Thèse de doctorat : Aspects cellulaires et moléculaires de la biologie : Strasbourg 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 135-145.

Condensine est un complexe protéique organisateur du génome qui conduit l’assemblage des chromosomes et promeut leur transmission fidèle en anaphase. De nombreuses études ont rapporté des changements dans les niveaux des ARNs cellulaires quand Condensine est défaillante, suggérant un rôle pour Condensine dans la régulation de l’expression génique. Cependant, les mécanismes sous-jacents sont demeurés énigmatiques, et l’on ignore dans quelle mesure le rôle joué par Condensine dans l’expression génique est lié ou non à sa fonction dans l’organisation des chromosomes. Lors de ma thèse, j’ai étudié l’activité de Condensine dans la régulation de l’expression génique en utilisant la levure S. pombe comme organisme modèle. Contrairement à l’idée communément admise, mes résultats montrent que Condensine ne joue aucun rôle direct dans le maintien du transcriptome, ni en interphase, ni en mitose chez cette levure. En accord avec les études précédentes, j’observe des changements de niveau et de qualité des ARNs dans les cellules mutantes pour Condensine au sortir de la mitose ; des ARNs non codants et des ARNs aberrants, étendus en 3’, s’accumulent. En revanche, je démontre que ces changements sont la conséquence de défauts de transmission des chromosomes en anaphase. L’inactivation de Condensine cause la non-disjonction de l’ADN ribosomique et du nucléole, entrainant une déplétion de l’ARN-exosome des cellules filles, lesquelles accumulent alors des ARNs normalement dégradés par l’ARN-exosome. De façon cruciale, je montre qu’empêcher les anomalies de migration des chromosomes restaure une expression normale des gènes malgré l’inactivation de Condensine, démontrant que c’est l’instabilité chromosomique qui est source des changements d’expression génique observés quand Condensine est défaillante, et non le complexe Condensine en tant que tel. Ce travail remet en question le concept de régulation de l’expression génique par les complexes Condensine et appelle à la prudence lorsque l’on cherche à étudier les fonctions de ces complexes en dehors de la condensation de la chromatine en mitose. / Condensin is a genome organiser that shape chromosomes and promote their accurate transmission in anaphase. Several studies have related changes in RNA level when Condensin is defective, suggesting that the complex has also a role in gene expression. However, the mechanisms have remained enigmatic and we still don’t know to what extent it is related to its role in chromosome organization. During my thesis, I studied the role played by Condensin in the regulation of gene expression using S. pombe as a model system. In contrast to previous studies, my results provide compelling evidence that Condensin plays no direct role in the maintenance of the transcriptome, neither during interphase nor during mitosis in this yeast. Accordingly to previous studies, I observed changes in RNA level in cells mutated for Condensin; non coding and 3’ extended RNA accumulate. However, I showed that the changes in gene expression in post-mitotic fission yeast cells that result from Condensin inactivation are largely a consequence of chromosome missegregation during anaphase, which notably depletes the RNA-exosome from daughter cells. Crucially, preventing karyotype abnormalities in daughter cells restores a normal transcriptome despite Condensin inactivation. Thus, chromosome instability, rather than a direct role of Condensin in the transcription process, changes gene expression. This work challenges the concept of gene regulation by canonical Condensin complexes and ask for caution when studying Condensin role outside chromosome condensation in mitosis.

