Une altération de l’épissage alternatif est impliquée dans certaines pathologies telles que la Dystrophie Myotonique de type 1 (DM1). La DM1 est une maladie génétique multisystémique appartenant à la famille des maladies à expansion de triplets. En effet, bien que non traduites, les expansions CUG localisées en 3’ des transcrits DMPK répriment l’exportation nucléaire de ces transcrits. Ce phénomène entraine notamment une dérégulation de l’activité de plusieurs facteurs régulateurs d’épissage parmi lesquels les familles CELF (CUGBP and ETR-3 like factor) et MBNL (MuscleBlind like). Cette dérégulation aboutit à un défaut d’épissage alternatif de nombreux transcrits, en particulier dans les muscles squelettiques, le cœur et le cerveau. On compte parmi ces transcrits dérégulés celui du gène MAPT codant pour les protéines Tau. Six isoformes de Tau, issues de l’épissage alternatif des exons 2, 3 et 10, sont principalement exprimées dans le cerveau adulte humain. Dans le cerveau DM1, ces exons sont préférentiellement exclus.La régulation et la dérégulation de l’épissage alternatif de l’exon 2 de Tau dans la DM1 peuvent être étudiées via l’utilisation de minigènes. Ces minigènes sont constitués de séquences Tau plus ou moins délétées insérées dans un vecteur plasmidique. Nous avons démontré que la nature de ce vecteur a une influence sur l’épissage. La construction de différents minigènes a donc permis de sélectionner celui le plus adapté à la recherche des séquences cis régulatrices de Tau. L’étude de ces minigènes démontre l’existence d’éléments cis répresseurs éloignés de l’exon, entre les nucléotides +500 et +2100 en aval de l’exon 2. Par contre, les éléments ciblés par les répétitions CTG dans la DM1 sont proximaux à l’exon 2, dans les 250 pb de part et d’autre de l’exon. Dans ces expansions CTG peuvent être séquestrés certains facteurs d’épissage tels que ceux de la famille MBNL. Dans notre modèle cellulaire, l’extinction de l’expression de MBNL1 ou l’utilisation de minigènes mutants MBNL démontrent que ces facteurs sont impliqués dans la régulation et la dérégulation de l’épissage de l’exon 2 de Tau. De plus, la surexpression de MBNL2 restaure un épissage normal de l’exon 2 en présence de la mutation DM1. Cette restauration est augmentée lorsque MBNL1 est également surexprimé suggérant un effet synergique de ces deux facteurs. Par la suite, nous avons étudié l’intervention d’autres familles de facteurs ubiquitaires ou impliqués dans les pathologies à expansion de triplets. Les facteurs conduisant à la dérégulation de l’exon 10 dans la DM1 n’étant que très peu connus, l’épissage du transcrit de Tau endogène a été analysé afin d’étudier à la fois les exons 2 et 10. Ainsi, de nouveaux facteurs impliqués dans la régulation de l’exon 2 (CELF2, 4 et 6, PTB1 et 2, Sam68, MBNL2) et de l’exon 10 (Sam68, MBNL2, Fox 1 et 2) ont été identifiés. Pour la première fois, l’implication des facteurs CELF5, SC35, SRp20, SRp75, 9G8 pour l’exon 2 et CELF3, hnRNPA1 et Fox1 pour l’exon 10 dans la restauration d’un épissage normal en présence de la mutation DM1 a été identifiée. En conclusion, les exons 2 et 10 de Tau, bien que tous deux dérégulés dans la DM1, sont régulés et dérégulés de façon différente. / Myotonic Dystrophy Type 1 (DM1) belongs to the group of pathologies referred as misregulated alternative splicing or spliceopathies. DM1 is a multisystemic inherited disease characterized by an unstable CTG-repeat expansion in the 3’ UTR of the DMPK gene. These CUG expansions are not translated, but they inhibit nuclear exportation of DMPK transcripts modifying in this way, the pool of available splicing regulating factors like CELF (CUGBP and ETR-3 like factor) and MBNL (Muscleblind Like) families. This deregulation leads to a default of alternative splicing of numerous transcripts, particularly in skeletal muscle, heart and brain. Beyond them, we focus on RNA from the microtubule-associated protein Tau (MAPT). In human brain, six Tau RNA variants have been described from alternative splicing of exons 2, 3 and 10. In DM1 brains, it has been reported a repression of the inclusion of these exons. The functionality of alternative splicing of Tau exon 2 in DM1 can be studied by the use of minigenes. These minigenes are constituted of Tau sequences more or less deleted, inserted in a plasmidic vector. We demonstrated that the nature of the vector has an influence on splicing. The construction of different minigenes permit to choose the one more adaptated to the research of cis-elements involved in both normal and pathological splicing of Tau RNAs. So, cis elements implicated in regulation of Tau exon 2 are distant of the exon (between nucleotides +500 and +2100 upstream exon 2). On the over hand, cis elements