La spermatogenèse est un processus complexe qui dépend de la coopération de nombreux gènes. Son produit final le spermatozoïde, est un sujet d’étude idéal car il renferme à la fois des indices d’événements passés ainsi que des informations qui seront transmises à l'ovocyte lors de la fécondation. L'identification de nouveaux acteurs de la spermatogenèse, des modifications spécifiques de l'ADN du sperme ou la présence de transcrits spécifiques pourraient servir comme biomarqueurs dans le diagnostic de l’infertilité. Cette thèse avait pour but d’analyser le génome, le transcriptome et l’épigénome de spermatozoïdes dans le contexte de l'infertilité masculine. Nous avons identifié de nouvelles causes génétiques et confirmé la présence d'anomalies de méthylation dans le sperme d'hommes infertiles. Nous avons découvert 20 mutations dans le gène SOX8, chez des patients atteints de trouble du développement sexuel ou d'infertilité masculine ou féminine, qui apparaît comme un régulateur du développement et de la fonction gonadique. Par séquençage d’exome, une mutation dans le gène ATAD2 modeleur de la chromatine spécifique de la lignée germinale mâle fut également identifiée. Par RNA-seq et MeDIP-chIP du sperme d’hommes fertiles et infertiles, nous avons caractérisé la signature transcriptionnelle du sperme. La majorité des ARNs spermatiques humain est remarquablement conservée chez les mammifères placentaires suggérant des fonctions ancestrales importantes. Enfin, nos données transcriptomiques et épigénétiques tendent à indiquer qu’une expression et une régulation adéquates des gènes impliqués dans le remodelage de la chromatine constituent un facteur clé pour la fertilité masculine. / Spermatogenesis is a complex process which depends on the cooperation of many genes. The end-product, the spermatozoon, is an ideal subject for study since it carries both clues of the past events and information which will be transmitted to the oocyte at fertilization. The identification of main actors of spermatogenesis, specific modifications of sperm DNAs or sperm specific isoforms could improve our understanding of a such complex mechanism and could serve as a determination of biomarkers or diagnostic tools for fertility. The aim of the project was to go further three omes: genome, epigenome and transcriptome of mature human sperm in the context of male infertility. We identified new genetic causes of male infertility and confirmed the presence of methylation abnormalities in sperm cells of infertile men. Firstly, SOX8 gene was found mutated in a cohort of 20 patients with disorder of sex development and male or female infertility. Similarly, to NR5A1, SOX8 appears to be a novel regulator of gonadal development and function. Then by exome-sequencing, we identified a homozygous nonsense mutation in the male germline-specific chromatin modeler ATAD2. Furthermore, RNA-seq and MeDIP-chIP of sperm from fertile and infertile men along with bioinformatics analyzes of the generated data, enabled us to characterize more deeply the normal sperm transcriptional signature. We also found that the majority of human sperm RNAs are remarkably preserved in placental mammals suggesting crucial ancestral functions. Finally, proper expression and regulation of chromatin remodelers seem to be critical for male fertility, as revealed by both the transcriptomic and the epigenetic data.

