Chez les eucaryotes, la biogenèse des ribosomes débute dans le nucléole par la maturation et la modification des ARN ribosomiques (ARNr), et fait intervenir des centaines de particules ribonucléoprotéiques (RNP) distinctes, comme les petites RNP nucléolaires (snoRNP) à boîtes C/D, qui portent une activité méthyl transférase ciblée sur la position 2’-OH des riboses. Leur biogenèse nécessite l’intervention transitoire de facteurs protéiques constituant une machinerie d’assemblage spécifique. Mon travail de thèse a visé à étudier le rôle fonctionnel de deux de ces facteurs chez la levure S. cerevisiae les protéines Hit1 et Bcd1. Hit1p avait été trouvée au laboratoire être impliquée dans la biogenèse des snoRNP à boîtes C/D, et il était connu que l’expression de Bcd1p est essentielle à la viabilité cellulaire et pour la stabilité des snoRNA à boîtes C/D. Lors de ce travail, nous avons retrouvé le domaine fonctionnel de Hit1p et identifié les acides aminés impliqués dans l’interaction avec Rsa1p, un autre facteur d’assemblage. Par une approche similaire, nous avons recherché les domaines nécessaires à la fonctionnalité de Bcd1p. Le mécanisme par lequel Bcd1p influence spécifiquement les taux de snoRNA à boîtes C/D reste inconnu, mais au cours de ce travail j’ai identifié un nouveau partenaire potentiel pour cette protéine - la chaperonne d’histone Rtt106p. La dernière partie de mon travail a visé à rechercher le lien fonctionnel entre Rtt106p et l’expression des snoRNA à boîtes C/D / In eukaryotes, ribosome biogenesis begins in the nucleolus, by maturation and modification of ribosomal RNAs (rRNA) and involves hundreds of distinct ribonucleoprotein particles, like box C/D small nucleolar RNPs (snoRNPs). Their assembly requires the transient intervention of protein factors constituting a specific assembly machinery. My PhD work aimed to investigate the functional role of two such factors, Bcd1p and Hit1p, in the yeast S. cerevisiae. Hit1p involvement in box C/D snoRNP biogenesis was revealed in our lab, and it was known that Bcd1p expression is essential to cell viability and box C/D snoRNA stability. During this work, we identified the functional domain of Hit1p, and the aminoacids involved in its interaction with Rsa1, another assembly factor. By a similar approach we identified the functional domains of Bcd1p. The mechanism by which Bcd1p specifically influences box C/D snoRNA levels is unknown. However, I identified a potentially new partner for this protein – the Rtt106p histone chaperone. The last part of my work aimed to search for a functional link between this histone chaperone and box C/D snoRNA expression

La biogenèse des ribosomes matures et fonctionnels est notamment dépendante de petites particules ribonucléoprotéiques composées d’ARN et de protéines, les snoRNP (small nucleolar RiboNucleoProteins). Celles-ci sont subdivisées en deux familles : les snoRNP à boîtes C/D et les snoRNP à boîtes H/ACA. Ces deux classes de snoRNP catalysent des modifications chimiques, respectivement de 2’-O-méthylation et de pseudouridylation, sur des positions spécifiques des ARN ribosomiques (ARNr), ou sont impliquées dans des clivages du long ARNr précurseur. Les snoRNP à boîtes C/D sont composées d’un snoARN à boîtes C/D servant de guide pour cibler la position à modifier, et d’un jeu invariant de quatre protéines : Snu13p/SNU13, Nop1p/Fibrillarine, Nop56p/NOP56 et Nop58p/NOP58 (levure/Homme). Ces snoRNP sont produites par la cellule grâce à la présence de plusieurs complexes protéiques constituant une machinerie pour leur assemblage. Outre plusieurs facteurs protéiques déjà connus dans la biogenèse de snoRNP à boîtes C/D comme les protéines Rsa1p/NUFIP, Hit1p/ZNHIT3 et les protéines du complexe R2TP, d’autres protéines pourraient compléter cette machinerie. Parmi ces facteurs additionnels, la protéine Bcd1p/ZNHIT6, pour Box C/D snoRNA protein 1, est essentielle pour maintenir spécifiquement la stabilité in vivo des snoARN à boîtes C/D, et des associations ont pu être identifiées entre Bcd1p/ZNHIT6 avec différents partenaires protéiques de la machinerie d’assemblage de ces particules. Toutefois, l’étape d’assemblage où Bcd1p/ZNHIT6 intervient et la fonction qu’elle y accomplit demeurent inconnues. L’utilisation d’outils in vivo et in vitro chez la levure S. cerevisiae et chez les mammifères nous ont permis de progresser dans la compréhension de la fonction de Bcd1p/ZNHIT6 dans l’assemblage des snoRNP à boîtes C/D. Bcd1p est un facteur d’assemblage recruté de manière co-transcriptionnelle sur les loci codant les snoARN à boîtes C/D et est requis pour le recrutement des complexes d’assemblage sur les snoARN en cours de transcription. Plus spécifiquement, Bcd1p affecte l’interaction de Nop58p avec le facteur d’assemblage Rsa1p, suggérant une fonction dans le recrutement de Nop58p dans