La sélection de l’ARNg des rétrovirus repose sur des interactions entre le domaine nucléocapside (NC) du précurseur Gag et des régions de l’ARN viral appelées ψ (ou Psi) localisées dans la région 5’ non traduite (5’-UTR) de l’ARNg et/ou dans le début du gène gag.Malgré des nombreuses études, les mécanismes moléculaires gouvernant l’incorporation de l’ARNg dans les particules virales en cours d’assemblage sont encore mal compris. La protéine Gag est notoirement sensible à la protéolyse et la plupart des études ont été menées avec une Gag dépourvue du domaine p6 (GagΔp6) qui ne reflètepas correctement les propriétés de fixation de la protéine Gag entière à l’ARNg. Les travaux réalisés aux cours de cette thèse nous ont permis de montrer que Pr55Gag et ses produits de maturation NCp15 et NCp7 sont capables de distinguer l’ARNg du VIH-1 des ARN viraux épissés. La stabilisation des formes dimériques ou la perturbation des interactions à longue distance n’ont aucune influence sur la reconnaissance spécifique de Gag pour l’ARNg. Par des expériences de mutagénèse dirigée et de compétition, nous avons montré non seulement que la dimérisation de l’ARNg et le motif SL1 (surtout sa boucle interne) joue un rôle crucial pour la fixation de Gag mais aussi que l’intégrité de la région Psi est indispensable pour une fixation optimale. Ces résultats nous ont amené à déterminer plus précisément l’empreinte de Gag sur l’ARNg et les résidus requis pour la fixation de Gag qui on confirmé le rôle crucial de SL1 comme le siganl major pour la reconnaissance spécifique de l’ARNg par le pr55Gag. / Packaging of HIV-1 genomic RNA (gRNA) is a highly regulated and selective process that leads to prefrential selection and packaging of dimeric gRNA from a cellular medium containing a large excess of cellular and spliced viral mRNAs. This event underlies interaction between the nucleocapsid domain in the context of the uncleaved Gag precursor and a Packaging signal located in the 5’ untranslated region (5’ UTR) of the gRNA and/or the beginning of gag gene. Despite a considerable effort, the molecular mechanisms beyond the selective encapsidation of HIV-1 gRNA is still unknown. To address this, we first characterized the relative affinities of Pr55gag to various HIV-1 RNA fragments (spliced and unspliced) by biochemical and spectroscopic approaches which all revealed that Pr55gag exhibits a higher binding affinity for viral gRNA than for viral spliced species. Interestingly, we noticed that Pr55Gag, through its nucleic acid chaperone activity, was able to stabilize the dimeric form of almost all viral RNA species (spliced and unspliced) suggesting that RNA dimermaturation does not allow the gRNA discrimination. Further characterization of specific Gag binding sites to short RNA fragments corresponding to the minimal packaging signal by competition experiments, inhibition of Gag/RNA interaction by antisense oligo-deoxynucleotides, as well as the detection of Pr55Gag RNA binding sites on gRNA by enzymatic and chemical footprinting confirmed the crucial role of SL1 (or DIS) as a specific binding site for Pr55Gag. Taken together, our results strongly suggest that SL1 and/or RNA dimerization is a specific recognition signal for Pr55Gag to specifically select and probably induce HIV-1 gRNA packaging.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to describe the wood anatomy of ten species of the former genus Acacia Mill., as well as to conduct a quantitative agglomerative analysis with 25 species of the same genus, in order to recognize wood anatomical features of diagnostic value to the genera segregated from Acacia Mill. in 2005. The following species were investigated and described, according to IAWA Committee: Acacia acuminata A. Gray, Acacia cambagei R.T. Baker, ex Baker, Acacia harpophylla F. Muell. ex Benth., Acacia koa A. Gray, Acacia rhodoxylon Maiden, Acacia richii A. Gray, Senegalia martiusiana (Steud.) Seigler e Ebinger, Vachellia collinsii Saff., Vachellia nilotica (L.) P. J. H. Hurter e Mabb., e Vachellia planifrons (Wight e Arn.) Ragup., Seigler, Ebinger e Maslin. To the Cluster analysis, anatomical data of another 15 species were collected from the literature. All species share the following features of large occurrence in Fabaceae: diffuse-porous wood; simple perforation plates; vestured intervessel pits; paratracheal parenchyma; libriform fibers; and homogeneous rays. The presence of septate fibers allows to distinguish all the studied species of Senegalia Raf. The occurrence of conspicuous large rays, conjugated with abundant axial parenchyma allows to set apart all Vachellia species from the seven ones, that belongs to the genus Acacia Mill. / Este trabalho teve por objetivo a descrição anatômica de dez espécies de madeira do antigo gênero Acacia Mill., bem como a realização de uma análise quantitativa aglomerativa com dados de 25 espécies do mesmo gênero, com vistas a contribuir para o melhor conhecimento taxonômico, além de reconhecer, na estrutura do lenho, caracteres qualitativos e quantitativos de valor diagnóstico para os táxones segregados em 2005, a partir deste gênero botânico. As descrições basearam-se nas recomendações do IAWA Committee: Acacia acuminata A. Gray, Acacia cambagei R.T. Baker, ex Baker, Acacia harpophylla F. Muell. ex Benth., Acacia koa A. Gray, Acacia rhodoxylon Maiden, Acacia richii A. Gray, Senegalia martiusiana (Steud.) Seigler e Ebinger, Vachellia collinsii Saff., Vachellia nilotica (L.) P. J. H. Hurter e Mabb., e Vachellia planifrons (Wight e Arn.) Ragup., Seigler, Ebinger e Maslin. Na análise de Cluster foram utilizadas as espécies do presente estudo mais outras 15 colhidas na literatura. Todas as espécies apresentam os seguintes caracteres de ampla ocorrência em Fabaceae: porosidade difusa; placas de perfuração simples; elementos vasculares com pontoações ornamentadas; parênquima paratraqueal; fibras libriformes; e raios homogêneos. A presença de fibras septadas permite distinguir as espécies de Senegalia Raf. das demais. Por sua vez, a ocorrência de raios conspícuos, e a abundância de parênquima axial em Vachellia Wight e Arn. permite excluí-la das sete espécies do gênero.

