La validité analytique et clinique des analyses de diagnostic moléculaire est régulièrement remise en doute. Parmi les modalités d’analyse d’acides nucléiques les plus répandues en laboratoire clinique, le génotypage par PCR allèle-spécifique et le séquençage massivement parallèle pour la détection prénatale non-invasive d’aneuploïdies (DPNI) représentent deux des applications les plus importantes en termes de volume. La perte allélique (« allele drop-out »), d’une part, ainsi que l’identification des variables déterminant la performance diagnostique, la disponibilité de matériel de référence et l’estimation de la fraction d’ADN fœtal, d’autre part, sont autant d’enjeux de validité analytique et clinique dont l’impact et la prise en compte dans la translation clinique demeurent à évaluer pour chacune de ces applications respectivement. Des cas représentatifs de ces deux applications furent donc sélectionnés afin d’étudier certains aspects pertinents à chacun de ces enjeux. En accord avec les doutes soulevés par plusieurs auteurs, des lacunes de validité analytique et clinique furent notées pour tous les aspects examinés. En particulier, la plupart des erreurs diagnostiques causées par les événements de perte allélique étaient dues à des phénomènes stochastiques ne pouvant être prévenus par un design d’amorces méticuleux, et les niveaux de précision de la PCR limitent la validité analytique et clinique de la DPNI par séquençage, bien que ce paramètre ne soit pas toujours quantifié et rapporté de façon rigoureuse dans la littérature. Malgré des impacts cliniques potentiels relativement faibles lorsqu’évalués au niveau populationnel, des impacts significatifs peuvent néanmoins affecter les patients au niveau individuel. Des solutions sont disponibles afin de corriger certaines des lacunes identifiées, alors que d’autres posent des défis plus importants. Les causes possibles de ces lacunes de validité affectant le domaine du diagnostic moléculaire sont en partie communes aux causes impliquées dans le problème de reproductibilité des résultats scientifiques en général et en partie le résultat de la complexité technique, relative nouveauté et de la nature historiquement qualitative des méthodes de génétique moléculaire. Une intégration des standards cliniques en amont du processus de découverte pourrait contribuer à améliorer la validité analytique et clinique des tests de diagnostic moléculaire et iii possiblement augmenter le rendement translationnel de la recherche vers la clinique. / The analytical and clinical validity of molecular diagnostic assays are regularly questioned. Among the most commonly used nuclei acid analysis modalities in clinical laboratories, genotyping by allele-specific PCR and non-invasive prenatal aneuploidy testing (NIPT) by massively parallel sequencing, represent two of the most important applications in terms of volume. Allele drop-out on the one hand, as well as identification of variables determining diagnostic performances, reference material availability and fetal fraction estimation on the other, are all examples of analytical and clinical validity issues for which both the impact, and how well they are taken into account, remain to be evaluated for each of these applications respectively. Representative cases of both applications were therefore selected in order to study certain aspects relevant to each of these issues. In accordance with the doubts raised by several authors, lack of analytical and clinical validity was noted for all aspects examined. In particular, most diagnostic errors caused by allele dropout events were due to stochastic phenomena that cannot be prevented by careful primer design, and PCR precision levels were a limiting factor for analytical and clinical validity of NIPT assays, even though this parameter is seldomly adequately quantified and reported in the literature. Although potential clinical impacts were likely modest at the population level, at the individual level, some of the impacts may nevertheless be significant. Solutions to correct some of these problems are available, while others raise more difficult challenges. The possible causes of this lack of validity affecting molecular diagnostics are partly shared with the general problem of lack of repeatability of scientific results and are partly the result of the technical complexity, relative novelty, and the historically qualitative nature of molecular genetic methods. Integrating clinical standards upstream of the discovery process could contribute to improve analytical and clinical validity of molecular diagnostic tests and possibly to increase “bench-to-bedside” translational yield.