Cette étude vise à explorer les mécanismes de tolérance des plantes aux xénobiotiques organiques de la famille des HAPs (phénanthrène), à travers l’analyse de l’impact des évènements de spéciation par hybridation et duplication génomique (allopolyploïdie). Nous avons pour cela mené une approche comparative sur un modèle de spéciation allopolyploïde récente, constitué des espèces parentales hexaploïdes S. alterniflora et S. maritima, et de l’allopolyploïde S. anglica qui résulte de la duplication du génome de leur hybride F1 S. x townsendii. Une approche intégrative basée sur des analyses physiologiques et moléculaires nous a permis de montrer que chez Spartina l’hybridation et le doublement du génome augmentent la tolérance aux xénobiotiques. Le parent paternel S. maritima se montre particulièrement sensible au phénanthrène par rapport au parent maternel S. alterniflora. Différentes analyses transcriptomiques ont permis l’identification de novo de transcrits spécifiquement exprimés en condition de stress, et l’annotation des petits ARNs (miARNs, leurs gènes cibles, et siARNs) agissant en tant que régulateurs de l’expression des gènes et la régulation des éléments transposables. Les analyses d’expression différentielle en réponse au stress ont permis de générer un modèle de régulation (miARN/gènes cibles) en réponse aux HAPs, testé par validation fonctionnelle en système hétérologue chez Arabidopsis. Un travail exploratoire de profilage du microbiome de la rhizosphère des spartines exposées au phénanthrène a été réalisé pour préciser les mécanismes de dégradation des xénobiotiques dans l’environnement en vue d’une application dans les stratégies de remédiation verte. / We explored mechanisms involved in tolerance to organic xenobiotics belonging to PAHs (phenanthrene), in the context of allopolyploid speciation (hybrid genome duplication). We developed a comparative approach, using a recent allopolyploidization model including the hexaploid parental species S. alterniflora and S. maritima, and the allopolyploid S. anglica, which resulted from genome doubling of the F1 hybrid S. x townsendii. Integrative approach based on physiological and molecular analyses highlights that hybridization and genome doubling enhance tolerance to xenobiotics in Spartina. The paternal parent S. maritima exhibits higher sensitivity compared to the maternal parent S. alterniflora. Various transcriptomic analyses were performed, to identify de novo stress responsive transcripts, and to annotate small RNAs (miRNAs, their target genes, and siRNAs) involved in gene expression and transposable element regulations. Differential expression analyses in response to stress allowed us to develop a putative miRNA regulatory network (miRNA/target genes) in response to PAH, functionally validated in Arabidopsis as heterologous system. An exploratory profiling of Spartina rhizosphere microbiome exposed to phenanthrene was also performed to characterize environmental degradation abilities, in the perspective of optimizing green remediation strategies.

Les cancers bronchopulmonaires non à petites cellules (CBNPC) sont la première cause de décès par cancer, les adénocarcinomes étant la forme la plus fréquente. Malgré une prise en charge précoce, ils constituent, par leur taux de récidive important et leur mauvais pronostic, un véritable problème de santé publique. Nous nous intéressons à l'hypoxie, un facteur agressivité des ADC, et à la famille des longs ARNs non codants (lncARNs), dérégulés dans de nombreux cancers et en réponse à l'hypoxie, mais peu caractérisés sur le plan structural et fonctionnel. Ces transcrits représentent un espoir pour le développement de nouvelles thérapies. Au cours de ma thèse, j'ai identifié une dizaine de lncARNs régulés par l'hypoxie in vitro et in vivo dans des ADC de stades précoces. j'ai caractérisé NLUCAT1, un transcrit nucléaire induit par l'hypoxie. L'invalidation de ce transcrit par le système CRISPR/Cas9 a révélé une diminution de la prolifération et de l'invasion cellulaires, et une augmentation du stress oxydatif et de la sensibilité au cisplatine, traduisant un potentiel rôle pro-oncogénique de ce transcrit dans les ADC. L'analyse du transcriptome a révélé une répression des réseaux de gènes contrôlés par NRF2, HIF et NFkβ dans les cellules déficientes pour NLUCAT1. Nous avons notamment identifié des gènes de la réponse anti-oxydante régulés par NRF2 dont l'ARN interférence mime en partie les conséquences de l'inactivation de NLUCAT1 sur l'apoptose. Nos résultats démontrent que NLUCAT1 exerce des activités pro-tumorales dans les ADC et suggère qu'il pourrait représenter une cible thérapeutique potentielle dans ce type de cancer. / Non Small Cell Lung Cancer (NSCLC) is the leading cause of cancer death worldwide, with poor prognosis and a high rate of recurrence despite early surgical removal. It is therefore essential to identify new prognostic markers and new therapeutic targets. We are interested in gene regulation related to hypoxia, a factor associated with relapse of lung adenocarcinomas (LUAD). The roles of long non coding RNAs (incRNAs) in cancer development and hypoxic response are largely unexplored. A transcriptome profiling of early-stage LUAD samples indicated that a set of incRNAs was correlated to a metagene hypoxic signature. Some of these transcripts were also sensitive to hypoxia in LUAD cell lines. We focused on a new "hypoxaLinc", named NLUCAT1 that is strongly up-regulated by hypoxia in vitro and correlated to hypoxic markers and bad prognosis in LUAD samples. Full molecular charactherization of NLUCAT1 showed that LUCAT1 is mainly regulated by NF-kβ and NRF2 transcription factors. Targered deletion of NLUCAT using CRISPR/CAS9 in A549 LUAD cell line, revelated a decrase in proliferative and invasive properties, an increase in oxidative stress and a higher sensisivity to displatin-induced apoptosis. We identified genes of the NRF2-regulated and anti-oxidant response whose RNA interference partially mimicked the consequences of NLUCAT1 inactivation on ROS-dependent caspase activation. Overall, our data strongly demonstrate that NLUCAT1 exerts pro-tumoral activities in early stages hypoxic LUADs ans suggest it could represent a new potential therapeutic target in lung cancer.