La grippe, infection respiratoire virale fréquente, est due aux virus Influenza. Leur génome est constitué par huit molécules d’ARN de polarité négative retrouvés sous la forme de complexe ribonucléique (RNPv). Au cours du cycle viral, il a été démontré que les régions terminales des segments de gène étaient cruciales pour l’incorporation sélective des huit RNPv à l’intérieur des particules virales. Par des techniques d’interaction in vitro et de tomographie électronique, nous avons montré que les segments de gène du virus H3N2 interagissaient entre eux par des interactions ARN/ARN impliquant leurs régions de packaging. Nos résultats suggèrent que la mise en place de ce réseau permettrait la formation d’un complexe supra macromoléculaire multi-segmenté permettant l’incorporation d’un jeu complet des huit RNPv dans les particules virales néosynthetisées. En raison de la nature segmentée du génome viral, des phénomènes de réassortiment génétique peuvent avoir lieu lors d’une co-infection. Afin de définir les mécanismes responsables de la restriction observée lors de ce phénomène, nous avons évalué le taux de réassortiment génétique in vitro entre le virus humain H3N2 et le virus aviaire H5N2. Nos résultats suggèrent que le mécanisme gouvernant l’incorporation sélective des segments de gènes, régulerait le réassortiment génétique. Nous avons montré que la modulation de l’interaction ARN/ARN entre les segments de gènes HA et M permet d’augmenter le taux d’incorporation du segment de gène HA H5 dans le fond génétique du virus humain, prérequis pour l’émergence de virus pandémique / The Flu is a frequent viral infectious disease caused by the Influenza viruses. Their genomes are composed by eight negative single-stranded RNA organised as vRNPs. During the viral cycle, the terminal non-coding and coding regions of viral genome have been shown to be crucial for the selective incorporation of a complete set of the eight vRNPs into influenza viral particles. Band shift assay and electron tomography allowed us to show that all gene segments interact together by RNA/RNA interactions involving their packaging region. Our results suggest that the eight genomic vRNAs are selected and packaged as an organized supramolecular complex held together between identified packaging regions into neosynthesized virions. Due to genome segmented nature, genetic reassortment can occur during co-infection. In order to identify molecular mechanisms responsible for the observed restriction during the genetic reassortment, we have developed a new competitive reverse genetic strategy allowing us to evaluate the genetic reassortment between H3N2 and H5N2 viruses. Our results suggest that mechanism controlling the packaging should regulate genetic reassortment. We have shown that the modulation of RNA/RNA interaction between HA and M gene segment have allowed us to increase HA H5 gene segment incorporation rate into a viral human genetic background, prerequisite for pandemic virus emergency

Le génome des virus influenza de type A est composé de huit segments de gènes (ARNv) de polarité négative retrouvés sous la forme de complexes ribonucléiques (RNPv). L'incorporation sélective des huit RNPv dans les particules virales néosynthétisées se fait par un mécanisme moléculaire qui fait intervenir des signaux d'encapsidation dites « région de packaging ». Nous avons montré que les segments de gènes interagissaient entre eux via des interactions de type ARN/ARN permettant la formation d'un réseau d'interactions. Nous avons de plus montré que les régions de packaging décrites dans la littérature semblent héberger les régions impliquées dans la mise en place du réseau d'interactions. Cette étude a été réalisée pour le virus humain H3N2 et le virus aviaire H5N2. Le mécanisme d'incorporation sélective des segments de gènes semble également réguler le réassortiment génétique, processus génétique responsable de l'émergence de virus réassortants. Nous avons montré qu'une restriction génomique impliquant les régions de packaging semble être responsable du taux de réassortiment génétique faible observé in-vitro et in-vivo. La modulation du réseau d'interactions ARN/ARN semble être nécessaire pour l'incorporation de segments aviaire dans le fond génétique du virus humain. Pour finir, nous avons montré que la