulfurase du cofacteur à molybdène, a été trouvée sous-exprimé chez la majorité des patients autistes comparés à des sujets contrôles de même âge et du même sexe.Nous avons ensuite postulé que la dissection minutieuse des mécanismes moléculaires pouvant rendre compte de cette dérégulation aiderait à trouver des mécanismes sous-jacents contribuant aux troubles du spectre autistique (TSA). Ceci a conduit à l'identification de COSMOC, un long ARN non codant généré à partir d'une transcription divergente dans la région promotrice de MOCOS, dont l'expression est diminuée chez 10 des 11 patients autistes de notre cohorte. A l’aide de diverses techniques de biologie moléculaire, nous avons montré que la déplétion de COSMOC induit : (1) une sous-expression de MOCOS, (2) une déstabilisation de l'organisation de la chromatine, ce qui suggère une fonction de régulateur transcriptionnel, et (3) une altération du métabolisme des lipides et de l’homéostasie redox de la cellule, deux voies dérégulés dans les TSA. Par ailleurs, COSMOC régule de l’expression de la PTBP2 (polypirimidine track biding protein 2), un facteur d’épissage contrôlant l’expression de nombreuses protéines synaptiques. En conclusion, la dérégulation de COSMOC pourrait expliquer certains des dysfonctionnements observés dans les TSA. / Autism is a heterogeneous neuro-developmental syndrome with a complex genetic etiology. In order to unveil the initial disturbances responsible for this brain maldevelopment, previous works in our team relied on cells representative of the early stages of ontogenesis: olfactory stem cells. The MOCOS gene, coding for molybdenum cofactor sulfurase, was found under-expressed in most of autistic patients of our cohort when compared with age- and gender-matched control adults without any neuropsychiatric disorders. We postulated that the meticulous dissection of the molecular mechanisms involved this deregulation would help to unveil pathogenic mechanisms underlying autism spectrum disorders (ASD). This led to the identification of COSMOC, a long non-coding RNA, generated from a divergent transcription in the promoter region of MOCOS, whose expression is decreased in 10 out of 11 autistic patients in our cohort. Using various molecular biological techniques (interference RNA, DNA microarray, qPCR...), we showed that COSMOC depletion induces: (1) an under-expression of MOCOS, (2) a destabilization of chromatin organization, suggesting a transcriptional regulatory function, and (3) an alteration of cellular lipid metabolism and redox homeostasis, two deregulated pathways in ASD. In addition, COSMOC regulates the expression of PTBP2 (polypirimidine track biding protein 2), a splicing factor that controls the expression of many synaptic proteins, including PSD95. In conclusion, the deregulation of COSMOC may explain some of the dysfunctions observed in ASDs.

Le couple télomère/télomérase apparaît comme une cible prometteuse pour de potentiels agents anticancéreux qui seraient actifs sur un large éventail de tumeurs. Le laboratoire d’accueil a montré dans un modèle de leucémie aiguë promyélocytaire (LAP), qu'un agent utilisé en clinique, l'acide rétinoïque (ATRA), exerce une activité anti-tumorale en réprimant la transcription de la sous-unité catalytique hTERT indépendamment de la différenciation. Ce modèle (NB4) avec ses variants cellulaires résistant (NB4-LR1SFD) ou non à la répression de hTERT (NB4-LR1) par l’ATRA constitue un outil de choix pour l’identification de facteurs régulateurs de hTERT et la recherche des bases moléculaires de sa réactivation.Une approche transcriptomique a été utilisée afin d’identifier de nouveaux gènes et/ou réseaux de signalisation induits par l’ATRA et régulateurs de hTERT. L’analyse bioinformatique nous a permis de construire des profils d’expression différentielle entre les 2 lignées et des réseaux d’interaction. Parmi les candidats, H19, un ARN long de 2.5Kb, polyadénylé et non codant. H19 est classé parmi les gènes supresseurs de tumeurs : en son absence il y a développement de cancer (cas de la tumeur de Wilms, rhabdomyosarcome embryonnaire, Syndrome Beekwith-Wiedman) ; sa réintroduction par transfection conduit à une perte de tumoriginicité. Cependant H19 est reconnu de plus en plus comme un oncogène vu que son expression est élevée dans plusieurs types de cancers solides. Par contre peu d’études s’intéressent au rôle de H19 dans les leucémies, d’où notre intérêt pour l’étudier dans le modèle LAP que nous avons développé.Nous avons mis au point la mesure d’expression de H19 par RT-PCR quantitative, validé les données obtenues dans l’analyse transcriptomique et montré que le traitement ATRA induit l’expression de H19 dans les cellules NB4-LR1 alors que cette expression est plutôt diminuée dans les cellules NB4-LR1SFD. L’induction observée dans les cellules NB4-LR1 existe indépendamment