La maladie de Chagas est une maladie parasitaire causée par le protozoaire Trypanosoma cruzi et transmise par des insectes hématophages . Elle est composée de 2 phases : la phase aiguë et la phase chronique. Parmi les individus infectés, 30 % développent la forme chronique de la maladie. Les patients présentent des atteintes cardiaques, digestives (œsophage, côlon) et cardiodigestives. Notre étude a été focalisée sur les patients atteints de cardiomyopathie chagasique (CCC). Notre objectif est d’identifier des gènes de susceptibilité pouvant être impliqués dans le développement des formes chroniques. Notre étude a permis de mettre en évidence une variation d’expression de certains gènes entre les CCC et les contrôles. Nous nous sommes également intéressés aux processus épigénétiques pouvant réguler l’expression des gènes. Une étude de la méthylation de l’ADN croisée avec l’étude du transcriptome nous ont permis d’identifier des gènes présentant à la fois des variations d’expression et de méthylation. Pour certains de ces gènes, nous avons démontré que la méthylation est responsable de la variation d’expression observée. Enfin, nous avons étudié un ARN long non-codant, MIAT. Nous avons démontré qu’il est surexprimé chez les CCC par rapport aux contrôles et dans un modèle murin infecté par T. cruzi. De plus, l’analyse de l’expression de micro-ARNs couplée à une analyse de transcriptome nous a permis d'identifier plusieurs micro-ARNs indispensables à la régulation de l’expression des gènes. Enfin, une étude protéomique nous a permis de mettre en évidence une augmentation de la production de protéine pour certains gènes, en lien avec l’augmentation de l’expression observée. / Chagas disease is a parasitic disease caused by the protozoan Trypanosoma cruzi and transmitted by the hematophagous insects. The disease is composed by acute and chronic phases. Among the infected individuals, 30 % develop chronic form. They suffer from heart, digestive (esophagus, colon) and cardiodigestives injury. Our study was focused on patients with dilated chagasic cardiomyopathy (CCC). Our goal is to identify susceptibility genes that may be involved in the development of chronic forms. Our study revealed a variation in the expression of certain genes between CCC group and controls. We are also interested in epigenetic processes that can regulate the expression of genes. A study of the DNA methylation crossed with the transcriptome allowed us to identify genes presenting both variations in expression and methylation. For some of these genes we demonstrated that methylation is responsible for the expression variation observed. Finally, we studied a long non-coding RNA called MIAT. Our study demonstrated that it is overexpressed in CCC compared to controls and in a murine model infected by T. cruzi. Furthermore, the analysis of the expression of micro-RNAs crossed with transcriptome analysis allowed us to identify several micro-RNAs whose functions are essential in the regulation of gene expression. Finally, a proteomic study allowed us to demonstrate an increase in the production of protein for certain genes, correlated with the increase in expression levels observed.