composition génomique des virus réassortants vaccinaux joue un rôle central dans la réplication virale et dans la production des antigènes vaccinaux. Par une stratégie de cryo-microscopie, nous avons montré que la protéine PB1 joue un rôle central dans l'optimisation de la production des antigènes de surface / The genome of the influenza A virus (IAV) comprises eight single-stranded negativesense RNA segments (vRNAs). All eight vRNAs are selectively packaged into each progeny virion via packaging signal sequences that are located at both ends of the vRNAs. How these signals ensure packaging of all eight vRNAs remains unclear. It was hypothesized that selective packaging might be driven by direct interactions between vRNAs. Combination of biochemical and reverse genetic approaches allowed us to identify short nucleotide regions on vRNAs interacting with each other in vitro. Here, we demonstrated the importance of these interactions in the packaging process of the human H3N2 and avian H5N2 viral genomes. Furthermore, our results suggest that the packaging process could regulate genetic reassortment. Indeed, we observed that the genetic reassortment between H3N2 and H5N2 viruses is restricted as the avian vRNA HA cannot be incorporated into the human genetic background. Our investigations indicated that (i) the packaging signals are crucial for genetic reassortment and (ii) the modulation of the vRNAs interaction network may be required for the incorporation of the avian HA gene into the human genetic background. Characterization of seed viruses showed that the genetic composition is important for both high growth ability and antigen production. Indeed, cryo-electronic microscopy observations of reassortant virus indicated that the PB1 gene can strongly influence the antigen glycoprotein spike density

Dans les cellules eucaryotes, l’expression d’un gène peut être régulée à de nombreux niveaux. Les études réalisées sur le contrôle de l’expression génique se sont généralement intéressées aux mécanismes de contrôle transcriptionnel. Cependant de nombreux exemples mettent de plus en plus en évidence l’importance des mécanismes post-transcriptionnels dans cette régulation. Les contrôles post-transcriptionnels de l’expression génique reposent essentiellement sur des interactions spécifiques entre les régions 5’ et 3’ non traduites de l’ARNm et des protéines agissant en trans qui contrôlent spécifiquement la maturation des ARNs messagers (ARNms), leur localisation cytoplasmique, leur stabilité et/ou leur traduction. Les éléments riches en adénine et en uridine (ARE), localisés dans la région 3’ non traduite de nombreux ARNms, font partie des séquences régulatrices les plus étudiées. Elles sont notamment présentes dans les ARNms codant pour des cytokines et des proto-oncogènes. Les protéines de liaison à l’ARN jouent donc un rôle central dans la régulation de l’expression des gènes. Les protéines TIA-1 et TIAR appartiennent à la famille des protéines qui fixent l’ARN et qui contiennent des domaines RRM (RNA Recognition Motif). Elles sont impliquées dans des mécanismes permettant la régulation de l’expression génique tels que l’épissage alternatif et la traduction. En particulier, elles participent à l’arrêt général de la traduction qui accompagne un stress environnemental en séquestrant les ARNms poly(A)+ non traduits dans des foci cytoplasmiques appelés granules de stress (SGs). Elles sont également impliquées dans la répression traductionnelle d’ARNms spécifiques en liant les ARE présents dans les extrémités 3’ non traduites de certains ARNms, et notamment des ARNs messagers codant pour le TNF-α et la cyclooxygénase-2 (Cox-2). L’invalidation des gènes tia-1 et tiar chez la souris conduit à une létalité embryonnaire élevée suggérant que ces protéines jouent également un rôle important au cours de l’embryogenèse. Afin de comprendre les mécanismes par lesquels les protéines TIA-1 et TIAR remplissent leurs différentes fonctions, nous avons réalisé un criblage par la technique du double hybride en levure afin d'identifier des partenaires d’interaction de ces deux protéines. Les protéines TIA-1 et TIAR interagissent avec les protéines FBPs (Fuse Binding Proteins). Celles-ci participent notamment à la maturation et à la dégradation des ARNs. Nous avons montré que les