Une surprolifération cellulaire associée à de l’aneuploïdie est un marqueur couramment retrouvé dans les cancers et une faible instabilité génétique peut-être un élément aggravant (sinon déclencheur) de la tumorigénèse. Récemment, il a été montré sur un modèle de cellules cancéreuses en culture qu’une forte aneuploïdie compromet la prolifération cellulaire en entraînant la mort de ces dernières. Au cours de ma thèse, nous avons souhaité tester si cette hypothèse se vérifiait in vivo en utilisant comme modèle, les tumeurs du système nerveux central de la larve de D. melanogaster. Nous avons fait le choix d’utiliser des mutants pour des gènes impliqués dans la formation du fuseau mitotique et la ségrégation des chromosomes (Sas-4 ou AurA) afin d’induire ces tumeurs. Pour générer l’aneuploïdie, nous avons choisi d’associer les mutations sas-4 ou aurA avec des mutations pour des gènes essentiels du SAC, Mad2 ou BubR1ken. Nous avons ensuite analysé par immunofluorescence et microscopie l’effet de la perte du SAC sur la prolifération des Nb. Pour sas-4, la perte du SAC cause l’apparition d’une forte aneuploïdie et une baisse du nombre de Nb associée à une forte réduction de taille des cerveaux. Cela compromet totalement la capacité des cerveaux mutants à induire des tumeurs lorsqu’on les injecte dans l’abdomen de mouches adultes saines. Dans le cas d’aurA, ni hausse de l’aneuploïdie dans le tissu ni baisse de la prolifération des Nbs n’ont été observés. Par ailleurs, la même forte proportion de mouches injectées avec des cerveaux aurA ou aurA mad2 développant une tumeur a été constaté. Afin de mieux comprendre pourquoi le mutant aurA ne réagit pas comme le mutant sas-4 à la déplétion du SAC, nous avons entrepris une analyse détaillée des mutants aurA et aurA mad2. Nous avons d’abord observé que, malgré la perte du SAC, 1) il existe toujours un délai en mitose dans aurA mad2 et 2) il existe un délai entre la satisfaction du SAC et l’entrée en anaphase dans aurA. Comme l’entrée en anaphase est dépendante de la dégradation de la CycB et de la Sécurine via l’APC/C, nous avons analysé le comportement de la CycB (couplé à une étiquette GFP) par vidéo-microscopie en temps réel et observé un défaut de la régulation de la dégradation de cette dernière dans le mutant aurA ainsi que dans le double mutant aurA mad2. Ces observations nous ont permis de proposer un nouveau rôle pour la kinase AurA dans la régulation de la dégradation de la CycB en fin de mitose. / Cellular overproliferation associated with aneuploidy is a common hallmark of cancers. Low genetic instability may be a contributing factor of tumorigenesis. Recently, it was shown on a cellular cancer model in culture that strong aneuploidy compromises cell proliferation by causing cell death. During my thesis, we have test if this hypothesis was verified in vivo by using as a model, the tumours of the larval central nervous system of D. melanogaster. We decided to use mutants involved in mitotic spindle formation and chromosome segregation (Sas-4 or AurA) to induce these tumours. To generate aneuploidy, we chose to associate these mutations with mutations in genes essential for the SAC, Mad2 or BubR1ken. We then analysed the effect of the SAC depletion on the Nb proliferation. For sas-4, loss of the SAC leads to high aneuploidy and a decrease in Nb number associated with brain size reduction. It completely undermines the ability of mutant brain to induce tumors when injected into the abdomen of healthy adult flies. In the case of aurA, nor increase of aneuploidy in tissue or decrease in nb proliferation have been observed. Moreover, the same proportion of flies injected with aurA or aurA mad2 brains developed tumours. To better understand why the aurA mutant not react as the sas-4 mutant to the SAC depletion, we undertook a detailed analysis of aurA and aurA mad2 mutants. We first observed that despite the SAC depletion, 1) there is always a delay in mitosis in aurA mad2 and 2) there is a delay between SAC satisfaction and anaphase onset in aurA. Since anaphase onset is dependent of the CycB and Securine degradation via the APC / C, we analysed the behaviour of the CycB (coupled with a GFP tag) by real-time videomicroscopy and observed a defect in the regulation of CycB degradation in aurA and in the double aurA mad2 mutant. These observations lead us to propose a new role for AurA kinase in regulating the degradation of CycB at the end of mitosis.