Le développement du séquençage ARN, ou RNAseq, a permis l'essor de la recherche intensive de biomarqueurs dans de nombreux domaines de la biologie. L’information complète du transcriptome contenue dans les données de sorties, permet à un bioinformaticien assidu de dépasser les connaissances actuelles et d’accéder, grâce à des pipelines informatiques avancés, à d’innombrables signatures d’intérêts inédites. Dans cette thèse nous mettons en avant que ces marqueurs potentiels, essentiellement explorés pour répondre à des problématiques clinique en conditions pathologiques, peuvent être utilisés pour affiner la caractérisation de types de cellules sans marqueurs strictement spécifiques. Nous nous sommes intéressés aux cellules souches mésenchymateuses (MSCs), un type de cellules souches adultes multipotentes, fortement utilisées en clinique mais ne possédant pas de marqueurs positifs strictement spécifiques.Notre étude se concentre sur la recherche des ARN longs non-codants non annotés. Ces ARNs, aussi nommés "lncRNA", constituent une classe émergente de transcrits encore peu explorée à ce jour. De plus, cette catégorie démontre une spécificité conditionnelle et tissulaire élevée. Nous avons élaboré un pipeline d’analyse RNAseq optimisé pour la reconstruction et la quantification de lncRNAs non annotés.En utilisant les données publiques de RNAseq, venant de différentes sources de MSCs et d'autres types de cellules, nous avons identifié de nouveaux lncRNA non annotés exprimés spécifiquement dans les MSCs.Nous avons développé pour ce projet Kmerator.jl, un outil qui permet de décomposer un transcrit en sous séquences spécifiques (k-mers) afin de chercher et quantifier plus rapidement la signature de nos candidats dans un grand nombre de données RNAseq. Kmerator a également été utilisé dans d'autres applications pour tester la qualité des données RNA-seq disponibles en accés public.Après validation de ces nouveaux biomarqueurs de MSCs par qPCR, nous avons eu recours à plusieurs outils informatiques pour prédire leurs fonctions potentielles. Enfin, nous avons analysé des données RNAseq « single-cell » pour aborder l’hétérogénéité d’expression au sein des populations MSCs. / The development of RNA sequencing, or RNAseq, have opened the path of intensive biomarkers research in many areas of biology. The complete information of the transcriptome contained in the output data, allows a bioinformatician to surpass the current knowledge and to access, thanks to advanced computer pipelines, to signatures of new interest. In this thesis, we are showing that these potential markers, classically used in clinical and pathological conditions, can be used to characterize cell types without extensive markers profile. We have studied mesenchymal stem cells, a type of adult multipotent stem cells, strongly used in clinics but without strickly specific positive markers. Our study mainly focuses on the search for non-annotated, long non-coding RNAs. These RNAs, also called "lncRNA", constitute an emerging class of transcripts and are still lightly explored.In addition, this category presents a highly tissue-related specificity. We have developed an optimized RNAseq pipeline for the reconstruction and quantification of non-annotated lncRNAs.Using public data from RNAseq, coming from different sources of MSC and other cell types, we have identified new non-annotated lncRNAs clearly and specifically expressed in MSCs. to complete this project, we developed Kmerator.jl, a bioinformatical tool that allows to decompose a transcript in k-mer, and select specific sub-sequences, in order to search and quantify at a faster rate the signature of our candidates in a large number of RNAseq dataset. After validation of these new biomarkers of MSCs by qPCR, we used several computer tools to predict their potential functions. Finally, we analyzed single-cell RNAseq data to address the heterogeneity of expression within MSC populations.

Le staphylocoque doré (S. aureus) est un pathogène responsable d’infections diverses chez l’homme et l’animal. Il est responsable d’infections suppuratives (furoncles, endocardites, méningites…) ou non suppuratives (toxi-infections alimentaires…). L’émergence de souches bactériennes multi-résistantes aux antibiotiques augmente la gravité des infections et constitue un réel problème de santé publique. Depuis plusieurs années, les chercheurs tentent d’identifier des cibles pour de nouveaux antibiotiques. Parmi elles, les acides ribonucléiques (ARN) dits « régulateurs » constituent un modèle de choix. Environ 200 ARN régulateurs ont été identifiés chez S. aureus, mais jusqu'à maintenant, dans la plupart des cas, leurs fonctions ne sont pas connues. Pour identifier la fonction des ARN régulateurs chez S. aureus, nous avons utilisé une stratégie consistant à mettre en compétition 39 souches différentes dans chacune desquelles un ARN régulateur a été remplacé par une étiquette spécifique identifiable par séquençage. Cette expérience de compétition a été réalisée dans douze conditions de cultures différentes (conditions de stress différents) ainsi que chez un modèle souris. Les résultats de ces expériences ont été obtenus par analyse de séquençage massif haut débit. Un phénotype a été mis en évidence pour 11 des ARN régulateurs étudiés dans les conditions choisies. Nous avons aussi développé une méthode fiable pour identifier les cibles des ARN régulateurs. Cette méthode consistait à utiliser in