Analyser les modalités de l'interaction des virus neurotropes avec leurs cellules cibles représente un défi majeur, cela pourrait favoriser notre compréhension de la physiopathologie de certains troubles neurologiques dont l'origine virale est parfois suspectée. Le Bornavirus (BDV), un virus neurotrope, représente un modèle idéal pour analyser les mécanismes moléculaires de la persistance virale dans les neurones et en étudier les conséquences sur l'homéostasie neuronale. Au cours de ma thèse, nous avons découvert une nouvelle forme d'interaction virus/cellule dans laquelle une protéine du BDV perturbe la signalisation épigénétique associée à l'acétylation des histones. Cette perturbation de l'acétylation des histones cellulaires est accompagnée d'une modulation de la réplication virale qui permettrait de favoriser la persistance du BDV dans les neurones tout en limitant les dommages cellulaires associés, démontrant ainsi la parfaite adaptation du BDV à sa cellule hôte. / In response to various environmental stimuli, neurons undertake specific cognitive functions, such as learning and memory. Many studies have shown that epigenetics, notably histone acetylation, is crucial for the regulation of gene expression involved in these processes. Moreover, dysregulation of signaling pathways that regulate epigenetics is clearly recognized as a main actor in the pathogenesis of several neurological disorders. Even if the origin of these disorders is sometimes genetic, their etiology remains elusive and environmental factors are also suspected. In particular, infectious agents are considered as serious candidates, notably for viruses that persist in the central nervous system (CNS). The Bornavirus (BDV) constitutes an interesting model to assess the impact of viral infection on neuronal epigenetics. This non-cytolytic RNA virus infects neurons of the CNS and causes various cognitive disorders in animals. It has the remarkable property to replicate in the nucleus, in close association with chromatin, thus leading to our working hypothesis that it may modify the epigenetics of infected neurons. During my Ph.D., we used primary cultures of cortical neurons to demonstrate that BDV infection decreases H2B and H4 acetylation levels on selected lysine residues, through inhibition of histone acetyltransferase (HAT) activities. We also showed that the viral phosphoprotein was responsible for this perturbation, acting on histone acetylation and HAT activities in a protein kinase C dependent manner. Finally, using pharmacological agents, we observed that histone acetylation levels were correlated with replication of BDV. Thus, BDV action on histone acetylation pathway may represent an original mechanism to control viral replication, thereby favoring long-term persistence in neurons. I am currently examining the consequences of this virus-mediated perturbation on H2B/H4 acetylation at the genome scale, using ChIP-sequencing experiments.

Listeria monocytogenes est l'un des meilleurs organismes modèles pour l'étude des interactions bactérie-hôte. Ce pathogène intracellulaire facultatif peut infecter, survivre et se répliquer dans le cytoplasme des cellules eucaryotes, démontrant la co-évolution étroite de Listeria avec son hôte. Le style de vie intracellulaire de ce pathogène implique la manipulation de divers composants de la cellule hôte, dont l'un est la chromatine. En induisant des modifications de la chromatine au niveau des histones, Listeria peut influencer le programme transcriptionnel de l'hôte. Ce projet de thèse porte sur une modification spécifique des histones, la désacétylation de la lysine 18 de l'histone H3, induite par la désacétylase de l'hôte Sirtuin 2 (SIRT2) lors de sa relocalisation du cytoplasme vers le noyau pendant l'infection. Le détournement de SIRT2 par Listeria fournit un système idéal pour étudier les mécanismes de la localisation subcellulaire de SIRT2, qui est mal comprise, et c'est le but de cette thèse. En utilisant la spectrométrie de masse, nous avons identifié une nouvelle modification posttraductionnelle de SIRT2, la phosphorylation de la sérine 25 (S25), ciblée spécifiquement par l'infection, et essentielle pour l'association de SIRT2 