targeted by CUG repetitions in DM1 are close to exon 2 (in 25O nucleotides around exon 2). In this CUG expansions, some splicing factors like MBNL family members can be sequestered. In our cellular model, extinction of expression of MBNL1 and the use of minigenes mutants for MBNL sites show that these factors are implicated in both regulation and deregulation of Tau exon 2 alternative splicing. Moreover, over-expression of MBNL2 can restore a normal Tau exon 2 splicing in presence of DM1 mutation. This restoration is increased when MBNL1 is also over-expressed, suggesting a synergic effect between MBNL1 and MBNL2. Secondly, we studied the involvement of other families of splicing factors such as ubiquitary factors (SR, hnRNP) or factors implicated in others pathologies with triplets expansions (p68, Sam68, Fox). Exon 10 deregulation was very studied in FTDP-17 (Frontotemporal dementia and parkinsonism linked to chromosome 17) but not in DM1. So, Tau endogene has been analysed to study both exon 2 and 10. So, new factors implicated in regulation of exon 2 (CELF2, 4, 6, PTB1 and 2, Sam68, MBNL2) and 10 (Sam68, MBNL2, Fox 1 and 2) were identified. For the first time, the implication of the factors CELF5, SC35, SRp20, SRp75, 9G8 for exon 2 and CELF3, hnRNPA1, Fox1 for exon 10 in the restoration of a normal Tau splicing in presence of DM1 mutation have been identified. In conclusion, our data show that Tau exon 2 and 10, both alterated in DM1 pathology, are regulated and deregulated by different mechanisms.

Les UDP-glucuronosyltransférases (UGT) sont des enzymes impliquées dans le métabolisme de plusieurs molécules endogènes et exogènes, entraînant leur inactivation et leur élimination subséquente via la bile et l’urine. Étant donné l’impact potentiel de l’épissage alternatif sur la variabilité de la glucuronidation chez l’humain, nous avons étudié ce processus chez deux membres de la famille des UGT2B, soit UGT2B4 et UGT2B7. Dans le cas d’UGT2B4 nous avons détecté 3 nouveaux exons et 11 nouveaux transcrits principalement exprimés au foie. Les nouvelles protéines dérivées de ces ARNm n’ont pas d’activité de conjugaison, mais trois d’entre elles ayant une extrémité C-terminale alternative (i2, i3 et i5) modulent la capacité de glucuronidation de l’enzyme active UGT2B4_i1. Dans le cas d’UGT2B7 nous avons découvert 6 nouveaux exons retrouvés dans 22 transcrits pleines-longueurs codant pour 7 protéines UGT2B7. Tous les ARNm détectés l’ont été au niveau du rein, mais nous avons observé une grande spécificité tissulaire dans la transcription: les ARNm contenant l’exon 1 classique contrôlés par un promoteur proximal sont exprimés dans les tissus du tractus gastro-intestinal et le foie, alors que les transcrits caractérisés par la présence d’exons 1 alternatifs et distaux sont exprimés en périphérie. De plus, un contrôle de la spécificité d’expression des promoteurs UGT2B7 semble exister au rein, le promoteur associé à l’enzyme active étant absent dans les tissus foetaux et néoplasiques. Les 6 protéines UGT2B7 alternatives sont enzymatiquement inactives, mais deux d’entre elles ayant une extrémité C-terminale tronquée (UGT2B7_i2 et i4) modulent négativement la glucuronidation par l’enzyme i1. Cette régulation a été observée en surexpression mais également lors d’expérimentations de répression des isoformes endogènes d’i2 et i4 par interférence à l'ARN entraînant une augmentation de la conjugaison. Des expériences de co-immunoprécipitation et d’immunofluorescence supportent que cette répression survienne via l'interaction directe des protéines i2 et i4 avec i1 dans la membrane du réticulum, formant des complexes inactifs. Nos résultats démontrent que des évènements d'épissage alternatif des gènes UGT2B humains influenceraient la voie de glucuronidation, ce qui pourrait constituer un nouveau mécanisme d'autorégulation et influencer le métabolisme de substances endogènes et la réponse à des traitements pharmacologiques. / UDP-glucuronosyltransferases (UGT) are enzymes involved in the metabolism of several endogenous and exogenous molecules in the human body via inactivation and further elimination through bile and urine. Because of the potential impact of alternative splicing on the variability of the glucuronidation pathway, we studied this process in two UGT2B family members, UGT2B4 and 2B7. For UGT2B4, we detected 3 novel exons and 11 transcripts mainly expressed in the liver. The novel proteins derived from those mRNAs are enzymatically inactive, but three of them bearing alternative C-terminal ends (UGT2B4_i2, i3 and i5) have the ability to modulate glucuronidation efficiencies of the UGT2B4_i1 enzyme. For UGT2B7 we discovered 6 novel exons in 22 full-length transcripts coding for seven UGT2B7 proteins. All