une pré-snoRNP en cours d’assemblage. Ce travail a permis d’apporter des informations importantes permettant d’expliquer le caractère essentiel de Bcd1p dans la fonction et la biogenèse des snoRNP à boîtes C/D / Ribosome biogenesis is especially dependent on the action of small RNA/proteins complexes called small nucleolar ribonucleoproteins (snoRNPs). They are divided into two main families: the so-called box C/D snoRNPs and box H/ACA snoRNPs. Each category performs specific enzymatic processes, 2’-O-methylation and pseudouridylation, respectively, and induces target-specific chemical modification on rRNAs. Few snoRNPs are also essential for pre-rRNA processing. The box C/D snoRNPs are formed by the association of a box C/D snoRNA with a set of four invariant proteins: Snu13p/SNU13, Nop1p/Fibrillarine, Nop56p/NOP56 and Nop58p/NOP58 (yeast/Human). Biogenesis of these RNPs relies on the action of several proteins complexes which constitute a dedicated assembly machinery. Rsa1p/NUFIP, Hit1p/ZNHIT3, and components of the R2TP complex are the best characterized protein actors of this machinery. Additional protein factors probably participate in box C/D snoRNP biogenesis; Bcd1p/ZNHIT6 (Box C/D snoRNA protein 1) is such a candidate as it is essential for the in vivo stability of box C/D snoRNAs, and it was found associated with proteins involved in this machinery in yeast and Human. However, the mechanism governing the recruitment of this protein towards the biogenesis of box C/D snoRNP, and the step of the assembly process relying on the presence of Bcd1p are still unknown. In S. cerevisiae and Human, in vivo and in vitro tools allowed us to improve the understanding of the functions of Bcd1p/ZNHIT6 in box C/D snoRNP assembly. Bcd1p is an assembly factor that is recruited co-transcriptionally on box C/D snoRNA loci, and is required for the recruitment of assembly complexes on nascent snoRNAs. Bcd1p is important for Nop58p association with the assembly factor Rsa1p, which suggests that its primary function is to recruit Nop58p to nascent pre-snoRNPs. This work evidenced important information on the essential role of Bcd1p in C/D snoRNP biogenesis and function

La protéine Bcd1 est un facteur nucléaire essentiel à la viabilité cellulaire de la levure Saccharomyces cerevisiae. Il est décrit comme requis pour assurer la stabilité des snoRNA à boîtes C/D. Ces petits ARN non codants s’assemblent à un jeu de 4 protéines invariables pour former les snoRNP à boîtes C/D qui sont des acteurs cruciaux de la biogenèse des ribosomes. En effet, quelques-unes de ces particules participent aux mécanismes assurant la maturation du précurseur des ARN ribosomiques et la grande majorité des autres particules sont des catalyseurs de la modification par 2’-O-méthylation des riboses. Bcd1p n’est pas présente au sein des particules matures, mais fait partie de ses facteurs d’assemblage, au même titre que les sous-complexes Rsa1p:Hit1p et R2TP (Rvb1p:Rvb2p:Tah1p:Pih1p). Notre analyse de différents fragments de Bcd1p a dans un premier temps montré que sa région N-terminale (résidus 1 à 96) suffit à lui conférer son caractère essentiel. Cette région comprend un domaine à double doigt à zinc de la famille zf-HIT, également présent chez un autre facteur d’assemblage des snoRNP à boîtes C/D, la protéine Hit1. Nous avons résolu la structure 3D en solution de ces doigts à zinc et montré que ce sont des modules d’interaction avec les protéines Rvb1/2. Dans un second temps nous avons identifié la région C-terminale (résidus 120 à 303) de la protéine Bcd1 comme étant suffisante pour interagir avec la chaperonne d’histone Rtt106p. La structure 3D en solution de ce domaine a été déterminée par RMN. Différentes approches de cinétique d’échange hydrogène/deutérium et d’expériences de cross-link suivies par des analyses par spectrométrie de masse, des expériences de titrage par RMN et de SAXS nous ont permis d’obtenir des informations sur les surfaces d’interaction de chacune de ces deux protéines. Un fragment, défini à partir des données de RMN de Bcd1p libre, nous a permis d'obtenir des cristaux du complexe Bcd1p:Rtt106p ouvrant la perspective de résoudre sa structure 3D par diffraction aux rayons X. De plus, des études fonctionnelles ont débuté visant à déterminer l’importance de la formation de ce complexe sur la biogenèse des snoRNP à boîtes C/D et l’impact de Bcd1p sur l’interaction entre Rtt106p et les nucléosomes / The protein Bcd1 is a nuclear factor essential for the cellular viability of the yeast Saccharomyces cerevisiae. It is described as required to ensure box C/D snoRNA stability. These small non-coding RNAs associate with an invariable set of 4 proteins to form the box C/D snoRNPs that are crucial players in ribosome biogenesis. Indeed, some of these particles participate in mechanisms for the