à la chromatine. Nous avons caractérisé le complexe moléculaire impliqué dans la déphosphorylation de SIRT2-S25 et nous montrons que cette modification est essentielle pour contrôler la fonction de SIRT2 en tant que répresseur transcriptionnel, et est nécessaire pour une infection efficace. Notre approche protéomique a aussi permis la caractérisation d'un interactome de SIRT2. De nombreuses protéines ont été identifiées et quelques-unes ont été confirmées et étudiées pour leur rôle dans le transport nucléo-cytoplasmique de SIRT2. De plus, une collaboration au laboratoire a mis au jour un mécanisme de subversion de la réponse aux dommages de l'ADN de l'hôte par Listeria. Dans son ensemble, ce travail a contribué à la compréhension de mécanismes originaux de l’interaction entre les bactéries et la chromatine et a révélé un processus cellulaire contrôlant la localisation subcellulaire et la fonction de la protéine de l’hôte SIRT2. / One of the best model organisms for the study of bacterial-host interactions is Listeria monocytogenes. This facultative intracellular pathogen can infect, survive, and replicate in the cytoplasm of eukaryotic cells, demonstrating the close co-evolution of Listeria with itshost. The intracellular life style of this pathogen involves manipulation of various host cellcomponents, one of which is chromatin. By inducing chromatin modifications at the level of histones, Listeria can influence the transcriptional program of the host. This thesis focuses on one specific histone modification, deacetylation of histone H3 of lysine 18, which is induced by the host deacetylase Sirtuin 2 (SIRT2) upon its relocalization from the cytoplasmto the nucleus during infection. Hijacking of SIRT2 by Listeria provides an ideal system tostudy the mechanisms of SIRT2 subcellular localization, which is poorly understood, and is the purpose of this thesis. By using mass spectrometry we have identified a novel posttranslational modification of SIRT2, Serine 25 (S25) phosphorylation, specifically targeted byinfection, and essential for SIRT2 chromatin association. We have characterized themolecular complex involved in dephosphorylating SIRT2-S25 and we show that this modification is essential for controlling SIRT2 function as a transcriptional repressor andnecessary for productive infection. Our proteomic approach further allowed the characterization of a SIRT2 interactome. Many proteins were identified and a few wereconfirmed and studied for their role in nucleo-cytoplasmic shuttling of SIRT2. In addition, a laboratory collaboration uncovered a mechanism for subversion of the host DNA DamageResponse by Listeria. As a whole, this work has contributed to the understanding of original mechanisms of chromatin-bacteria cross talk, and has revealed a cellular process controlling subcellular localization and function of the host protein SIRT2.

La formation de souvenirs nécessite la mise en place de programmes génétiques dans l’hippocampe. L’activation de la transcription de gènes impliqués dans les processus de plasticité comme le bdnf s’effectue, au moins en partie, via l’acétylation des histones, mécanisme qui permet des changements de la structure de la chromatine. Nos résultats soulignent l’existence d’une régulation spécifique et différentielle de l’acétylation des histones dans l’hippocampe de rongeurs adultes en fonction du type d’information à traiter. Les acétylations des histones H2B et H4 sont spécifiques de l’apprentissage d’une tâche (MWM, CFC) alors que celle de l’histone H3 semble plus sensible au contexte environnemental. Il est par ailleurs décrit que le vieillissement ainsi que l’environnement enrichi (EE) sont des facteurs susceptibles d’induire des changements d’acétylation des histones, aboutissant respectivement à la répression et à l’activation de gènes de « mémoire ». Nos études mettent en évidence qu’un EE de 6 mois, même appliqué à des rats âgés de 18 mois qui présentent déjà des déficits mnésiques, est capable d’induire des modifications durables de la structure de la chromatine par l’intermédiaire de H3. En favorisant l’expression de gènes comme le bdnf, ces changements participent au maintien des capacités mnésiques, normalement