mRNAs were detected at least in the kidney, but a complex tissue-specificity of the transcription of UGT2B7 was observed: mRNAs containing the classical exon 1 are mainly expressed in gastrointestinal tract and liver, whereas transcripts characterized by the presence of alternative exon 1s (derived from the action of the distal promoter 1a) can be found in peripheral tissues. Fine-tuning of the specificity of UGT2B7 expression seems to exist at least in the kidney, this organ having a modulated UGT2B7 expression profile depending if the tissue is embryonic, adult or neoplastic. All six novel UGT2B7 proteins are enzymatically inactive, but two of them with truncated C-terminal ends (UGT2B7_i2 and i4) modulate the glucuronidation activity of the i1 enzyme. This regulation has been observed in overexpressing cellular models, but also in RNA interference experiments where repression of i2 and i4 increased glucuronidation by UGT2B7. Co-immuoprecipitation as well as immunofluorescence experiments support that this repression is related to the interaction of i2 and i4 with the i1 enzyme in the ER membrane, this process forming inactive complexes. The results presented here show that alternative splicing in UGT2B genes in human influences the glucuronidation process, a feature that could constitute an auto-regulation mechanism and could modify the susceptibility to adverse effect and response related to the treatment of several pathologies. Also, this process could influence elimination capacity of endogenous substances like steroid hormones.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La protéine tau est une protéine neuronale associée aux microtubules. L’exon 10 code pour un domaine de liaison aux microtubules et son épissage alternatif définit deux types d’isoformes ayant une fonction biologique distincte. En effet, quand l’exon 10 est exclu, les isoformes de tau ont trois domaines de liaison aux microtubules (Tau3R) alors que les isoformes en possèdent quatre lorsque l’exon 10 est inclus (Tau4R). Ainsi, les isoformes Tau4R sont connues pour avoir une meilleure affinité pour les microtubules, et permettent de mieux les stabiliser au sein de l’axone des neurones. Les tauopathies sont des maladies neurodégénératives qui se caractérisent par la présence d’agrégats de la protéine tau sous forme hyperphosphorylée. Parmi ces agrégats, certains sont composés des isoformes Tau3R et Tau4R, alors que d’autres sont essentiellement composés soit des isoformes Tau3R, soit des isoformes Tau4R. Ces données montrent qu’un défaut d’épissage alternatif de l’exon 10 de tau peut conduire à une pathologie. Cependant, la régulation de l’épissage alternatif de l’exon 10 est encore mal connue à la fois dans un contexte physiologique et pathologique et l’absence de données sur la physio-pathologie des tauopathies et de modèles d’études intégrés rendent l’avancement des connaissances et le développement de stratégies thérapeutiques nébuleux. De manière intéressante, il existe un changement d’épissage alternatif de l’exon 10 au cours du développement du cerveau chez la souris. En effet, les isoformes Tau3R sont majoritaires dans les premiers stades du développement et ne sont plus du tout exprimées à l’âge adulte. En revanche, le cerveau humain à l’âge adulte exprime autant d’isoformes Tau3R que d’isoformes Tau4R. Nous avons remarqué que deux évènements ont lieu simultanément au cours du développement du cerveau chez la souris : le changement d’expression des isoformes de tau et la mise en place de la thermogénèse. Plusieurs études ont montré que la température influence le niveau de phosphorylation de la protéine tau, mais aucune n’a mis en évidence l’impact de la température sur l’épissage alternatif de tau. Ainsi, notre hypothèse de départ est que la température représente un nouveau régulateur de l’expression des isoformes de tau, en modulant l’épissage alternatif de l’exon 10. Les principaux objectifs de cette thèse étaient d’analyser l’impact de la température sur l’épissage alternatif de l’exon 10 de tau et les mécanismes cellulaires associés aux changements d’épissage alternatif de l’exon 10. Dans un premier temps, nous avons utilisé le développement du cerveau chez la souris comme modèle pour faire une caractérisation plus précise de l’expression des isoformes de tau. Ensuite, nous avons utilisé des cultures de neurones primaires de souris, dans le but d’évaluer l’impact de changements directs de température sur l’expression des isoformes de tau. Dans un deuxième temps, nous avons utilisé une approche in vitro, pour caractériser les changements d’épissage alternatif de l’exon 10 de tau au niveau de l’ARNm et protéique. Dans un troisième temps, nous avons analysé les mécanismes cellulaires responsables