vitro, ces ARN régulateurs comme appât pour piéger leurs cibles parmi un mélange d’ARN total. Les ARN cibles piégés ont ensuite été séquencés par ARN-seq haut débit. Cette stratégie a été appliquée pour déterminer les cibles de quatre ARN régulateurs chez S. aureus : RsaA, RsaE, RsaH et RNAIII. Plusieurs cibles putatives ont été identifiées et utilisées pour prédire le motif qui serait impliqué dans les interactions entre un ARN régulateur et sa cible. Le dernier chapitre de ce manuscrit concerne l’étude du mécanisme d’action des ARN régulateurs. En général, la liaison de l’ARN régulateur à son ARN messager cible va affecter la stabilité de ce dernier et engendrer sa dégradation par la ribonucléase III (RNase III). Chez S. aureus, RNase III est l’enzyme principalement impliquée dans la dégradation des complexes ARN régulateur-ARN messager (ARN double brin). RNase III a été décrite comme étant non essentielle chez S. aureus. Cependant, nous avons montré que cette ribonucléase est essentielle dans les souches de S. aureus contenant des prophages portant un système toxine/antitoxine (TA) de type I. Dans ces souches, la présence de RNase III est essentielle pour diminuer l’expression de ce système TA et contrer sa toxicité. / Staphylococcus aureus is an opportunistic Gram-positive pathogen bacterium and a leading cause of hospital- and community-acquired infections worldwide. In S. aureus, regulatory RNAs are key mediators in controlling bacterial virulence, viability and adaptability under various environmental conditions. About 200 regulatory RNAs were identified in S. aureus but up to date, their functions in most cases are unknown. To address the function of S. aureus regulatory RNAs, we used a strategy in which competitive fitness experiments were performed with mixed cultures comprising thirty-nine sRNA mutants. A bacterial population made of these mixed mutants was grown in twelve stress conditions and in a mouse model. The results were obtained by deep sequencing analysis. Eleven sRNA gene mutants were found to have an altered fitness in the tested conditions; three of them being requires for solely one studied condition, the others being modified by multiple stress conditions. The absence of sRNA genes generated negative fitness adaptation in all conditions, but one of the mutants had a strong growth defective phenotype at low-temperature. Current investigations indicate that the deleted sequence affects the 3’ end of a mRNA. This sequence is required for an optimum growth in cold conditions and contributes to the stability or translation of the associated mRNA. We also developed a robust procedure to identify reliably sRNA targets based on synthetic sRNAs that were used in vitro as bait to trap their corresponding targets which were subsequently identified by deep sequencing. Using this approach, we found new targets for RsaA, RsaE, RsaH and RNAIII. The binding of sRNAs to targeted mRNAs usually affect their stability by recruiting Ribonucleases (RNases). In S. aureus, RNase III encoded by rnc gene, is a major RNase involved in the degradation of sRNA-mRNA duplexes. RNase III was reported as nonessential in S. aureus. However, we report that the rnc gene is essential in some S. aureus strains due to the presence of prophages carrying type I toxin/antitoxin (TA) system. RNase III in these strains is essential to reduce the expression of TA systems to prevent their toxicity

L’exosome joue un rôle fondamental dans la dégradation de 3’ en 5’ et la maturation des ARNs chez les eucaryotes. Le "coeur" de l’exosome est composé de 9 sous-unités (EXO9). EXO9 est catalytiquement inactif chez l’homme et la levure, et est associé à deux RNases, Rrp6 et Rrp44, responsables de l’activité exonucléolytique de l’exosome. Mes travaux de thèse démontrent que chez Arabidopsis, le coeur de l’exosome EXO9 possède une activité catalytique intrinsèque. Cette activité est dépendante de la présence de phosphate, produit des nucléosides diphosphates et est réversible. Elle possède de ce fait toutes les caractéristiques d’une activité phosphorolytique. L’activité d’EXO9 est impliquée dans l’élimination de sous-produits de la maturation des ARNr et dans la maturation de l’ARNr 5.8S, deux fonctions typiques de l’exosome. Mes travaux révèlent également que AtRRP44, EXO9 et AtRRP6L2 coopèrent de manière séquentielle pour la maturation de l’ARN 5.8S. Mes travaux de thèse constituent la base de travaux futurs visant à comprendre les rôles de l’activité phosphorolytique de l’exosome chez un organisme eucaryote. / The eukaryotic RNA exosome complex is the main 3’-5’ degradation machinery that plays an essential role in RNA decay, quality control and maturation. The exosome core complex (EXO9) is catalytically inert in yeast and humans, and therefore relies on the catalytic activity of associated RNases, Rrp6 and Rrp44. In this study I demonstrated that EXO9 is catalytically active in Arabidopsis. EXO9’s activity is phosphate-dependent, releases nucleoside diphosphates and is reversible, meeting all criteria of a phosphorolytic activity. Importantly, EXO9’s in vivo substrates include the archetypical exosome substrates, rRNA maturation by-products and 5.8S rRNA precursors. My data show that AtRRP44, EXO9 and AtRRP6L2 sequentially cooperate for the processing of 5.8S rRNA. This work sets a basis for studies aiming at further understanding the biological functions of EXO9’s phosphorolytic activity in a eukaryotic organism.