perdues chez le Rat âgé de 24 mois. Dans l’ensemble, nos résultats soulignent l’importance des mécanismes liés aux acétylations des histones dans les processus mnésiques et indiquent que ces régulations restent modulables au cours de la vie, permettant d’envisager d’éventuelles options thérapeutiques dans des conditions de vieillissement pathologique. / Hippocampal-dependent memory formation is associated with the establishment of specific genetic programs in the rat hippocampus. This transcriptional activation of genes involved in synaptic plasticity and memory processes, like bdnf, can in part be attributable to histone acetylation-related mechanisms, allowing dynamic chromatin structure changes. Our results indicate a specific and differential regulation of histone acetylation in young rodents hippocampus depending on the nature of the stimuli. In fact, H2B and H4 acetylations are specific to rats having learnt a task (MWM, CFC), whereas H3 acetylation seems to be more sensitive to the environmental context. Besides, it is known that ageing and environmental enrichment (EE) are factors able to modulate histone acetylation, leading respectively to repression and activation of memory-related genetic programs. Here, we showed that an EE of 6 months, even applied to 18 month-old rats, which already present memory deficits, is able to induce persistent chromatin structure modifications through H3. By favoring the expression of genes as bdnf, these changes could participate in the preservation of memory abilities, which are normally lost in 24 month-old rats. The precise identification of regulating elements located on the bdnf promoter brings new data about the potential factors involved in the transcriptional response following EE, e.g. CREB and NFκB. Altogether, our results confirm the role of histone acetylation in memory processes and underline that these regulations remain flexible during life, thus highlighting possible therapeutic strategies in pathological ageing conditions.

La CREB Binding Protein (CBP) a une activité lysine acétyltransférase intrinsèque et fonctionne aussi comme un co-activateur transcriptionnel. L'activité acétyltransférase et la fonction de coactivateur transcriptionel sont toutes deux essentielles pour la formation de mémoire à long terme. De plus, la dérégulation de CBP a été observée dans des maladies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer et la maladie de Huntington. L'objectif de ma thèse était d'étudier le rôle de la CBP et de son activation pharmacologique dans le cadre de la formation de la mémoire spatiale, une forme de mémoire qui est démantelé très tôt dans la MA. Les données obtenues à partir de ma thèse montrent que l'activation de la fonction acétyltransférase CBP par l’activateur CSP-TTK21 améliore les processus mnésiques chez des souris adultes normales et aussi dans un modèle murin de MA (THY-Tau22). Ainsi, la stratégie d’activation pharmacologique de l'activité acétyltransférase de CBP a un énorme potentiel pour une utilisation en tant qu'agent thérapeutique pour le traitement des maladies liées à l'altération de la mémoire tel que la maladie d'Alzheimer. / CREB Binding Protein (CBP) has an intrinsic lysine acetyltransferase activity and alsofunctions as a transcriptional co-activator. Both the acetyltransferase activity and the transcriptional co-activator function are critical for long-term memory formation. Importantly, CBP dysregulation has been observed in neurodegenerative conditions like in Alzheimer’s disease and Huntington’s disease. The focus of my thesis was to study the role of CBP and its activation by a new pharmacological tool, in the context of spatial memory formation, a form of memory that is very early dismantled in AD. Data obtained from my thesis clearly suggests that activation of CBP acetyltransferase function by small molecule activator CSP-TTK21 can improve memory related processes in healthy adult mice and also in a mouse model of AD, (THY-Tau22). Therefore, the strategy of pharmacological activation of CBP acetyltransferase activity has tremendous potential for use as therapeutics for the treatment of diseases related to memory impairment such as Alzheimer’s disease.