de ces changements d’expression. Nos résultats montrent que la température affecte directement l’épissage alternatif de l’exon 10 au niveau de l’ARNm mais également des protéines synthétisées. De plus, nous avons vu que l’hypothermie favorise l’exclusion de l’exon 10, ce qui conforte notre observation de départ en lien avec le développement du cerveau chez la souris, tandis que l’hyperthermie favorise l’inclusion de l’exon 10 dans tous les modèles analysés. Nous avons également montré que la température affecte l’épissage alternatif de l’exon 10 humain. Nos résultats montrent également que la température affecte le patron développemental d’expression des isoformes de tau. De plus, nos résultats ciblent le facteur d’épissage Muscle blind-like (MBNL), comme mécanisme cellulaire responsable des changements d’expression des isoformes de tau induits par la température. De manière préliminaire, nos travaux de recherche montrent ainsi un nouveau rôle de la température dans la régulation de l’expression des isoformes de tau. Les prochaines étapes seraient d’évaluer l’impact fonctionnel de ces changements d’expression de tau sur le cerveau et de tester les changements de température comme nouvelle avenue thérapeutique pour le traitement des tauopathies présentant un défaut d’épissage alternatif de l’exon 10 de tau. / Tauopathies are a group of neurodegenerative disorders characterized by the presence of aggregates of hyperphosphorylated tau protein. These aggregates are either constituted of the six tau isoforms, or Tau4R isoforms or Tau3R isoforms, suggesting that altered tau exon 10 alternative splicing can lead to neurodegeneration. This was further supported by the discovery of mutations on matp gene mainly responsible for fronto-temporal dementia. The regulation of tau exon 10 alternative splicing is not fully understood in both physiological and pathological conditions. Indeed, the lack of data on the development of sporadic tauopathies (in absence of tau mutations) and models to study them make therapeutics strategies compromised. Interestingly, changes of tau isoforms expression has been reported during the mouse brain development. Indeed, Tau3R isoforms are dominant in the first developmental stages (embryonic and early post-natal) and are absent in adulthood. To the opposite, human adul brain expresses both Tau3R and Tau4R to equal amount. This inter-species fundamental difference of expression of tau isoforms is not understood. We noctided that some events are concomitant during the mouse brain development: shift of tau isoforms, shift of tau phosphorylation state and pups thermoregulation efficiency. It has been reported that temperature can influence the phosphorylation of tau protein and especially that hypothermia increases it. To date, no study has shown the impact of temperature on tau exon 10 alternative splicing. Thus, our hypothesis is that temperature is a new regulator of the expression of tau isoforms by modulating the alternative splicing of tau exon 10. The major goals of this thesis were to analyze the impact of temperature on the alternative splicing of tau exon 10 overall, and especially during the mouse brain development. On another hand, we want to analyze the mechanisms responsible for temperature-mediated tau exon 10 alternative splicing changes. First, we used the mouse brain development to characterize the expression of tau isoforms. Thus, we used mouse primary neuronal cells in the aim of analyzing the impact of direct changes of temperature on tau isoforms expression. Second, we used in vitro approaches to characterize the impact of temperature on tau exon 10 alternative splicing at both mRNA and proteins levels. Third, we have analyzed mechanisms involved in these changes. Our results show that temperature directly affects tau exon 10 alternative splicing at both mRNA and protein levels. For the first time, we show that hypothermia induces tau exon 10 exclusion whereas hyperthermia favors exon 10 exclusion. Moreover, we show that temperature is able to modulate the alternative splicing of human tau exon 10. Our results with primary neuronal cells show that temperature can influence the developmental pattern of expression of tau isoforms, suggesting that temperature is a strong modulator of tau exon 10 alternative splicing. Eventually, our results highlight the role of Muscle blind-like proteins (MBNL) as potential mechanisms involved in the regulation of tau exon 10 alternative splicing by the temperature. Interestingly, our work put in relief a new role of the temperature in the regulation of tau isoforms expression. As perspectives, it should be important to evaluate the functional impact of temperature-mediated changes of tau isoforms expression on brain.