Les chloroplastes, responsables de la photosynthèse chez les organismes autotrophes, possèdent un génome plastidial codant de 100 à 130 gènes dont environ 80 pour des protéines principalement impliquées dans la photosynthèse, la transcription et la traduction. L'expression de ces gènes, coordonnée entre le plaste et le noyau, implique deux types d'ARN polymérases, la NEP (Nucleus Encoded RNA Polymerase) et la PEP (plastid Encoded RNA Polymerase) laquelle s‟associe à l‟un des 6 facteurs sigma (SIG), codés dans le noyau pour la reconnaissance spécifique de promoteurs de transcription. Nous avons tout d‟abord analysé le rôle de ces facteurs sigma dans la régulation transcriptionnelle des deux opérons codant des sous-unités de l‟ATP synthase, atpI/H/F/A et atpB/E, en précisant le rôle particulier de SIG3 dans la reconnaissance spécifique du promoteur (-418) de l‟atpH. Nous avons identifié les promoteurs des transcrits polycistronique et ceux situés en amont des gènes atpH et atpE, et avons montré (1) que les gènes des deux opérons sont co-régulés par SIG3 et SIG2 sauf atpI régulé par SIG2 seul et (2), que SIG3 jouerait un rôle essentiel dans la surexpression monocistronique d‟atpH par la reconnaissance d‟un promoteur (-418) en amont de atpH. L‟analyse systématique des transcrits plastidiaux accumulés en fonction de l‟éclairement des plantes nous a permis de corréler cette surexpression à un éclairement élevé (1300 μE) de plantes matures. SIG3 reconnaît aussi spécifiquement le promoteur de psbN, gène localisé sur le brin opposé de l‟opéron psbB/T/H/petB/petD, produisant un ARN anti-sens de psbT et de la région intergénique psbT/psbH. Nos résultats montrent que l‟anti-sens de psbT couvre la région codante, le 5'UTR et la quasi-totalité 3' UTR du transcrit sens psbT, pouvant ainsi réguler la production de PSBT en interférant dans la traduction par la formation d‟un duplex ARN. L‟anti-sens pourrait aussi intervenir dans le processing dans la région 5‟ UTR de psbH.