L’initiation de la transcription chez les eucaryotes nécessite le recrutement de l'ARN polymérase II (Pol II) et des facteurs de transcription généraux sur les promoteurs de gènes formant le complexe de préinitiation (PIC). Des activateurs se lient en amont du promoteur et stimulent l’ouverture de la chromatine et la formation du PIC en recrutant des complexes coactivateurs. SAGA est un tel coactivateur, conservé chez les eucaryotes, connu pour modifier les histones de tous les gènes et impliqué dans la transcription par Pol II. Dans ce travail, j’ai analysé l'organisation moléculaire de SAGA par microscopie électronique. J'ai (i) étudié l'architecture et les interactions des sous unités du module d’acétylation des histones et l’ai localisé dans SAGA; (ii) obtenu la première carte cryo-EM du complexe SAGA chez la levure et analysé sa flexibilité; (iii) défini le site d'interaction entre TBP et SAGA et montré que le complexe subit un changement conformationnel lors de cette liaison. / Transcription initiation in eukaryotes requires the recruitment of RNA polymerase II (Pol II) and general transcription factors to the promoters of protein coding genes in order to form a PreInitiation Complex (PIC). Sequence specific activators bind up stream of the promoter, stimulating chromatin opening and PIC formation via recruitment of coactivator complexes. SAGA is such a coactivator, conserved in all eukaryotes, known to modify the histones on all expressed genes in yeast and human and involved in Pol II transcription. In this work I have analyzed SAGA’s molecular organization mostly by electron microscopy. I have (i) studied the architecture and sub unit interactions of SAGA histone acetylation (HAT) module and localized it in the full SAGA complex; (ii) obtained the first cryo-EM map of yeast SAGA and analyzed its flexibility; (iii) defined the interaction site of SAGA with TBP protein and shown that the complex under goes a large conformational change upon TBP binding.

L’insuffisance rénale aiguë (IRA) est une dysfonction d’organe fréquente. Alors que la fonction rénale récupère le plus souvent, on sait depuis 2009 que le pronostic rénal est malgré tout engagé à long terme. L’objectif de ce travail est d’étudier les mécanismes de réparation pathologique de l’épithélium tubulaire afin de mieux comprendre les conséquences à long terme d’un épisode d’IRA.Le parcours des patients après IRA a été transposé dans un modèle à deux agressions (souris C57Bl6/J) : ischémie-reperfusion rénale, suivie à distance par l’administration continue d’angiotensine 2. L’agression aiguë a été calibrée pour obtenir une récupération fonctionnelle et une histologique (microarchitecture normale à la fin du processus de réparation). La fibrose rénale sous angiotensine 2 était plus importante après un antécédent de nécrose tubulaire ischémique résolutive. En isolant les cellules du tube proximal différenciées, une reprogrammation durable du métabolisme et une probable compartimentalisation de la fibrogénèse ont été mises en évidence.L’hypothèse d’un mécanisme épigénétique, faisant le lien entre ischémie-reperfusion et fibrose à distance, a été explorée. Des modifications d’acétylation des histones dans les cellules tubulaires ont été constatées sur des biopsies des greffons humains en post-IRA. Ces modifications ont été reproduites chez la souris et modélisées in vitro après hypoxie-réoxygénation sur une culture primaire de cellules tubulaires. L’acétylation du locus du gène du micro-ARN miR21, dont les cibles sont impliquées dans la progression de la fibrose, est augmentée après ischémie-reperfusion et associée à son induction. / Acute kidney injury (AKI) is a frequent organ dysfunction. While renal function generally recovers, it has been shown since 2009 that AKI carries a poor long-term renal prognosis. The objective of this study was to investigate the maladaptive repair of the tubular epithelium in order to better understand the long-term consequences of AKI. The course of patients after AKI was transposed into a two-hit animal model (C57Bl6/J mice): renal ischemia-reperfusion, followed by continuous administration of angiotensin 2. AKI was calibrated so as to obtain full functional recovery and normal microarchitecture after ischemic tubular necrosis. There was greater renal fibrosis under angiotensin 2 after a history of resolving ischemic tubular necrosis. By isolating differentiated proximal tubular cells, sustained metabolism reprogramming and compartmentalization of fibrogenesis were highlighted. The hypothesis of an underlying epigenetic mechanism, linking ischemia-reperfusion to fibrosis, was explored. Histone post-translational modifications (H3K18 acetylation) in tubular cells were found in human graft biopsies. These changes were reproduced in mice and modeled in vitro after hypoxia-reoxygenation on a primary culture of tubular cells. Histone acetylation peaked at the locus of the miR21 microRNA gene, whose targets are involved in the progression of fibrosis, and was implicated in miR21 expression following our model of AKI.