de la différenciation. Par contre, cette induction peut être observée associée à la différenciation ou à l’apoptose dans la lignée cellulaire NB4-LR1SFD parallèlement à une diminution importante de l’expression de hTERT. Ce résultat important montre que la lignée NB4-LR1SFD ne présente pas de défaut général d’induction de H19. Ces données suggèrent l’existence d’une corrélation inverse entre le niveau d’expression de hTERT et celui de H19 dans ce modèle cellulaire. De façon importante, l’analyse des banques de données issues de patients LAP publiquement accessibles retrouve cette corrélation inverse.Une diminution d’activité télomérasique est observée dans des extraits cellulaires incubés en présence de l’ARN H19 transcrit in vitro. Cette diminution d’activité est observée aussi après surexpression de H19 in cellulo. Les expériences de RIP (RNA immunoprecipitation) ont montré une diminution de la quantité de hTR lié à hTERT suite à une augmentation d’expression de H19 après traitement ATRA in vitro ou après surexpression de H19 in cellulo. Une hypothèse serait que H19 induirait un déplacement de hTR du complexe hTR-hTERT. Cependant, les expériences de « pull-down » n’ont pas réussi à confirmer l’hypothèse d’une interaction possible entre l’ARN H19 et la protéine TERT.Mon travail de thèse identifie pour la première fois H19, un ARN long non codant, comme facteur régulateur potentiel de hTERT pouvant modifier son activité. Ce travail proposerait non seulement un mécanisme nouveau de régulation de l’activité télomérase mais aussi une fonction nouvelle pour H19 dans ce type de cancer. / The telomere / telomerase pair appears to be a promising target for potential anticancer agents that would be active on a wide range of tumors. The host laboratory has shown in a model of acute promyelocytic leukemia (APL), that a clinically used agent, retinoic acid (ATRA), exerts anti-tumor activity by repressing the transcription of the catalytic subunit hTERT regardless of differentiation. This model (NB4) with its resistant cell variants (NB4-LR1SFD) or not to the repression of hTERT (NB4-LR1) by ATRA is a tool of choice for the identification of hTERT regulatory factors and the search for molecular bases of its reactivation.A "microarray" approach has been used to identify new ATRA-mediated genes and / or signaling networks and potential hTERT regulators. Bioinformatic analysis allowed us to build differential expression profiles between the 2 lineages and interaction networks. Among the candidates, H19, a 2.5Kb long, polyadenylated and non-coding RNA. H19 is classified as a tumor suppressor gene: in its absence there is cancer development (case of Wilms tumor, embryonic rhabdomyosarcoma, Beckwith-Wiedman syndrome); its reintroduction by transfection leads to a loss of tumorigenicity. However H19 is increasingly recognized as an oncogene as its expression is elevated in several types of solid cancers. However, few studies are interested in the role of H19 in leukemias, hence our interest in studying it in the APL model that we have developed.We developed the H19 expression measurement by quantitative RT-PCR, validated the data obtained in the "microarray" analysis and showed that the ATRA treatment induces the expression of H19 in NB4-LR1 cells whereas this expression is rather diminished in NB4-LR1SFD cells. The induction observed in NB4-LR1 cells exists independently of differentiation. On the other hand, this induction can be observed associated with the differentiation or apoptosis in the NB4-LR1SFD cell line in parallel with a significant decrease in the expression of hTERT. This important result shows that the NB4-LR1SFD line does not have a general H19 induction defect. These data suggest the existence of an inverse correlation between the expression level of hTERT and that of H19 in this cellular model. Importantly, the analysis of publicly accessible APL patients’ databases finds this inverse correlation as well.We observed a decrease in telomerase activity in cellular extracts incubated in the presence of in vitro transcribed H19 RNA. This decrease in activity was also observed after overexpression of H19 in cellulo. The RIP (RNA immunoprecipitation) experiments showed a decrease in hTR amount bound to hTERT following an increase in H19 expression after ATRA treatment in vitro or after overexpression of H19 in cellulo. We hypothesize that H19 induces a displacement of hTR from the hTR-hTERT complex. However, the "pull-down" experiments failed to confirm the hypothesis of a possible interaction between H19 RNA and TERT protein.My thesis work identifies, for the first time, the long non-coding RNA H19, as a potential regulator of hTERT that can modify its activity. This work would propose not only a new mechanism of regulation of telomerase activity but also a new function for H19 in this type of cancer.