Le profilage transcriptomique global des gènes humains a permis d'estimer que 95% des gènes subissent un épissage alternatif. L'épissage alternatif élargit la diversité de notre génome et le module par des mécanismes de régulation croisée. Les principales petites ribonucléoprotéines nucléaires (snRNP), à savoir U1, U2, U4, U6 et U5, catalysent l'excision des introns d'une manière concertée. Certains des modèles d'épissage prédominants par lesquels l'AS étend la diversité du génome incluent le saut d'exon, les exons mutuellement exclusifs, le site d'épissage alternatif 5' et la sélection du site d'épissage alternatif 3'. Les protéines de liaison à l'ARN (RBP) jouent un rôle majeur dans la régulation de l´épissage alternatif en modulant le recrutement des snRNP aux niveaux des séquences cis-régulatrices; (« enhancer » et « silencer ») situées dans les exons ou les introns. L´objectif actuel dans le domaine de l´épissage est d´établir un « code d´épissage » pour chaque RBP afin de permettre la prédiction de son type d´activité en fonction de la région liée. Des applications récentes à l'échelle du génome, telles que les microréseaux et l'ARN-Seq, ont mis en lumière des modèles d'épissage souvent négligés, tels que la polyadénylation intronique et la rétention intron. La protéine de liaison à l'ARN, SAM68, module l'épissage alternatif de mTor - qui code mTOR, le régulateur principal de la croissance cellulaire et de l'homéostasie. SAM68 favorise l'épissage intron 5 normal de mTor. Des pré-adipocytes chez des souris déficientes en Sam68 ont montré des défauts de différenciation et une diminution de l'engagement dans la lignée adipocytaire. Ces souris étaient maigres et insensibles à l'obésité d'origine alimentaire. L'analyse à l'échelle d'une micropuce du tissu adipeux blanc de souris Sam68-null a permis d'identifier une régulation à la hausse d'une isoforme tronquée de mTor ; mTori5, qui se termine par transcription dans l'intron 5, en raison d'un manque d'épissage au site 5´ d´épissage. Cependant, le mécanisme par lequel SAM68 régule les événements d'épissage, en particulier dans le contexte de la reconnaissance du site d'épissage, n'a pas encore été caractérisé à ce jour. Dans cette thèse de doctorat, je décris une étude approfondie sur le rôle de SAM68 et des régions d'amplificateur intronique dans mTor intron 5 dans la reconnaissance de son site d'épissage 5' amont. Mes résultats mettent en évidence un nouveau rôle du SAM68 dans la modulation du recrutement du snRNP U1 snRNP sur des sites d'épissage de 5'. Je décris la caractérisation biochimique de l'interaction de SAM68 avec U1A, le composant central du snRNP U1 et le rôle de la phosphorylation de la tyrosine SAM68 dans la modulation de cette interaction. Je décris également comment SAM68 par son interaction avec U1 snRNP joue un rôle crucial dans le masquage des signaux de polyadénylation intronique cryptique dans un sous-ensemble de gènes. Collectivement, cette étude contribuera à une meilleure compréhension des éléments introniques et du rôle de SAM68 dans les décisions cruciales en matière d'épissage. / Global transcriptome profiling of human genes have led to the estimation that 95% of genes undergo alternative splicing. Alternative splicing expands the diversity of our genome and modulates it by cross-regulatory mechanisms. Major small nuclear ribonucleoproteins (snRNPs) namely U1, U2, U4, U6 and U5 catalyzes intron excision in a concerted manner. Some of the predominant splicing patterns by which alternative splicing expands genome diversity includes include exon skipping, mutually exclusive exons, alternative 5´splice site and alternative 3´splice site selection. RNA binding proteins play a major role in the regulation of alternative splicing by modulating snRNP recruitment and they do so by binding directly to pre-mRNA sequences