Durant la dernière décennie, la problématique de santé liée aux perturbateurs endocriniens (PE) s'est étendue à la toxicité des mélanges. L'objectif de ce travail était de définir les conséquences d'une exposition continue à des cocktails des PE, à des doses faibles et définies comme "non nocives " par les autorités réglementaires. Des mélanges associant la génistéine, la vinclozoline, et le Bisphénol A, ont fait l'objet d'étude intégrative et multi-générationnelle chez le rat qui prend en compte le comportement maternel, le comportement alimentaire et le développement. Nos résultats montrent que ces mélanges peuvent: a) diminuer le comportement maternel, b) modifier les préférences gustatives (sucré, salé), c) affecter le développement dès la période utérine (malformations) jusqu'à l'âge adulte (surpoids), d) perturber le bilan métabolique (femelles) et l'expression par la glande salivaire de gènes codant des protéines impliquées dans la gustation, d'engendrer des effets épigénétiques sur sur la génération F2 non exposée. L'étude in vitro confirme que la Génistéine et/ou la Vinclozoline, introduites durant l'induction de la différenciation adipocytaire affectent le développement des 3T3-L1et leur activité endocrine (leptine; triglycérides), et révèle que la Vinclozoline potentialise l'effet anti-adipogénique de la Génistéine.En conclusion, ce travail montre qu'une exposition à des mélanges de PE peut altérer le comportement et le développement, et prédisposer l'organisme à développer des maladies métaboliques telles que le diabète et l'obésité, mais que les propriétés hormonales de chaque composant ne sont pas prédictives des effets cocktails

La Bruton tyrosine kinase ou Btk est une protéine dont le rôle dans la maturation des lymphocytes B est connu depuis plusieurs années. Par contre, son rôle dans le contrôle de l’immunité innée est moins établi. Nous avons montré que, en réponse à la voie des Toll like Receptors ou TLRs, Btk régule la stabilité de l’ARN messager du TNF-α par l’intermédiairede la protéine TTP ou Tristétraproline. Par ailleurs, nous avons montré que l’expression d’un microARN, le miR-346, régulait négativement la protéine Btk et donc la synthèse de TNF-α. L’amplification de l’expression de ce miR-346 par transfection permet d’avoir un effet anti-TNF-α et anti-Btk interessant notamment dans le modèle cellulaire de la polyarthrite rhumatoïde. Enfin, nous avons montré que, en réponse au TLRs, la modulation de l’expression du TNF-α en fonction de l’état de méthylation de l’ADN et d’acétylation des histones dépendait directement de l’expression du couple miR-346 et Btk. Btk est donc une protéine charnière dans le contrôle de l’inflammation par les mécanismes épigénétiques que sont les miARNs, la méthylation de l’ADN et l’acétylation des histones. Sur le plan thérapeutique, l’inhibition de cette protéine par ces différents mécanismes de régulation semble donc être très interessante, à la fois dans les maladies inflammatoires et néoplasiques. / Bruton tyrosine kinase, or Btk, is a protein whose role in the maturation of B cells has been known for several years. However, its role in the control of innate immunity is less established. We have shown that, in response to Toll like Receptors pathway or TLRs, Btk regulates the stability of the mRNA of TNF-α via the TTP or Tristetraprolin protein. Furthermore, we showed that the expression of microRNA, the miR-346, negatively regulated the Btk protein and thus the synthesis of TNF-α. Upregulation of miR-346 by transfection act as an anti-TNF-α and anti-Btk drugs, especially in the cellular model of rheumatoid arthritis.Finally, we showed that, in response to TLRs, the modulation of the expression of TNF-α according to the state of DNA methylation and histone acetylation depended directly on crosstalk beetween miR-346 and Btk. Btk is a key protein in the control of inflammation by epigenetic mechanisms such as miRNAs, DNA methylation and histone acetylation. As therapeutic interest, inhibition of Btk by those different regulatory mechanisms seems to be very interesting, both in inflammatory and neoplastic diseases.