Abstract: Recent advances in Next-Generation Sequencing protocols have opened a variety of ways to generate data. However, each newly developed methodology is most suited to represent a certain phenomenon or molecule. The object of this analysis is to identify the most appropriate way to generate and process data to study the snoRNAs, or small nucleolar RNA. Recently, snoRNAs have been revealed as taking part in a variety of unexpected alternative functions such as splicing, resistance to oxidative shock and chromatin unwinding. Finding a method to generate and treat a large quantity of data containing snoRNAs and their potential interactors could highlight some of their unexplored roles within the cell. To tackle the problem, a new protocol was put forward. This new pipeline relies on a reverse transcriptase isolated from a bacterial group II intron which boasts a better representation of structured small RNAs such as tRNAs and snoRNAs. Indeed, when compared to data created by using the standard small RNA preparation protocol, the sequencing data generated through the group II intron retrotranscriptase gives a much fairer representation. These improvements are also present in the bioinformatics pipeline. The workflow was changed to facilitate the detection of ncRNAs. These modifications rescue millions of reads, further increasing the power of the analysis. Ultimately, such corrections increase the predictive power of sequencing data. / Des avancées récentes dans le domaine du séquençage de prochaine génération ont ouvert une panoplie de façons de générer des données. Toutefois, chaque nouvelle méthode dévelopée est souvent appropriée à la caractérisation d’un seul type de phénomène ou de molécules. L’objectif de cette analyse est d’identifier la manière la plus appropriée de générer et traiter les données pour étudier les petits ARNs nucléolaires, snoRNAs. Récemment, ceux-ci ont été révélés comme des acteurs dans une variété de fonctions alternatives comme l’épissage alternatif, la résistance au choc oxidatif et l’état de la chromatine. Il est donc impératif de trouver une méthode qui puisse traiter une large quantité de données contenant les snoRNAs et leurs intéracteurs pour découvrir les rôles encore inexplorés des snoRNAs. Dans cette optique, un nouveau protocole a été élaboré. Cette nouvelle suite d’analyses s’appuie sur une reverse transcriptase isolée d’un intron de groupe II bactérien qui affiche une meilleure représentation des petits ARNs structurés comme les tRNAs et les snoRNAs. En effet, quand les données générées à travers la méthode de préparation des libraries pour petits ARNs standard est comparée à celle basée sur la reverse transcriptase bactérienne, cette dernière donne une meilleure représentation du compte des espèces. Ces avancées sont aussi présentes dans la méthode d’analyse informatique. La suite d’outils a été modifiée afin de permettre une meilleure détection des petits ARN non-codants. Ces modifications permettent de récupérer des millions de lectures par ensemble de données ce qui augmente le pouvoir prédictif de l’analyse.

La polyarthrite rhumatoïde (PR) est le rhumatisme inflammatoire chronique le plus fréquent avec une prévalence mondiale qui varie selon les pays mais se situe aux alentours de 0,5% dans le monde. La PR est caractérisée par une atteinte articulaire souvent bilatérale et symétrique, évoluant par poussées inflammatoires, une production d'auto-anticorps, une destruction du cartilage et de l'os entrainant des déformations. La PR peut survenir à tous les âges mais apparaît le plus souvent entre 40 et 60 ans, avec une forte prédominance féminine (3 : 1). Il existe des variations géographiques au sein d'un même continent ou d'un même pays en raison de facteurs environnementaux, immunologiques mais aussi génétiques. Depuis bientôt 40 ans, l’implication du gène HLA-DRB1 est connue. Les études à grande échelle sur tout le génome ont permis d’identifier 110 nouveaux polymorphismes qui n’expliquent qu’une partie de la composante génétique de la PR. Ces études ont été principalement menées dans les populations d’Amérique du Nord, d’Asie ou d’Europe du Nord. L’objectif de ma thèse était donc d’étudier des facteurs génétiques de prédisposition à la PR 1) codant pour des microARNs ou mARNs, 2) dans deux populations jusqu’ici peu ou pas étudiées, et 3) portés par le chromosome X.Pour cela, j’ai travaillé sur deux ethnies différentes (Tunisienne et Française) afin d’effectuer une étude d’association « cas-contrôle » via une approche « gènes candidats». J’ai genotypé 3 polymorphismes (SNPs) sur le locus Xq28, et 2 SNPs sur le gène REL et quantifié le niveau d’expression de 13 micro-ARNs (miR-363, miR-106a, miR-20b, miR-188, miR-92a, miR-532, miR-652, miR-221, miR-222, miR-223, miR-98, let-7f miR-718 et miR-3202) situés sur le chromosome X. J’ai également évalué les composantes HLA et l’épitope partagé (EP) dans ces deux populations. J’ai effectué une analyse des haplotypes