Les relations entre les histones qui composent les nucléosomes et le processus de transcription des gènes codants, sont à la fois multiples et extrêmement complexes. Au cours de ma thèse, je me suis intéressé à deux de ces relations. Tout d’abord, une première étude a été réalisée en collaboration avec les laboratoires de Franck Holstege et de Catherine Dargemont. Ce travail permet de préciser clairement l’effet des différentes formes de méthylation de la lysine 4 de l’histone H3 sur l’activité transcriptionnelle. Dans cette étude nous démontrons que la méthylation de H3K4 n’influence la transcription que d’un nombre très limité de gènes. Concernant ces gènes, un profil non conventionnel de distribution des formes de méthylation de H3K4 a été identifié par la présence inhabituelle d’un enrichissement en 3’ de ces gène des formes di- et triméthylées de H3K4.L’effet majoritaire de cette marque est d’induire une répression transcriptionnelle selon au moins deux mécanismes distincts. L’enrichissement atypique de la triméthylation de H3K4 influence négativement l’expression des gènes via la production d’ARN non codant anti-sens. Concernant l’effet répressif associé à la diméthylation de H3K4, la quantité d’ARN anti-sens ainsi que sa production ne sont pas impliquées.Dans une seconde étude réalisée en collaboration avec les laboratoires de Sebastian Chavez etd’Akash Gunjan, nous nous sommes intéressés au complexe FACT qui est impliqué dans l’assemblage et le désassemblage des nucléosomes lors du passage de l’ARN polymérase II. Jusqu’alors, un défaut de croissance chez les mutants thermosensibles du complexe FACT avait pu être observé. Dans notre étude, nous montrons que l’altération de FACT conduit, lors de la transcription, à l’éviction d’histones normalement incorporées à la chromatine. L’accumulation de ces histones libres à fort potentiel toxique, induit une répression spécifique de CLN3 qui code pour la première cycline dephase G1. Pour la première fois, nous mettons en évidence dans cette étude l’existence d’un mécanisme de surveillance moléculaire du cycle cellulaire induit par l’excès d’histones non incorporées à la chromatine / Relationships between histones, components of nucleosomes, and the transcription process of coding genes are both multiple and extremely complex. During my Thesis, I looked at twoof these relationships. First, we performed a study in collaboration with the Franck Holstedge and Catherine Dargemont labs. This work has allowed us to clearly define the effect of various methylation forms of the lysine 4 of the histone 3 on gene transcription. In this study we have shownthat H3K4 methylation influences the transcription of only a very limited number of genes. For these genes, a non conventional distribution profile of H3K4 methylation forms has been identified by the presence of an unusual enrichment in di- and trimethylated H3K4 in the 3’ of these genes. The principal effect of this mark is to promote transcriptional repression by at least two distinct mechanisms. The atypical enrichment of H3K4 trimethylation negatively influences gene expressionvia the production of non coding antisense RNA. For the repressive effect associated with dimethylH3K4, the quantity of antisense RNA as well as its production are not involved. We propose severalh ypotheses that link our results to the data known on this subject. In a second study performed incollaboration with the Sebastian Chavez and Akash Gunjan labs, we concentrated on the FACT complex that is involved in the assembly and disassembly of nucleosomes as RNA polymerase IImoves past. Previously, a growth defect in thermosensitive mutants of the FACT complex had been observed. In our study, we show that FACT deterioration leads to the eviction of histones that arenormally incorporated into chromatin during transcription. The accumulation of these free histones,which have a high toxic potential, induces the specific repression of CLN3 which encodes for the firstcyclin of G1 phase. For the first time, we show in this study the existence of a cell cycle molecular surveillance mechanism that is induced by an excess of free histones

Un des problèmes actuels en bio-informatique est de comprendre les mécanismes de régulation au sein d’une cellule ou d’un organisme. L’objectif de la thèse est d’étudier les réseaux de co-expression de gènes chez le pommier avec la particularité d’y intégrer les transcrits anti-sens. Les transcrits anti-sens sont des ARN généralement non-codants, dont les différents modes d’action sont encore mal connus. Dans notre étude exploratoire du rôle des anti-sens, nous proposons d’une part une analyse fonctionnelle différentielle qui met en évidence l’intérêt de l’intégration des données anti-sens en transcriptomique. D’autre part, concernant les réseaux de gènes, nous proposons de limiter l’inférence à un cœur de réseau et nous introduisons alors une méthode d’analyse différentielle permettant de comparer un réseau obtenu à partir de données sens avec un réseau contenant des données sens et anti-sens. Nous introduisons ainsi la notion de gènes AS-impacté, qui permet d’identifier des gènes dont les interactions au sein d’un réseau de co-expression sont fortement impactées par la prise en compte de transcrits anti-sens. Pour les données pommier que nous avons étudiées et qui concerne la maturation des fruits et leur conservation à basse température, l’interprétation biologique des résultats de notre analyse différentielle fournit des pistes pertinentes pour une étude expérimentale plus ciblée de gènes ou de voies de signalisation dont l’importance pourrait être sous-estimée sans la prise en compte des données anti-sens. / A challenging task in bioinformatics is to decipher cell regulation mechanisms. The objective of this thesis is to study gene networks from apple data with the particularity to integrate anti-sense transcription data. Anti-sense transcripts are mostly non coding RNAs and their different roles in the cell are still not well known. In our study, to explore the role of anti-sense transcripts, we first propose a differential functional analysis that highlights the interest of integrating anti-sense data into a transcriptomic analysis. Then, regarding gene networks, we propose to focus on inference of a core network and we introduce a new differential analysis method that allows to compare a sense network with a sense and anti-sense network. We thus introduce the notion of AS-impacted genes, that allows to identify genes that are highly co-expressed with anti-sense transcripts. We analysed apple data related to ripening of fruits stored in cold storage; biological interpretation of the results of our differential analysisprovides some promising leads to a more targeted experimental study of genes or pathways, which role could be underestimated without integration of anti-sense data.