La transmission correcte du matériel génétique au cours de la mitose requiert l’attachement correct des chromosomes aux microtubules du fuseau mitotique. Les centromères au niveau des chromosomes servent de site d’assemblage aux kinétochores, interfaces multiprotéiques permettant la liaison des microtubules. Cependant, nous avons récemment mis en évidence chez la drosophile un mécanisme par lequel les fragments acentriques ségrégent normalement. Celui-­‐ci fonctionne grâce à un « tether », un filament d’ADN, qui relie les fragments acentriques à leurs partenaires centriques. L’intégrité du tether dépend de la fonction de BubR1, qui s’accumule au tether pendant de la mitose. BubR1 est une protéine clé dans le point de contrôle d’assemblage du fuseau mitotique, ou SAC (Spindle Assembly Checkpoint), qui contrôle l’attachement correct des kinétochores aux microtubules et inhibe l’entrée en anaphase. Nous avons voulu déterminer comment BubR1 est recrutée au tether, et nous avons montré que ce recrutement est dépendant du Bub3 Binding Domain de BubR1 et plus précisément de l’acide aminé E481 dans ce domaine. L’interaction Bub3-­‐BubR1 par l’intermédiaire de ce domaine est nécessaire à la localisation du complexe au tether. Nous avons également montré que BubR1 recrute à son tour Fzy par l’intermédiaire de son domaine KEN.Nous proposons un modèle dans lequel le recrutement successif de Bub3-­‐BubR1 et Fzy au niveau des chromosomes endommagés est nécessaire à leur bonne ségrégation en mitose. / Accurate transmission of genome during mitosis requires proper chromosomes attachment to microtubules of the mitotic spindle. Centromeres of chromosomes are assembly sites for kinetochores, multiproteic interfaces for microtubule binding. However, we recently discovered in Drosophila a mechanism that permits proper acentric chromosomes segregation. This mechanism works through a DNA « tether » that binds together acentric chromosomes to their centric counterparts. Tether integrity depends on BubR1 function, which accumulates on the tether during mitosis. BubR1 is a key protein in the Spindle Assembly Checkpoint (SAC), which monitors proper kinetochore-­‐microtubule attachment, and inhibits anaphase onset until all kinetochores are properly bound to microtubules. We wanted to determine how BubR1 is recruted to the tether, and we showed that this recruitment is dependant on the Bub3-­‐Binding Domain of BubR1, and more precisely the E481 amino acid. Bub3-­‐BubR1 interaction mediated by this domain is necessary for complex localisation on the tether. We also discovered that BubR1 then recruits Fzy via its KEN domain. We propose a model where successive recruiting of Bub3-­‐BubR1 and Fzy at the broken chromosome level is mandatory to their proper segregation in mitosis.

L'espèce cultivée Vanilla planifolia G. Jackson est un exemple typique de plante cultivée à reproduction végétative introduite depuis son aire d'origine (l'Amérique) vers de nouvelles régions où ses pollinisateurs naturels sont absents. Dans ces conditions, comment peuvent être expliquées les variations phénotypiques observées parmi les cultivars de Vanilla dans les zones d'introduction telles que l'île de La Réunion (Océan Indien) ? Elles peuvent être le résultat de différents évènements d'introduction, de mutations somatiques, de la reproduction sexuée (à travers la pollinisation manuelle), de la polyploïdie ou de phénomènes épigénétiques.<br />Les marqueurs AFLP ont été utilisés pour élucider les schémas d'introduction de V. planifolia et ils montrent que la plupart des accessions cultivées de nos jours dans les îles de l'Océan Indien dérivent d'un seul génotype introduit. A l'exception d'un phénotype particulier, ‘Aiguille' découvert à La Réunion et issu de reproduction sexuée, les accessions cultivées présentent de très faibles niveaux de diversité génétique et ont évolué grâce à l'accumulation de mutations ponctuelles à travers la multiplication végétative. Un schéma de diversification similaire a été révélé pour V. tahitensis J.W. Moore, espèce cultivée en Polynésie dérivant