La Bruton tyrosine kinase ou Btk est une protéine dont le rôle dans la maturation des lymphocytes B est connu depuis plusieurs années. Par contre, son rôle dans le contrôle de l'immunité innée est moins établi. Nous avons montré que, en réponse à la voie des Toll like Receptors ou TLRs, Btk régule la stabilité de l'ARN messager du TNF-α par l'intermédiairede la protéine TTP ou Tristétraproline. Par ailleurs, nous avons montré que l'expression d'un microARN, le miR-346, régulait négativement la protéine Btk et donc la synthèse de TNF-α. L'amplification de l'expression de ce miR-346 par transfection permet d'avoir un effet anti-TNF-α et anti-Btk interessant notamment dans le modèle cellulaire de la polyarthrite rhumatoïde. Enfin, nous avons montré que, en réponse au TLRs, la modulation de l'expression du TNF-α en fonction de l'état de méthylation de l'ADN et d'acétylation des histones dépendait directement de l'expression du couple miR-346 et Btk. Btk est donc une protéine charnière dans le contrôle de l'inflammation par les mécanismes épigénétiques que sont les miARNs, la méthylation de l'ADN et l'acétylation des histones. Sur le plan thérapeutique, l'inhibition de cette protéine par ces différents mécanismes de régulation semble donc être très interessante, à la fois dans les maladies inflammatoires et néoplasiques.

La maladie d’Alzheimer (MA) est caractérisée par une perte progressive des capacités mnésiques et des fonctions cognitives accompagnée du développement de dégénérescences neurofibrillaires (DNFs) et de plaque séniles dans le parenchyme cérébral. La découverte de perturbations épigénétiques dans des cerveaux de patients Alzheimer ont mené la communauté scientifique à se tourner vers de nouvelles voies thérapeutiques. De telles altérations, notamment au niveau de l’acétylation des histones de la chromatine, pourraient rendre compte de dysfonctionnements dans l’expression des programmes génétiques. En utilisant les souris THY-Tau22 (développement progressif de DNFs), nous avons évalué l’efficacité de deux stratégies visant à augmenter l’acétylation des histones : activer les HATs et inhiber les HDACs. Ces deux stratégies permettent une récupération des performances en mémoire spatiale chez les souris THY-Tau22, ouvrant ainsi de nouveaux axes thérapeutiques et de recherches dans la MA. / Alzheimer’s disease (AD) is characterized by a progressive loss of memory and cognitive functions associated with the development of neurofibrillary tangles (NFTs) and amyloid plaques in the brain. Nowadays, there is no satisfactory cure for AD. The discovery of epigenetic alterations in AD brain led the scientist community to think about new therapeutic options. Such modifications, and notably those on histone acetylation of the chromatin, could be associated with the genetic dysfunctions observed in AD. The reestablishment of proper epigenetic regulations, and thus gene expression, appears as an original therapeutic option. Using THY-Tau22 mice, we assessed the effect of two strategies aimed at increasing histone acetylation with a HAT activator (CSP-TTK21) or an HDAC inhibitor (phenylbutyrate). We show that both therapeutic strategies allow the rescue of spatial memory performances in the THY-Tau22 mouse model. These results open new leads for AD therapeutics and research.