protéines FBPs co-localisent parfaitement avec TIA-1 dans le noyau et migrent dans les granules de stress en réponse à un stress oxydatif. De plus, des expériences de retard de migration sur gel réalisées à partir d’extrait cytosolique de macrophages ont montré que les protéines FBPs sont présentes dans le même complexe liant l’ARE du TNF-α que TIA-1. Enfin, la surexpression du domaine de liaison à l’ARN KH3 de FBP2 en fusion à l’EGFP induit la séquestration spécifique des protéines TIA-1 et TIAR dans des foci cytoplasmiques, empêchant ainsi leur accumulation nucléaire. Nos résultats indiquent que les protéines TIA-1/R et FBPs pourraient être fonctionnellement impliquées dans des étapes communes du métabolisme de l’ARN dans le noyau et/ou le cytoplasme. / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'une des caractéristiques majeures des microorganismes, et donc des bactéries, est qu'ils sont en contact direct avec l'environnement et doivent donc percevoir et répondre rapidement à ses variations. Pour cela, plusieurs niveaux de contrôle existent, et récemment le rôle des ARN non codants régulateurs, ou riborégulateurs, a été mis en lumière comme un mécanisme de contrôle peu couteux et rapide pour la cellule. Chez le phytopathogène Agrobacterium fabrum (anciennement appelé Agrobaterium tumefaciens), la virulence est principalement régulée au niveau transcriptionnel par le système à deux composants VirANirG. L'implication des riborégulateurs dans la virulence d'A.fabrum est encore mal connue et ces travaux de thèse ont eu pour objectif de déterminer l'implication de riborégulateurs dans le cycle infectieux de cette bactérie.Pour cela, nous avons identifié l'ensemble des transcrits d 'A. fabrum C58 en combinant l'utilisation de plusieurs méthodes d'analyses globales et nous avons étudié la fonction de différents candidats transcrits à partir du plasmide Ti (plasmide de virulence). Des souches modifiées dans la production des riborégulateurs candidats ont été construites, Jeurs ARNm cibles ont été prédits et validés, et des tests phénotypiques, en particulier des tests de virulence, ont été réalisés. Ainsi, le séquençage des transcrits de petite taille a permis d'identifier plus d'un millier de riborégulateurs potentiels dont plusieurs sont exprimés à partir de régions en relation avec le cycle infectieux. Nous avons validé 4 de ces petits transcrits comme étant des riborégulateurs puisqu'ils sont de petite taille, non traduits en protéine et fortement structurés (RNAI 111, RNA1083, RNA1059 et RNA1051) . Plus particulièrement, nous avons montré que le riborégulateur RNAI 111 était nécessaire pour la virulence d'A.fabrum C58, et que son action semblait se faire au travers du contrôle post-transcriptionnel de gènes impliqués dans les fonctions de virulence et de transfert du plasmide Ti. Un rôle plus modéré du riborégulateur RNA1083 dans le contrôle du cycle infectieux a également été observé, potentiellement au travers de la modulation de la mobilité et du transfert conjugatif du plasmide Ti. D'autre part, nous avons mis en évidence deux autres riborégulateurs, RNA1059 et RNA1051, qui sont impliqués dans le contrôle du maintien du plasmide Ti via une implication dans la réplication du plasmide (RNA 1059) et via une implication dans un nouveau system de toxine-antitoxine présent sur le plasmide Ti (RNA1051). Ainsi à partir d'une analyse globale nous avons mis en évidence le rôle des riboregulateurs dans les systèmes de mise en place de l'infection bactérienne , soit via le contrôle de facteurs de virulence, soit via le contrôle de la persistance du plasmide responsable de la virulence / One of the main characteristics of microorganisms, including bacteria., is their direct interaction with their environment. They thus need to perceive and quickly answer to its variations. Several steps of control exist, and recently the role of regulatory non-coding RNA, or riboregulator, was highlighted as a fast and economic mechanism of regulation. In the phytopathogen Agrobacterium fabrum (previously named Agrobacterium tumefaciens), the virulence is mainly controlled transcriptionally by the two components system VirANirG. The implication of riboregulators in the virulence of this bacterium is still unknown . The objectives of this thesis were to identify A .fabrum riboregulators