vraisemblablement de V. planifolia. L'analyse comparative des niveaux de diversité chez des espèces spontanées américaines génétiquement proches a révélé des niveaux faible pour V. bahiana Hoehne et élevé pour V. pompona Schiede, corrélés avec l'étendue de leur aire naturelle de dispersion et a confirmé l'existence d'un régime mixte de reproduction chez ses espèces (sexuée et végétative). Ces résultats sont confirmés par les marqueurs microsatellites développés chez V. planifolia. Les marqueurs transférables et polymorphes aux espèces sauvages américaines, africaines et asiatiques ont révélé une différenciation robuste des espèces, ainsi qu'une forte dichotomie du genre entre Ancien Monde et Nouveau Monde. Ces microsatellites seront très utiles pour les études de diversité, d'hybridation et de phylogéographie dans le genre Vanilla.<br />La cytométrie en flux, la microdensitométrie, les comptages chromosomiques et les longueurs de stomates ont montré que la polyploïdisation a joué un rôle important dans la diversification de V. planifolia à la Réunion. Trois niveaux de ploïdie (2x, 3x, 4x) ont été révélés permettant d'expliquer les particularités des phénotypes réunionnais ‘Stérile' auto-triploïde et ‘Grosse Vanille' auto-tétraploïde. V. pompona possède les caractéristiques d'un ancien tétraploïde ayant évolué soit par fusions de chromosomes soit par contraction génomique. La forte variation de la quantité d'ADN nucléaire et la fréquence élevée de l'aneuploïdie chez toutes les espèces de Vanilla étudiées, montrent de toute évidence que la polyploïdisation est un phénomène majeur et récurrent dans l'évolution du genre.<br />Il existe de la méthylation dans le génome de V. planifolia mais aucun polymorphisme de méthylation n'a permis d'expliquer les particularités des phénotypes ‘Variegata' et ‘Mexique'. L'origine de ces particularités doit être recherchée par ailleurs.<br />Comme beaucoup d'autres espèces tropicales introduites pour leur culture, le vanillier possède donc une base génétique très restreinte qui le rend vulnérable aux maladies. Chez une plante d'importance économique comme le vanillier, l'accroissement de la variabilité génétique et l'apport de nouvelles potentialités agronomiques et organoleptiques sont donc des enjeux majeurs pour la recherche. Le vanillier est d'autre part un modèle de choix pour étudier les conséquences de la domestication (à travers la reproduction végétative) mais également pour élucider l'histoire évolutive de la plus grande famille de plantes : les orchidées.

L’avortement spontané (AS) désigne la perte du produit de conception avant sa viabilité, c'est-à-dire avant la 22e semaine d’aménorrhée, ou un poids fœtal inférieur à 500 g. La cause génétique est à l’origine de plus des deux tiers des AS, les aneuploïdies autosomiques, représentant à elles seules jusqu’à 70% des pertes fœtales du 1er trimestre. Le caryotype présente une très bonne sensibilité en ce qui concerne le dépistage des trisomies autosomiques (13, 18 et 21) et des aneuploïdies affectant les chromosomes sexuels, mais il montre d’importantes limites, d’une part en raison des échecs de culture cellulaire et d’autre part en raison de l’existence de remaniements non détectables au caryotype standard. Actuellement plusieurs techniques moléculaires de dépistage rapides des aneuploïdies liées aux échecs de grossesses ont été vérifiées : 1°) la fluorescence in situ par hybridation (FISH) 2°) l’amplification multiplex de sondes nucléiques dépendant des ligatures (MLPA). Ces deux méthodes présentent l’avantage d’être réalisables, sans culture préalable, sur noyaux en interphase ou sur ADN extrait et de permettre la détection d’anomalies cryptiques. Notre étude repose sur l’étude cytogénétique des produits d’AS pour mettre en évidence les anomalies chromosomiques les plus fréquentes à l’origine de ces pertes fœtales et d’en mieux appréhender les mécanismes de survenue. Elle a été réalisée sur 220 patientes âgées de 19 à 45 ans, et était fondée sur l’analyse directe par FISH sur noyaux interphasiques (AneuVysionTM) de prélèvements de