called splicing enhancers or silencers that are located in exons and/or introns. A current goal in the splicing field is to establish a ‘splicing code’ for each RBP, whereby its activity, as in splicing activation or repression can be predicted based on its binding region relative to splice sites. Recent genome wide applications such as microarray and RNA-Seq have shed light on the often overlooked splicing patterns such as intronic polyadenylation and intron retention. The RNA binding protein, SAM68, modulates the alternative splicing of mTor – that encodes mTOR, the master regulator of cell growth and homeostasis. SAM68 promotes normal intron 5 splicing of mTor. Pre-adipocytes of Sam68 deficient mice showed differentiation defects and decreased commitment to adipocyte lineage. These mice were lean and unresponsive to dietary induced obesity. Exon-wide microarray analysis of white adipose tissue from Sam68-null mice identified upregulation of a truncated isoform of mTor; mTori5 , that transcriptionally terminates within intron 5 due to lack of splicing at the upstream 5´splice sites. However, the mechanism by which SAM68 regulates splicing events, particularly in the context of splice site recognition, has not been characterized till date. In this doctoral thesis, I describe an in-depth study on the role of SAM68 and the intronic enhancer regions in mTor intron 5 in the recognition of its upstream 5´splice site. My results uncover a novel role of SAM68 in modulating U1 snRNP recruitment at 5´splice sites. I describe the biochemical characterization of SAM68 interaction with U1A, the core component of U1 snRNP and the role of SAM68 tyrosine phosphorylation in modulating this interaction. I also describe how SAM68 by its interaction with U1 snRNP plays a crucial role in masking cryptic intronic polyadenylation signals in a subset of genes. Collectively, this study will contribute to advanced understanding of intronic elements and the role of SAM68 in affecting crucial splicing decisions.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Divers évènements d’épissage alternatif ont été identifiés pour certains gènes de la famille FANC, notamment pour FANCE. La voie de réparation de l’ADN FANC-BRCA nécessite l’intégrité de l’ensemble des protéines Fanconi afin d’assurer l’efficacité de la réparation des pontages inter-brins. Nous avons alors étudié l’impact de l’expression du variant d’épissage alternatif FANCE∆4 au niveau de la voie FANC-BRCA. Son expression exclusive dans des cellules déficientes en FANCE (EUFA130) n’est pas suffisante pour restaurer l’activation de la voie de réparation. À la suite d’un traitement avec un agent pontant (mitomycine C), les cellules EUFA130 complémentées avec FANCE∆4 demeurent bloquées en phase G2/M du cycle cellulaire, la viabilité n’est pas augmentée et la monoubiquitination de FANCD2 et FANCI est absente, contrairement aux cellules EUFA130 complémentées avec FANCE. Ce projet a particulièrement permis de déterminer que FANCE∆4 n’est pas en mesure de se substituer lors de la perte de FANCE. / Several alternative splicing events were identified for some genes of the FANC family, such as FANCE. The integrity of the proteins of the FANC-BRCA DNA repair pathway is necessary to maintain efficient ICL repair. We studied the impact of the expression of an alternative splicing isoform, FANCE∆4. Its exclusive expression in FANCE-deficient cells (EUFA130) is not sufficient to restore the activation of the pathway. Following treatment with crosslink agent (mitomycin C), EUFA130 cells complemented with FANCE∆4 are blocked in G2/M phase of the cell cycle, the viability is not increased and the monoubiquitination of FANCD2 and FANCI is absent, in contrast to EUFA130 cells complemented with FANCE. This project highlights FANCE∆4 that cannot replace FANCE in regard to DNA repair.