et du degré de déséquilibre de liaison (LD) pour chaque locus. Enfin j’ai validé mes résultats grâce à des méta-analyses.Mes résultats sur un échantillon cas/témoins de 995 individus montrent que les locus Xq28 et REL sont fortement associés à la PR chez les femmes Tunisiennes et Françaises, avec des différences entre ces deux populations. Les résultats des allèles du complexe HLA-DRB1 pourraient expliquer ces différences puisque ce ne sont pas les mêmes allèles HLA-DRB1 qui prédominent dans les deux populations. Parmi les 11 micro-ARNs étudiés, deux ne sont pas détectables (miR-718 et miR-3202) dans les PBMCs des patients atteints de PR, cinq (miR-221, miR-222, miR-223, miR-106a, miR-98) montrent une différence statistique d’expression entre les femmes contrôles et les femmes PR, et 6 (let-7f, miR-188, miR-652, miR-20b, miR-363, miR-92a) ne montrent aucune différences entre les deux groupes. Le cluster miR-221-222 montre une corrélation avec le génotype (AA+AG) de SNP rs3761548 et (AG+GG) versus (AA) et rs2223356 du gène FoxP3 chez les patients atteints de PR seulement avec une stratification en fonction du sexe.En conclusion, cette étude de 3 types de facteurs génétiques de prédisposition à la PR apporte un éclairage nouveau aux précédentes études Asiatiques ou d’Europe et d’Amérique du Nord, mettant en évidence des différences ethniques et géographiques. Des études de génomique fonctionnelle et sur de larges cohortes masculines seront nécessaires pour une meilleure compréhension de la physiopathologie de la PR et de l’importance du chromosome X dans cette maladie. Par ailleurs, le rôle des micro-ARNs en tant que facteurs génétiques de prédisposition de la PR reste peu étudié et mérite de futures explorations. / Rheumatoid arthritis (RA) is the most common chronic inflammatory joint disease with a worldwide prevalence that varies by country but is around 0.5% worldwide. RA is characterized by a bilateral and symmetrical joint disease, relapsing inflammation, production of auto-antibodies, cartilage destruction and bone causing deformations. RA can occur at any age, however, it appears most often between 40 and 60 years, with a strong female predominance (3: 1). There are geographical variations within the same continent or in the same country because of environmental factors, immunological but also genetical reasons. For nearly 40 years, the involvement of the HLA-DRB1 gene is known. Large-scale studies of the genome have identified 110 new polymorphisms (SNPs) that explain only a part of the genetic component of RA. These studies were mainly conducted in North American, Asian and North European populations. The aim of my thesis was to study genetic factors of susceptibility to RA 1) encoding microRNAs and mRNAs, 2) in two unstudied populations, and 3) with a specific focus on the X chromosome.For that, I worked on two different ethnicities (Tunisian and French) to conduct a "case-control" study of association via a "candidate gene" approach. I have genotyped 3 SNPs on the Xq28 locus (rs1059702, rs1059703, rs13397) and two SNPs on the REL gene , and quantified the expression level of 11 micro-RNAs (has_Mir-223, has_Mir-363, has_Mir-106a, 20b-has_Mir, has_Mir-188, has_Mir-92a, has_Mir-532, has_Mir-652, has_Mir-221, has_Mir -222, has_Mir-223, has_Mir-98 and let-7f) located within the X chromosome. I also assessed the HLA components and the shared epitope (SE) in these two populations. I performed a haplotype analysis and a linkage disequilibrium (LD) study for each locus. Finally I validated my results through a Meta-analysis.My results on a case/control sample of 995 individuals show that the Xq28 locus and REL locus are strongly associated with RA in both Tunisian and French women, with however differences between the two populations. The results of the HLA-DRB1 alleles might explain these differences since different HLA-DRB1 alleles predominate in each population. In overall our analysis showed that among the 11 studied X-linked miRNAs, two are not detectable (miR-718 and miR-3202) in PBMCs of RA patients, five (miR-221, miR-222, miR-223, miR-106a, miR-98) show a statistical difference between controls and RA women, and 6 (let-7f, miR-188, miR-652, miR-20b, miR-363, miR-92a) show no differences between controls and RA women. MiR-222 and miR-221 was statically correlation with (AA+AC) versus (CC) FoxP3 SNP rs3761548 and (AG+GG) versus (AA) FoxP3 SNP rs2223356 in RA patients only with gender stratification.In conclusion, this study focusing on three types of genetic predisposition to RA sheds new light on the previous studies from Asia, Northern Europe and America, highlighting ethnical and geographical differences. Functional genomic studies and large male cohorts will be needed for a better understanding of the pathophysiology of RA and to study the importance of the X chromosome in this disease. Moreover, the role of micro-RNAs as genetic factors of RA remains under-studied and needs further exploration.