villosités choriales et sur l’analyse de l’ADN extrait de tissus fœtaux par MLPA afin de révéler d’éventuelles aneuploïdies et micro-remaniements. L’âge gestationnel au moment des prélèvements était compris entre 7 et 38 semaines d’aménorrhée. Sur un total de 151 échantillons analysés par AneuVysionTM, 10 anomalies chromosomiques ont été observées: 3 trisomies 21, 1 trisomie 18, 1 trisomie 13, 1 mosaïque 46,XX/47,XX+21, 3 triploïdies et 1 monosomie X (Turner). Par ailleurs, sur les 69 autres échantillons analysés par MLPA, 6 étaient ininterprétables. Les anomalies trouvées par cette technique étaient: 2 monosomies X. Pour les échantillons restants, la MLPA a été négative. Nous avons en parallèle réalisé une étude rétrospective fondée sur l’analyse comparative d’un échantillon recruté à Sidi Bel Abbès, de femmes ayant subi un AS et admises à la maternité del’hôpital Hassani Abdelkader de Sidi Bel Abbès et d’un échantillon recruté à Clermont-Ferrand de femmes ayant subi un AS et pour lesquelles un prélèvement pour établir le caryotype du produit de fausse-couche avait été adressé dans le service de cytogénétique du CHU Estaing de Clermont-Ferrand. Cette étude a couvert une période de six années, allant de janvier 2005 à décembre 2010. Les techniques de FISH et de MLPA représentent des outils simples, rapides et sensibles pour la détection des remaniements chromosomiques. Elles représentent une alternative très intéressante à la culture cellulaire, et permettent le diagnostic de désordres génomiques indécelables par les techniques conventionnelles. / Spontaneous abortion (SA) is the loss of the product of fertilization before its viability, that is, before22 weeks of gestation or fetal weight less than 500 g. Genetic causes account for more than two thirds of SA, autosomal aneuploidies alone accounting for up to 70% fetal loss. Chromosomal cytogenetic techniques show significant limitations on the one hand because of the failures of cell culture, and secondly because of the existence of undetectable alterations to the standard karyotype. It was therefore planned to use molecular techniques :- Fluorescent in situ hybridization (FISH)- Multiplex ligation-dependent probe amplification (MLPA). Both techniques have the advantage of being achievable without prior culture of cores interphase or DNA extracted and to enable detection of cryptic abnormalities. The project is based on cytogenetic study of AS products to highlight the most frequent chromosomal abnormalities causing fetal losses, and to better understand their occurrence. Our study was performed on 220 patients from 19 to 45 years, and was based on the direct analysis by FISH on interphase nuclei (AneuVysionTM) of chorionic villus sampling and analysis of DNA extracted fetal tissue by MLPA to reveal any aneuploidy and rearrangements. The gestational age of the samples ranged from the 7th to the 38th week of gestation. In a total of 151 samples analyzed by AneuVysionTM, 10 chromosomal abnormalities were observed: three trisomies 21, one trisomy 18, one trisomy 13, one mosaic 46,XX/47,XX+21, 3 triploidies and one monosomy X (Turner). In addition, among the other 69 samples analyzed by MLPA, 6 were uninterpretable. The abnormalities found by this technique were 2 monosomies X. For the remaining samples, the MLPA was negative. We conducted a retrospective parallel study based on the analysis of a sample recruited in Sidi Bel Abbes, women who have had an AS and were admitted to the maternity hospital Abdelkader Hassani, Sidi Bel Abbes ; and a sample recruited in Clermont-Ferrand : women who underwent AS for which a levy to establish the karyotype product miscarriage had been addressed in the Department of Cytogenetics of CHU Estaing, Clermont-Ferrand. This study covered a period of six years, from January 2005 to December 2010. The techniques of FISH and MLPA are simple, rapid and sensitive tools for the detection of chromosomal rearrangements. They represent a very interesting alternative to cell culture and allow diagnosis for genomic disorders undetectable by conventional techniques.