L'utilisation des ajouts minéraux connaît un essor de plus en plus considérable à la fois en raison des considérations économiques mais encore plus en raison de la prise de conscience des aspects environnementaux et de la philosophie de développement durable qui s'introduit dans les activités de Génie Civil. Le développement de matériaux cimentaires alternatifs locaux se révèle également important. Le verre mixte mis en décharge accentue les problèmes environnementaux par la pollution et le gaspillage d'espace pouvant servir à des fins plus utiles. L'objectif premier de ce travail est de valoriser ce verre mixte en explorant son emploi comme matériau cimentaire alternatif. Différents taux de substitution de deux poudres du verre broyé et de poussière générée par le concassage du verre ayant de finesses égales ou légèrement inférieures à celle du ciment Portland type GU sont incorporés dans les coulis, mortiers et bétons. Trois différentes catégories de bétons ont été étudiées dans ce projet, à savoir les bétons conventionnels, les bétons à haute performance et les bétons autoplaçants. Les études sur les coulis ont permis d'évaluer leur demande en eau et en adjuvants chimiques en présence de la poudre de verre. Les essais sur mortiers ont permis d'examiner l'activité pouzzolanique des poudres ainsi que leur performance dans le contrôle de la réaction alcalis-granulats (RAG). Les effets de la poudre de verre sur les propriétés à l'état frais des bétons et leur performance dans le béton à l'état durci sont évalués. Les résultats de nos études permettent de retenir que : (1) La poudre de verre, de finesse similaire à celle de ciment, améliore l'ouvrabilité et son maintien dans le temps pour les systèmes cimentaires binaires étudiés. La demande en superplastifiant des systèmes cimentaires binaires est inférieure à celle du témoin; (2) La poudre de verre broyé recèle un potentiel pouzzolanique intéressant; (3) La poudre réduit l'expansion due à la RAG tant dans les mortiers que dans les bétons; (4) Dans les bétons avec E/L = 0,40, la poudre de verre réduit la demande en superplastifiant mais augmente le dosage en agent entraîneur d'air (AEA); (5) La poudre a une réactivité lente occasionnant de faibles résistances à jeune âge; (6) Les bétons contenant la poudre de verre résistent au gel-dégel et s'écaillent moins; (7) La poudre améliore la durabilité des bétons par réduction de leur pénétrabilité ; (8) La poudre peut remplacer jusqu'à 30% du ciment dans le béton.

Les protéines hnRNP A1 sont impliquées dans l'épissage alternatif. Un mode d'action proposé implique la formation d'homodimères entre molécules hnRNP A1 causant un réarrangement dans la structure de l'ARN pré-messager. Cette modulation de l'ARN permettrait le rapprochement de sites d'épissage 5' et 3' d'exons situés de par et d'autres d'un exon alternatif. Le domaine riche en résidus glycines est responsable, en grande partie, de l'interaction entre les deux protéines hnRNP A1. Comme la protéine hnRNP H contient aussi un domaine riche en résidus glycines, nous avons postulé que cette dernière pouvait moduler l'épissage alternatif de la même manière que hnRNP A1. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons utilisé un ARN pré-messager constitué de deux sites d'épissage 5' (distal et proximal) en compétition pour un seul site d'épissage 3'. En présence de sites de liaison pour hnRNP H, nous observons que le choix du site d'épissage 5' est déplacé vers le site distal. Nous avons confirmé le rôle des protéines hnRNP H dans la sélection des sites d'épissage 5' in vitro et avons déterminé que le domaine riche en résidus glycines (GRD) est important pour l'activité d'épissage de ce régulateur. Nous avons ensuite exploré la possibilité que des combinaisons de sites de liaison pour hnRNP H et hnRNP A1 puissent activer l'utilisation du site d'épissage 5' distal. Nous avons observé que des combinaisons hétérotypiques peuvent reproduire cette activité d'épissage. Finalement, nous avons utilisé la technologie BRET ("bioluminescence resonance energy transfer") pour démontrer que des interactions homotypiques entre protéines hnRNP H et hétérotypiques entre molécules hnRNP A1 et hnRNP H peuvent se former dans les cellules vivantes. Notre étude suggère que les protéines hnRNP H et hnRNP A1 peuvent changer la conformation de l'ARN pré-messager et affecter le choix du site d'épissage.