and to determine their involvement in the infectious cycle of the bacteria. To this end, we identified small transcripts of A . fabrum C58 strain by combining several global analyses, and we studied the function of different candidates transcribed from the Ti plasmid (the virulence plasmid). Strains modified in the production of these candidates were constructed, their mRNA targets were predicted and validated, and phenotypic analyses -especially virulence tests­ were realized.Thereby, small transcript deep-sequencing allowed the identification of a thousand potential riboregulators, some of them being transcribed from regions related to the infectious cycle. We validated 4 of these transcripts as riboregulators according to their small size, their strong secondary structure and their non-translation into protein (RNAIOS I, RNA1059, RNA1083 and RNAl ll l). In particular, we showed that RNA 1111 was necessary for the virulence of A. fabrum C58, and that it seems to act through the posttranscriptional control of genes implicated in virulence functions and in Ti plasmid conjugation. A more moderated role of RNA 1083 was also observed, potentially by the modulation of the bacterial mobility and of the plasmid conjugation. Furthermore, we highlighted two riboregulators, RNA1059 and RNA1051, involved in the control of the Ti plasmid persistence, through their implication in the replication of the plasmid (RNA1059) and in a toxin-antitoxin system present on the Ti plasmid (RNA1051) .Thus, from a global analysis, we brought out the role of riboregulators in the control of several steps of the infectious cycle of A. fabrum C58, through the control of virulence factors, or through the contrai of the persistence of the main actor of the virulence, the Ti plasmid

Les états septiques demeurent un réel problème de santé publique. Depuis 20 ans, leur mortalité est restée globalement constante en dépit d'une meilleure prise en charge initiale des patients et de nombreux essais cliniques. Parmi les défaillances d'organes provoquées par les états septiques, une profonde immunodépression se met en place après la phase initiale de la maladie. Son amplitude et sa persistance dans le temps, variables d'un patient à l'autre, semblent associées à un risque accru d'infections nosocomiales et de décès secondaire. Aussi, un des challenges actuels est d'explorer de nouvelles pistes thérapeutiques immunostimulantes pour les patients septiques les plus immunodéprimés. En l'absence de signe clinique de cet état, l'identification et la validation de nouveaux biomarqueurs contribuera sans doute à la mise en place de thérapies ciblées et individualisées. Notre travail s'inscrit dans ce contexte. L'objectif était d'utiliser le niveau d'expression génique comme outil de monitorage clinique et de recherche en physiopathologie. Nous avons donc conduit un travail de recherche translationnelle alliant études cliniques (lymphopénie, apoptose) et expérimentales basées sur un modèle de tolérance à l'endotoxine dans lequel nous avons testé différentes options thérapeutiques. Nous avons validé l'hypothèse de travail en montrant qu'un panel d'ARNm, mesurable dans le sang total des patients, devrait permettre à la fois d'identifier les patients qui pourraient bénéficier de thérapeutiques immunostimulantes et d'en contrôler l'efficacité dans la restauration des fonctions immunitaires / Septic syndromes remain a real public health issue. For 20 years, despite improvements in early management of patients and despite a number of clinical trials, the rate of mortality due to septic syndrome has remained broadly constant. After the initial phase of sepsis, patients rapidly exhibit profound immunodepression. Amplitude and duration of this state vary between patients and appear to be associated with increased risk of nosocomial infections and secondary deaths. One of the current challenges is to develop novel immunostimulant therapeutics for the most immunocompromised septic patients. Development of biomarkers will allow patient stratification and will undoubtedly contribute to the development of appropriately targeted and individualized therapies. The goal of our study was to evaluate the potential of gene expression level for clinical monitoring and for research in pathophysiology. We conducted translational research by combining experimental data with clinical studies (lymphopenia, apoptosis). We used endotoxin tolerance as a model to test different therapeutic options. Our data confirmed that expression levels of a panel of mRNAs, measured in the whole blood of patients, is a powerful tool for patient stratification and the monitoring of the effect of immunostimulant therapy on the immune system