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer. / An interesting feature of Bcl-xL protein is the presence of an unstructured loop domain between its α1 and α2 helices, a domain not essential for its anti-apoptotic function and absent in CED-9, ortholog protein in Caenorhabditis elegans. Within this domain, Bcl-xL undergoes dynamic phosphorylation and dephosphorylation at Ser49 and Ser62 during G2 and mitosis in human cancer cells. When these residues are mutated and proteins expressed in cancer cells, cells harbor mitotic defects, including chromosome mis-attachment, lagging, bridging and mis-segregation, events associated with chromosome instability and aneuploidy. To further analyze the effects of Bcl-xL Ser49 and Ser62 in normal cells, the present studies were performed in normal human diploid cells, and in vivo in Caenorhabditis elegans. First, we studied normal human diploid BJ foreskin fibroblast cells expressing Bcl-xL(wild type), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) and the dual (S49/62A) and (S49/62D) mutants. Cells expressing S49 and/or S62 phosphorylation mutants showed reduced kinetics of cell population doubling. These effects on cell population doubling kinetics correlated with early outbreak of senescence with no impact on the cell death rate. Senescent cells displayed typical senescence-associated phenotypes including high-level of senescence-associated β-galactosidase activity, interleukin-6 secretion, tumor suppressor p53 and cyclin-dependent kinase inhibitor p21Waf1/Cip1 activation as well as γH2A.X-associated nuclear chromatin foci. Fluorescence in situ hybridization analysis and Giemsa-banded karyotypes revealed that the expression of Bcl-xL phosphorylation mutants in normal diploid BJ cells provoked chromosome instability and aneuploidy. These findings suggest that dynamic Bcl-xL Ser49 and Ser62 phosphorylation/ dephosphorylation cycles are important in the maintenance of chromosome integrity during mitosis in normal cells. Second, we undertook experiments in Caenorhabditis elegans to understand the importance of Bcl-xL Ser49 and Ser62 in vivo. Transgenic worms carrying single-site S49A, S62A, S49D, S62D and dual-site S49/62A mutants were generated and their effects were analyzed in germlines of young adult worms. Worms expressing Bcl-xL variants showed decreased egg-laying and hatching, variations in the length of their mitotic regions and transition zones, chromosomal abnormalities at their diplotene stages, and increased germline apoptosis. Some of these transgenic strains, particularly the Ser to Ala variants, also showed slight modulations of lifespan compared to their controls. The in vivo observations confirmed the importance of Ser49 and Ser62 within the loop domain of Bcl-xL in maintaining chromosome stability. These studies could impact future strategies aiming to develop and identify compounds that could target not only the anti-apoptotic domain of Bcl-xL protein, but also its mitotic domain for cancer therapy.

Les agents permettant de créer des dommages sur l'ADN sont principalement utilisés dans les traitements contre le cancer. L'activation de points de contrôle du cycle cellulaire après lésion de l'ADN entraîne un arrêt du cycle des cellules. De la connaissance des mécanismes moléculaires de l'arrêt du cycle cellulaire par ces points de contrôle dépend l'efficacité du traitement. Dans les cellules humaines, ces points de contrôle sont primordiaux puisque leur inactivation entraîne la carcinogenèse (génération de cancers). Après traitement par des agents chimiothérapiques et des rayons X, les cellules s'arrêtent en phase G-1 et G-2/Mitose (M) du cycle cellulaire. Si de nombreuses études ont permis de clarifier les mécanismes de l'arrêt en phase G-1 pour des cellules dont l'ADN est endommagé, peu de données sont disponibles concernant l'arrêt en phase G-2/M. Parmi ces points de contrôle, le point de contrôle G-2/M est particulièrement important car il prévient l'entrée en mitose (phase M) des cellules dont l'ADN est endommagé. <br /> Nous avons analysé le rôle du complex appelé APC (Anaphase-Promoting Complex) dans les points de contrôle G-2/M après lésion de l'ADN. Les lésions de l'ADN sont induites dans les cellules synchronisées en phase S. Suite à ces dommages, les cellules montrent un retard et s'arrêtent en phase G-2 avec 4N chromosomes. Afin d'identifier les bases biochimiques de l'arrêt en G-2/M après traitement avec des agents endommageant l'ADN, nous allons concentrer notre recherche sur un complexe composé de multiples protéines possédant une activité de ligation de l'ubiquitine de type E3 (ubiquitin-ligase E3). Ce complexe APC est necessaire pour la dégradation des inhibiteurs d'entrée en anaphase, cyclins mitotiques, et plusieurs kinases mitotiques pour la complétion de la sortie de la mitose. Nous avons analysé et déterminé que l'absence d'activité du complexe APC inhibe l'activation du point de contrôle G-2/M lors de dommages de l'ADN.