Il a été établi que l’ARN messager (ARNm) eucaryote ne contient qu’un cadre de lecture ouvert (ORF, open reading frame en anglais) unique appelé CDS (pour coding sequence en anglais) entouré de deux régions non codantes (UTRs, untranslated regions en anglais). Pourtant, il est possible de retrouver dans l’ARNm d’autres ORFs appelés cadres de lecture ouverts alternatifs (altORFs). Ces altORFs peuvent être traduits en protéines fonctionnelles et contribuer à l’enrichissement du protéome. Pour démontrer le potentiel fonctionnel des altORFs dans le génome de plusieurs espèces, nous avons effectué des analyses bio-informatiques. Nos analyses mettent en lumière le potentiel multicodant des ARNms pour des petites protéines pouvant coopérer avec la protéine de référence dans une même voie biologique. Pour illustrer la coopération fonctionnelle entre une protéine alternative et de référence, je me suis intéressée à un altORF et un refORF retrouvés dans le gène SMCR7L. La protéine de référence MiD51 est connue pour son implication dans la fission mitochondriale. J’ai démontré que la protéine alternative altMiD51 est elle aussi impliquée dans la fission mitochondriale, car sa surexpression induit la fragmentation des mitochondries. En conclusion, mes travaux de maîtrise ont permis de consolider le concept de l’existence des altORFs codant pour des protéines fonctionnelles par la caractérisation d’un altORF codant pour altMiD51. J’ai aussi apporté un exemple concret de coopération fonctionnelle dans le dynamisme mitochondrial entre une protéine de référence et une protéine alternative codées à partir du même ARNm. Ces résultats remettent en question le potentiel unicodant de l’ARNm. L’ARNm eucaryote aurait plutôt un potentiel multicodant pour des protéines coopérant de près ou de loin à une même finalité biologique.

Les amplifications de répétitions de triplets CTG dans le gène DMPK humain sont à l'origine de la dystrophie myotonique de type 1 ou DM1. Les répétitions CUG présentes dans les ARNm DMPK séquestrent le facteur d'épissage MBNL1 au sein de foci nucléaires et dérégulent l'épissage des pré-ARNm cibles de MBNL1. Par ailleurs, 9 isoformes de MBNL1, produites par épissage alternative, coexistent dans les cellules. Dans un premier temps nous avons recherché quels exons constitutifs ou alternatifs étaient requis pour la reconnaissance des ARN, la régulation de l'épissage et la localisation cellulaire de MBNL1. Nous avons ensuite entrepris de rechercher par l'approche SELEX les séquences de haute affinité pour MBNL1. Nous avons ainsi identifié une séquence conservée de 12 nucléotides de long, contenant un seul motif de fixation pour MBNL1 et adoptant une structuration tige-boucle particulière. L'importance de cette structuration a été confirmée par l'existence de mutants compensatoires au sein des ARN sélectionnés. Finalement nous avons étudié les mécanismes de régulation de l'inclusion de l'exon 5 du pré-ARNm de la troponine T cardiaque humaine (hcTNT). Une approche in cellulo nous a permis d'identifier les séquences minimales requises pour la régulation de l'épissage en conditions normales et en présence des répétitions CUG. Au sein de ces séquences nous avons identifié 6 nouveaux sites MBNL1 dont nous avons montré l'importance fonctionnelle in cellulo et in vitro. Nous avons également mis en évidence l'implication d'autres séquences régulatrices dans la régulation de l'inclusion de l'exon 5 du pré-ARNm hcTNT et un rôle de la protéine hnRNP H dans ces régulations. L'ensemble de ces données apportent de nouveaux éléments d'information importants pour la compréhension de la DM1 / Amplifications of CTG motifs in the human DMPK gene are responsible for Myotonic Dystrophy of type 1. The resulting CUG repeats in pre-mRNAs capture the MBNL1 splicing factor, leading to mis-regulation of MBNL1 pre-mRNA targets. Due to the recent discovery of MBNL1 and its numerous isoforms (9) resulting from alternative splicing, little is known on how MBNL1 regulates splicing and how a decreased level of available MBNL1 generates splicing miss-regulations. First, we defined which of the MBNL1 alternative and constitutive exons are required for: i) RNA binding, ii) splicing activity and, iii) MBNL1 sub-cellular localization. Second, for a more precise definition of the MBNL1 RNA binding properties, we performed SELEX experiments using a library of RNA stem-loop structures containing a 18-nt long randomized sequence. Its leads to the identification of 12-nt long sequence adopting a peculiar stem-loop structure, whose importance for MBNL1 binding was revealed by its preservation by compensatory base-pair mutations. Finally, based on the above data, we studied the mechanisms involved in regulation of hcTNT exon 5 splicing. By in cellulo assays, we defined the hcTNT pre-mRNA region required for both normal inclusion and for the trans-dominant effect of CUG repeats. Within this region, we identified six new potential MBNL1 sites and demonstrated their functional role by in vitro and in cellulo assays. We also identified several additional splicing regulatory elements involved in normal and CUG-deregulated exon 5 inclusion and already showed a role of hnRNP H in splicing regulation. Altogether, our data bring new information important for understanding the pathology