maturation of the ribosomal RNA precursor (prerRNA) and the vast majority of the other particles are catalysts of 2’-O-methylation of riboses. Bcd1p is not present in mature particles, but is one of the assembly factors in addition to the Rsa1p:Hit1p and R2TP (Rvb1p:Rvb2p:Tah1p:Pih1p) sub-complexes. Our analysis of the different Bcd1p fragments has firstly shown that the essential function of Bcd1p relies on its N-terminal region (residues 1 to 96). It comprises a double zinc finger domain from the zf-HIT family, also present in another box C/D snoRNP assembly factor, the protein Hit1. We solved the 3D solution structure of these two zinc fingers and showed that these are modules for the interaction of Bcd1p with the Rvb1/2 proteins. Secondly, we identified the C-terminal region (residues 120 to 303) of Bcd1p as being sufficient to interact with the histone chaperone Rtt106p. The 3D solution structure of this domain of Bcd1p was determined by NMR. Different approaches of hydrogen/deuterium kinetic exchange and cross-link experiments followed by mass spectrometry analysis, NMR titration, and SAXS allowed us to obtain information about the interaction surfaces on each of the two proteins. A fragment defined from NMR data on the free Bcd1p allowed us to obtain crystals of the Bcd1p:Rtt106p complex, opening the perspective to solve its 3D structure by X-ray diffraction. Furthermore, functional studies started in order to determine the importance of this complex formation in box C/D snoRNP biogenesis and the impact of Bcd1p on the interaction of Rtt106p with nucleosomes

Les protéines de la famille L7Ae sont les constituants de nombreuses RNP essentielles. Chez les vertébrés, les particules snoRNP C/D et H/ACA sont impliquées dans la biogenèse des ribosomes, la UsnRNP U4 dans l'épissage des pré-ARNm, le complexe télomérase dans la réplication des télomères, et les mRNP SECIS dans la traduction des sélénoprotéines. Comme c'est le cas pour la majorité des RNP eucaryotes, leur assemblage, sous forme d'entités fonctionnelles, ne constitue pas un processus autonome et requiert l'intervention de facteurs spécialisés. En basant notre étude sur l'assemblage des snoRNP C/D, dans l'organisme modèle Saccharomyces cerevisiae, et en utilisant des approches de biologie moléculaire, de biochimie et de génétique, nous avons entrepris de caractériser ces événements. Nos travaux ont contribué à identifier un ensemble de protéines, agissant de façon coordonnée au sein d'une machinerie conservée entre la levure et l'homme. Cette dernière est composée de deux principales sous-unités : (i) Rsa1p/NUFIP, une protéine plate-forme, qui interagit avec certaines protéines de la famille L7Ae et facilite l'assemblage des RNP, (ii) le complexe R2TP (Rvb1p/TIP49, Rvb2p/TIP48, Pih1p/PIH1, Tah1p/SPAGH), qui pourrait opérer des remodelages conformationnels nécessaires à la formation des RNP matures. En plus de ces acteurs centraux, d'autres facteurs sont apparus intimement liés à ce mécanisme. La protéine Hit1p/TRIP3, interagit notamment avec Rsa1p/NUFIP et s'est avéré requise pour assurer sa stabilité chez la levure. La chaperonne HSP90, dont le rôle est prédominant chez l'homme, exerce son activité sur certains constituants des RNP. Enfin, la protéine Bcd1p/BCD1 pourrait être associée à cette machinerie dans le cadre spécifique de l'assemblage des snoRNP C/D / The L7Ae family proteins are essential components of many RNPs. In vertebrates, C/D and H/ACA snoRNPs are involved in ribosome biogenesis, the U4 snRNP in pre-mRNA splicing, the telomerase complex in telomeres replication, and mRNP SECIS in selenoproteins translation. Like most eukaryotic RNPs, assembly in functional entities is not an autonomous process and requires the intervention of specialized factors. Basing our study on the assembly of C/D snoRNP in the model organism Saccharomyces cerevisiae, and using approaches of molecular biology, biochemistry and genetics, we undertook to decipher these mechanisms. Our work has helped to identify a set of proteins, acting in a coordinated manner within a machinery conserved between yeast and human. This machinery consists of two major subunits: (i) Rsa1p/NUFIP, a platform protein that interacts with some proteins of the L7Ae family and facilitates the RNPs assembly, (ii) the R2TP complex (Rvb1p/TIP49, Rvb2p/TIP48, Pih1p/PIH1, Tah1p/SPAGH), which could induce conformational remodeling necessary for the formation of mature RNPs. In addition to these key players, other factors appeared closely linked to this mechanism. The Hit1p/TRIP3 protein interacts with Rsa1p/NUFIP and is required to ensure its stability in yeast. HSP90 chaperone, whose role is predominant in human, operates on some components of the RNPs. Finally, the Bcd1p/BCD1 protein is associated specifically with this machinery during C/D snoRNPs assembly