Les eucaryotes se divisent selon une série d'étapes régulées finement appelée le cycle cellulaire. Ce cycle cellulaire permet la réplication exacte du génome et sa distribution entre deux cellules filles identiques. Le cycle cellulaire est contrôlé par de nombreux mécanismes qui garantissent l'intégrité du génome. La mitose est la période du cycle cellulaire pendant laquelle le contenu en ADN des cellules est réparti entre les deux cellules filles. Le bon déroulement de la mitose chez les eucaryotes supérieurs est soumis à un point de contrôle dit point de contrôle du fuseau mitotique. L'activité du point de contrôle permet de retarder l'anaphase jusqu'à ce que toutes les conditions requises pour la ségrégation des chromosomes soient présentes. Malgré cela, les cellules peuvent présenter des anomalies de la ségrégation des chromosomes et devenir aneuploïdes. Ceci est fréquemment le cas dans les cellules cancéreuses.<br />Dans cette étude, nous avons mis en évidence l'existence d'une réponse cellulaire survenant dans la phase G1 qui suit une mitose anormale. Nous avons étudié des cellules primaires de mammifères traitées avec de faibles concentrations d'inhibiteurs des microtubules, la vinblastine et le nocodazole. Les cellules ainsi traitées présentent des défauts de ségrégation pendant la mitose et deviennent aneuploïdes. Les cellules résultant de ces mitoses anormales s'arrêtent dans la phase G1 qui suit la division et deviennent sénescentes. Nous avons trouvé que les cellules de mammifères transformées par l'antigène grand T de SV40 n'observent pas d'arrêt après une mitose anormale.

La polykystose rénale autosomique dominante (ADPKD) est la maladie monogéniquehumaine la plus fréquente (prévalence 1/800). Les gènes responsables de cette maladie sont PKD1(codant pour PC1) ou PKD2 (codant pour PC2). La maladie évolue vers l’insuffisance rénale terminale.Aujourd’hui, seul un traitement symptomatique est proposé aux malades. Les mécanismes à l’originede l’ADPKD sont mal connus. Les modèles animaux permettent de mieux comprendre laphysiopathologie d’une maladie. Il n’existe pas de bon modèle de polykystose (même causemoléculaire, même mode de transmission, même signes cliniques). En utilisant la transgénose degrands fragments, nous avons créé un modèle de surexpression de PKD2 humain. Le transgène estsous le contrôle de son promoteur naturel humain. Cette souris exprime deux fois plus de PC2 queles sauvages. Elle ne présente que quelques microkystes mais une tubulopathie associant défaut deconcentration des urines et protéinurie tubulaire. La surexpression de PC2 inhibe l’expression degènes codant pour des protéines de la matrice extracellulaire. Le phénotype cellulaire de cesanimaux est remarquable : un tiers des cellules présentent un nombre élevé de centrosomes. Cephénotype cellulaire a été retrouvé chez des souris sous exprimant Pkd2 et chez des souris sousexprimant Pkd1. Ce caractère multicentrosomique est corrigé en incubant les cellules avec uninhibiteur de CaMKII ou en croisant nos souris transgéniques avec une souris KO de Camk2. Nousavons réussi à lier CaMKII, la duplication des centrosomes et les polycystines, in vitro et in vivo. Ceciamène un éclairage nouveau sur la duplication du centrosome et la physiopathologie de l’ADPKD. / Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease (ADPKD) is the most common monogenic human disease (prevalence 1/800). Genes responsible for this disease are PKD1 (encoding PC1) or PKD2 (encoding PC2). The disease progresses to end stage renal disease. Today, only symptomatic treatment is offered to patients. The mechanisms underlying the ADPKD are unknown. Animals models allow better understand the disease’s pathophysiology. There is no good model of ADPKD (same molecular cause, same clinical signs). We created a mice model of human PKD2 overexpression. The transgène is under the control of its human natural promoter. This mouse expresses PC2 twice as much as the wild. It shows only few microcysts but tubulopathy involving lack of urine concentration and tubular proteinuria. PC2 overexpression inhibits the expression of genes encoding proteins of the extracellular matrix. The cellular phenotype of these animals is special : one third of the cells have a high number of centrosomes. This cellular phenotype was found in Pkd2 Knockout mice and in Pkd1 knockout mice. This multicentrosomic character is corrected by incubating the cells with a CaMKII inhibitor or by crossing our transgenic mice with Camk2 knockout mice. We propose a link between CaMKII, Centrosome duplication and polycystin in vitro and in vivo. This brings a new light on centrosome duplication and pathophysiology of ADPKD.