La maladie de Hirschsprung est une affection congénitale de la motilité intestinale caractérisée par un segment aganglionnaire dans le côlon terminal. Un criblage génétique par mutation insertionnelle aléatoire chez la souris nous a permis d’identifier la lignée transgénique Spot dont les homozygotes souffrent de mégacôlon aganglionnaire. L’analyse d’intestins d’embryons mutants a révélé une baisse de prolifération et un délai de migration des cellules de la crête neurale entériques (CCNe) progénitrices dus à leur différenciation gliale précoce, entrainant un défaut de colonisation de l’intestin et une aganglionose du côlon. Le séquençage du génome Spot indique que le transgène s’est inséré à l’intérieur du locus K12-Nr2f1 sur le chromosome 13, une région dépourvue de gènes préalablement associés à la maladie, perturbant également une séquence non-codante très conservée dans l’évolution. K12 est un gène d’ARN long non codant (ARNlnc) et antisens du gène Nr2f1, lui-même impliqué dans la gliogénèse du système nerveux central. Le séquençage du transcriptome des CCN a montré une surexpression de Nr2f1 et des formes courtes de K12 chez Spot et des essais luciférase ont révélé l’activité répressive de l’élément conservé. Nous avons observé l’expression de K12 dans les CCNe et sa localisation subcellulaire dans des zones transcriptionnellement actives du noyau. Avec l’émergence des ARNlnc régulateurs, ces données nous permettent de pointer deux nouveaux gènes candidats associés à une différenciation gliale prématurée du SNE menant au mégacôlon aganglionnaire, en supposant que la régulation de Nr2f1 se fait par son antisens, K12. / Hirschsprung disease is a congenital intestinal motility disorder characterized by an aganglionic segment in the distal colon. A genetic screen performed via random insertional mutagenesis in mice allowed identifying the Spot line, whose homozygotes suffer from an aganglionic megacolon. The analysis of mutant embryonic intestines revealed a decreased proliferation rate and a delay in migration of the enteric neural crest cell (eNCC) progenitors, secondary to their early glial differentiation, resulting in failure to properly colonize the intestine. Sequencing of the Spot genome indicated that the transgene was inserted into the K12-Nr2f1 locus on chromosome 13, a region devoid of genes associated with the disease, and disrupted in addition a highly conserved non-coding sequence. K12 is an uncharacterized long non-coding RNA (LncRNA) gene antisense to the Nr2f1 gene, which is involved in gliogenesis in the central nervous system. Sequencing of the eNCC transcriptome revealed an overexpression of Nr2f1 and short forms of K12 in Spot, and luciferase assays showed repressive activity of the conserved element. We observed the expression of K12 in the eNCC and its subcellular localization in transcriptionally active zones of the nucleus. With the recent emergence of LncRNA regulators and supposing that the regulation of Nr2f1 is done by its antisense K12, these data allowed us identifying two new candidate genes associated with a premature glial differentiation leading to aganglionic megacolon.

Le virus de la maladie de Marek (MDV) est un virus oncogène responsable des lymphomes T chez les poulets. L´infection par ce virus est divisée en une phase lytique dépendante de l´expression du gène très précoce ICP4 et une phase latente, caractérisée par l´expression de l’ARN long non codant LAT localisé en antisens. Nous avons montré que l’expression différentielle des miARN du cluster mdv1-miR-M8-M10 était directement corrélée à l’épissage alternatif de l’intron 1 du LAT et plus particulièrement à la biogenèse par le splicéosome du premier mirtron viral. La présence du mirtron mdv1-miR-M6 au milieu du cluster est associée à une cinétique d’expression des miARN. En parallèle, nous avons identifié deux promoteurs alternatifs de type Sp1, quatre signaux poly-A et trois exons associés à la régulation de la transcription du transcrit ICP4. Nous avons prédits cinq isoformes potentielles pour la protéine ICP4 et avons pu observer par immunodétection que la protéine était exprimée principalement dans le cytoplasme des cellules infectées en phase lytique ou de réactivation. / The Marek disease virus (MDV) is an oncogenic herpesvirus responsible of T-cell lymphoma in chicken. MDV infections are divided into a lytic phase, depending on the expression of immediate early gene like ICP4, and a latent phase characterized by the expression of the long non-coding RNA LAT localized in antisense. In this study, we have shown the differential expression of the cluster of miRNA mdv1-miR-M8-M10 was directly correlated with the alternative splicing of LAT’s intron 1 and more specifically with the first viral mirtron biogenesis by the spliceosome. The location of the mirtron mdv1-miR-M6 inside of the cluster is associated with a two-step biogenesis of the miARN of the cluster. On the other hand, we have identified a dual promoter that responded to Sp1, four poly-A signals and three exons that are responsible of transcriptional regulation of ICP4 transcript. We also have predicted five potential isoproteines for ICP4 and were able to observe by immunodetection that ICP4 was mainly expressed in the cytoplasm of infected cells during the lytic phase or the reactivation one.