L'hypertension artérielle est l'une des principales causes de morbidité et de mortalité dans le monde. La compréhension des mécanismes qui sont à la base du développement de l'hypertension offrira de nouvelles perspectives pour un meilleur contrôle de l'hypertension. Nous avons précédemment montré que le niveau des protéines Giα-2 et Giα-3 est augmenté chez les rats spontanément hypertendus (SHR) avant l'apparition de l'hypertension. Le traitement avec les inhibiteurs de l’enzyme de conversion de l’Angiotensine (IEC) est associé à une diminution de l’expression des protéines Gi. De plus, l'injection intrapertoneale de la toxine de la coqueluche inactive les deux protéines Giα et empêche le développement de l'hypertension chez les SHR. Cependant, la contribution spécifique des protéines Giα-2 et Giα-3 dans le développement de l'hypertension n'est pas encore connue. Dans la présente étude, l’Anti-sens oligodésoxynucléotide (AS-ODN) de Giα-2 et Giα-3 (1mg/Kg en poids corporel) encapsulé dans des liposomes cationiques PEG / DOTAP/ DOPE ont été administrés par voie intraveineuse aux SHR pré-hypertendus âgé de trois semaines et aux Wistar Kyoto (WKY) rats de même âge. Les contrôles des WKY et SHR non traités ont été injectés avec du PBS stérile, liposomes vides ou oligomères sens. La pression artérielle (PA) a été suivie chaque semaine en utilisant la technique manchon caudal. Les rats ont été sacrifiés à l'âge de six semaines et neuf semaines. Le coeur et l'aorte ont été utilisés pour étudier l'expression des protéines Gi. Le knockdown des protéines Giα-2 par l’injection de Giα-2-AS a empêché le développement de l'hypertension à l'âge de six semaines. Par la suite, la PA a commencé à augmenter rapidement et a atteint le niveau que l'on retrouve dans les groupes témoins à l'âge de neuf semaines. D'autre part, la PA du groupe traité avec le Giα-3-AS a commencé à augmenter à l'âge de quatre semaines. Dans le groupe des SHR-Giα-3-AS, la PA a augmenté à l’âgé de six semaines, mais moins que celle de SHR-CTL. Le coeur et l'aorte obtenues des SHR Giα-2-AS et Giα-3-AS à partir de l’âgé de six semaines ont eu une diminution significative de l’expression des protéines Giα-2 et Giα-3 respectivement. Dans le groupe des WKY Giα-2-AS et Giα-3-AS l'expression des protéines Giα-2 et Giα-3 respectivement a diminué malgré l'absence de changement dans la PA par rapport aux WKY CTL. À l'âge de neuf semaines, les SHR traités avec du Giα-2-AS et Giα-3-AS avaient la même PA et expression des protéines Gi que le SHR CTL. Ces résultats suggèrent que les deux protéines Giα-2 et Giα-3 sont impliqués dans le développement de l'hypertension chez les SHR, mais le knockdown de Giα-2 et pas de Giα-3 a empêché le développement de l'hypertension. / Hypertension is one of the leading causes of morbidity and mortality in the world. Understanding the mechanisms underlying the development of hypertension will provide new insights into better control of hypertension. We have previously shown that the levels of Giα-2 and Giα-3 proteins were augmented in SHR before the onset of hypertension. Antihypertensive (ACE) inhibitor is associated with decreased Gi-proteins. In addition, intrapertoneal injection of pertussis toxin (PTX) inactivated both Giα proteins and prevented the development of hypertension in SHR. However, the specific contribution of Giα-2 and Giα-3 proteins in hypertension development is still not known. In the present study, Giα-2 and Giα-3 Antisense oligodeoxynuleotide (AS-ODN) (1 mg/Kg body weight) encapsulated in PEG/DOTAP/DOPE cationic liposomes were administrated intravenously to three-week-old pre-hypertensive SHR and their age-matched WKY while control WKY and SHR were injected with sterile PBS, empty liposomes or sense oligomer. Blood pressure (BP) was monitored weekly using tail-cuff technique. The rats were sacrificed at the age of six weeks and nine weeks. Heart and aorta were used to study Gi proteins expression. The knockdown of Giα-2 protein by Giα-2-AS injection prevented the development of hypertension up to the age of six weeks; thereafter the BP began to increase rapidly and reached the same level found in control groups at the age of nine weeks. On the other hand, the BP of the Giα-3-AS treated group began to increase at the age of four weeks. The SHR Giα-3-AS had augmented BP at six weeks but lower than that of SHR-CTL. The heart and aorta obtained from six week-old SHR Giα-2-AS and Giα-3-AS had significant decrease in Giα-2 and Giα-3 proteins expression respectively. WKY Giα-2-AS and Giα-3-AS had decreased in Giα-2 and Giα-3 protein expression respectively despite having no change in BP compared to CTL WKY. At the age of nine weeks, the SHR Giα-2-AS and Giα-3-AS had the same BP and Gi protein expression as the control SHR. These results suggest that both Giα-2 and Giα-3 proteins are implicated in the development of hypertension in SHR but the knockdown of Giα-2 not Giα-3 has prevented the development of hypertension.