Durant la division cellulaire, la ségrégation des chromosomes et le partage du cytoplasme sont essentiels pour maintenir l'intégrité génomique. Cependant, les erreurs de ségrégation sont fréquentes chez l'embryon préimplantatoire de mammifère et entraînent un gain ou une perte de chromosomes, appelé aneuploïdie. L'aneuploïdie est préjudiciable au développement et est la principale cause de pertes de grossesse. La mitose est coordonnée par cycle cellulaire, notamment la Cycline-B. Comprendre comment la destruction de la Cycline-B contrôle la sortie de la mitose des embryons pourrait expliquer pourquoi l'aneuploïdie est courante en clinique de fertilité. Nous avons étudié la destruction de la Cycline-B en fonction du stade de développement et de l'aneuploïdie. La littérature suggère que l’aneuploïdie perturbe le cycle cellulaire conduisant les cliniques de fertilité à utiliser la durée du cycle cellulaire et la morphologie (morphocinétique) pour prédire la santé de l'embryon. Cependant, la prédiction de la ploïdie par morphocinétique reste à démontrer. Notre objectif était de savoir comment l'aneuploïdie affecte le cycle cellulaire et le développement de l'embryon. Après une micro-injection de CyclineB1:GFP (Cycline-B) et H2B:RFP (chromosomes), les embryons de souris furent imagés par microscopie confocale. Des cellules aneuploïdes furent générées chimiquement pour évaluer leurs morphocinétiques. Curieusement, l'apparition de la Cycline-B après nuclear envelope breakdown a été devancée avec la progression du développement indépendamment de la taille des cellules. De plus, les erreurs de ségrégation ont peu impacté le développement et la destruction de la Cycline-B. Nous concluons que la morphocinétique est un outil prédictif peu fiable pour identifier les embryons aneuploïdes. / During cell division, it is essential that chromosome segregation during mitosis, and the partitioning of the cytoplasm at cytokinesis occur in successive timing to maintain genomic integrity. However, segregation errors are frequently observed in the early mammalian embryo, causing daughter cells to inherit whole chromosome gains and losses, termed aneuploidy. Aneuploidy is detrimental to development, being the leading cause of pregnancy loss and developmental disorders. The timing of mitosis is coordinated by the cell cycle component, Cyclin B. Understanding how Cyclin B destruction temporally controls mitotic exit in embryos could help elucidate why aneuploidy is common in IVF clinics. We investigate how Cyclin B destruction changes in different developmental stages and the presence of aneuploidy. Literature suggests aneuploidy disrupts the cell cycle, leading IVF clinics to use cell cycle timings and morphology (morphokinetics) to predict embryo health. However, whether morphokinetics predicts embryo ploidy is uncertain. We seek to investigate how aneuploidy affects the cell cycle and embryo development. We used live-cell confocal imaging and microinjection of CyclinB1:GFP and H2B:RFP mRNA to visualise Cyclin B and chromosomes during mitosis in the 2-, 4- and 8-cell stage mouse embryo. Secondly, we pharmacologically-induced aneuploidy to assess aneuploid morphokinetics. Interestingly, we observe a developmental trend, independent of cell size, where Cyclin B onset begins progressively sooner after NEBD at the 2-, 4- and 8-cell stage. Additionally, chromosome segregation errors had little impact on Cyclin B destruction and development. Finally, we find morphokinetics to be a poor predictive tool in identifying aneuploid embryos.