Au cours des cinq dernières années l’existence d’un contrôle de la transcription par les ARN non-codants longs (lncRNAs) a été décrite dans une large variété d’eucaryotes. Cependant, les mécanismes par lesquels les lncRNAs régulent la transcription restent en grande partie méconnus. Les premiers travaux effectués dans le cadre de cette thèse ont participé à la caractérisation du mécanisme mis en jeu par un lncRNA, nommé nam1, dans le contrôle de l’entrée en différenciation sexuelle chez la levure Schizosaccharomyces pombe. Il a ainsi été montré qu’au cours de sa synthèse le lncRNA nam1 est ciblé par la protéine de liaison à l’ARN Mmi1 et une machinerie de surveillance des ARN qui comprend l’exosome, un complexe de dégradation des ARN conservé au cours de l’évolution. La fixation de Mmi1 au lncRNA nam1 contrôle la terminaison de la transcription de nam1 et empêche ainsi la transcription de se poursuivre et d’interférer alors avec la transcription du gène situé en aval (codant pour une MAP kinase essentielle à l’entrée en différenciation). Les travaux suivant montrent l’implication dans ce mécanisme de la protéine Cti1, un des co-facteurs connus de l’exosome. Fait marquant, ces travaux rapportent aussi l’existence d’un mode de production inédit pour un lncRNA. En effet, ils révèlent que la transcription non-interrompue d’un gène codant conduirait à la production d’un ARN bi-cistronique. La maturation co-transcriptionnelle de cet ARN bi-cistronique produirait, d’un côté, un ARN messager et, de l’autre, le lncRNA nam1. Enfin, ils ont permit la caractérisation initiale d’un nouveau composant de la machinerie de surveillance des ARN recrutée sur nam1 par Mmi1. Ainsi, dans leur ensemble, ces travaux contribuent à une meilleure connaissance des mécanismes pouvant être mis en jeu par un lncRNA et agissant en cis pour réguler l’expression génique et, à travers elle, des processus cellulaires majeurs, tel que la différenciation cellulaire. De plus, ils décrivent un nouveau mécanisme de biogénèse d’un lncRNA. / Over the last five years, the control of transcription mediated by long non-coding RNAs (lncRNAs) has been reported to take place in a wide variety of eukaryotes. However, the mechanisms by which lncRNAs regulate transcription remain relatively poorly described. The first work conducted in the context of this PhD thesis has contributed to the characterization of the mechanism used by a lncRNA, named nam1, to control entry into sexual differentiation of the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. It was shown that, while the lncRNA nam1 is being produced, it is targeted by the RNA binding protein Mmi1 and a RNA surveillance machinery that includes the exosome, a conserved complex throughout evolution. The binding of Mmi1 to nam1 lncRNA controls the termination of transcription of nam1, which prevents this non-coding transcription from interfering with the transcription of the downstream gene, coding for a MAP kinase essential to entry into differentiation. The following work shows the importance of the protein Cti1, one of the known co-factor of the exosome, in the nam1-dependent control of sexual differentiation. Remarkably, it also strongly suggests the existence of a new way of producing a lncRNA. Indeed, it reveals that read-through transcription of a protein-coding gene leads to the production of a bi-cistronic RNA, which is co-transcriptionally matured to produce on one side a messenger RNA and on the other side the lncRNA nam1. Finally, this work initiated the characterization of a new component of the RNA surveillance machinery targeting nam1. Collectively, this work brings several insights into the mechanisms used by cis-acting lncRNAs to regulate gene expression and, thereby, major cellular processes such as cell differentiation. Moreover, it also provides insights into the biogenesis of lncRNAs by reporting a new mode of production of lncRNAs.