La neurogenèse est un processus très contrôlé qui permet la production de l’ensemble des neurones en un temps limité. Toute perturbation peut alors entraîner un déficit de neurones à l’âge adulte et une instabilité génétique potentiellement oncogénique. Les rayonnements ionisants (RI) induisent, entre autres, des cassures double brin de l’ADN (CDB), un des types de dommages les plus délétères. Les RI sont couramment utilisés lors de diagnostiques médicaux et sont produits lors des catastrophes nucléaires. Le cortex en développement est particulièrement sensible aux RI. Nous avons analysé in vivo les différents aspects de la réponse aux dommages de l’ADN des cellules souches et progéniteurs neuraux (CSPN) de souris. Nous avons montré que les RI induisent des arrêts du cycle cellulaire à la transition G2/M et en intra-S mais pas à la transition G1/S, contrairement à ce qui est observé dans la plupart des lignées cellulaires. Nous avons aussi déterminé l’importance de la recombinaison homologue (RH), la plus fidèle des voies de réparation des CDB, pour la survie des cellules corticales. Ainsi les CSPN irradiés en phase S ou G2 ont besoin de la RH pour survivre à l’irradiation, contrairement à ceux irradiés en phase G1 ou aux neurones post-mitotiques. Nous avons aussi observé la reconstitution du stock de CSPN au détriment de la production de neurones, dans les heures qui suivent l’irradiation. Cette étude a permis une meilleure connaissance des mécanismes de réponse aux dommages à l’ADN des CSPN. / Neurogenesis is a highly controlled process that allows the production of all the neurons during a limited time. Any perturbation may induce a loss of neurons and an eventually oncogenic genetic instability. Among various damages, ionizing radiation (IR) induces double strand breaks (DSB), one of the most serious damages. IR is commonly used for medical diagnosis and is produced during nuclear disaster. The developing cortex is particularly sensitive to ionizing radiation. We analyzed in vivo the different mechanisms of the DNA damage response of mouse neural stem cells and progenitors (NSCP). We showed that IR induces cell cycle arrests in G2/M and intra-S but not in G1/S, contrary to what is observed in most of the cell lines. We also determined the importance of homologous recombination (HR), the most accurate of DSB repair pathways for the survival of the cortical cells. So, irradiated in S or G2 phase NSCP need HR to survive, contrary to those irradiated in G1 or to post-mitotic neurons. We also observed the reconstruction of the pool of NSCP to the detriment of the neuron production, in the first hours after irradiation. This study allowed a better understanding of the DNA damage response mechanisms of NSCP.

Le réflexe naturel d’une cellule eucaryote, soumise à un stress (ex : radiations, drogues anti-cancers…), est d’activer des mécanismes de défense afin de s’adapter aux conditions extrêmes imposées, leur permettant de survivre. Un des mécanismes activé en condition de stress est l’inhibition de l’initiation de la traduction menant à la formation de granules de stress (GS). Les GS sont des corps cytoplasmiques dynamiques renfermant des facteurs d’initiation de la traduction, des ARNms, des protéines de liaison à l’ARN ainsi que des molécules de signalisation impliquées dans les voies de mort cellulaire. La formation des GS fut identifiée comme un évènement clé inactivant les voies de mort cellulaire, constituant donc un mécanisme majeur de survie, qui dans le cas du cancer peut engendrer une chimiorésistance. Nous avons précédemment conduit un criblage des facteurs d’initiations de la traduction impliqués dans la formation des GS. Ces travaux (Mazroui et al, 2006 ; Mokas et al, 2009) ont permis d’identifier plusieurs facteurs dont l’inactivation induit la formation des GS. Par contre, l’inactivation du facteur eIF4E, qui est responsable de la reconnaissance des ARNms lors de l’initiation de la traduction, n’induit pas la formation des GS. Mon travail de thèse a permis de mettre en évidence un nouveau rôle du facteur d’initiation de la traduction eIF4E ainsi que son partenaire eIF4GI dans la formation des GS induites par le traitement chimiothérapeutique Bortezomib. Ce rôle est stimulé par la voie oncogénique mTORC1, qui est la voie de signalisation responsable de l’interaction eIF4E-eIF4GI. De plus, notre étude a démontré que l’inhibition spécifique d’eIF4E, d’eIF4GI ou l’inactivation de mTORC1 empêche l’activation des voies anti-apoptotiques associées au GS, sensibilisant ainsi les cellules cancéreuses aux traitements chimiothérapeutiques. Néanmoins, la formation des GS n’est pas restreinte au Bortezomib. En effet, notre criblage des drogues chimiothérapeutiques a identifié le Sorafenib (Nevaxar®) et le Lapatinib (Tykerb/Tyverb®) comme deux puissants inducteurs des GS au sein des cellules cancéreuses. En conclusion, ces travaux ont mis en lumière un nouveau mécanisme de formation des GS ainsi que deux potentiels inducteurs d’assemblage de ces granules. / The natural reflex of a eukaryotic cell under stress (e.g.: radiation, anti-cancer drugs, thermal or oxidative stress) is to activate defense mechanisms to adapt to extreme conditions imposed, allowing them to survive. One mechanism activated under stress conditions is the inhibition of translation initiation leading to the formation of stress granules (SG). SG are dynamic cytoplasmic body containing translation initiation factors, mRNAs, RNA binding proteins and signaling molecules involved in cell death pathways. SG formation was identified as a key event inactivating cell death pathways, thus establishing a major survival mechanism, which in the case of cancer can lead to drug resistance. We previously conducted a screening of the translation initiation factors involved in the SG formation. These works (Mazroui et al, 2006; Mochas et al, 2009) have identified several factors that inactivation induces the formation of GS. For cons, the inactivation of factor eIF4E, which is responsible for the recognition of mRNAs during translation initiation, does not induce the formation of SG. My thesis has highlighted a new role for the translation initiation factors eIF4E and its partner eIF4GI in the SG formation induced by chemotherapeutic drug Bortezomib. This role is stimulated by oncogenic mTORC1 pathway, which is the key regulator of the eIF4E-eIF4GI interaction. In addition, our study demonstrated that specific inhibition of eIF4E, eIF4GI or the inactivation of mTORC1 prevents anti-apoptotic pathways associated with SG and sensitizing cancer cells to chemotherapeutic treatments. The SG formation is not restricted to Bortezomib. Indeed, our screening of chemotherapeutic drugs has identified Sorafenib (Nevaxar ®) and Lapatinib (Tykerb / Tyverb ®) as two potent inducers of SG in cancer cells. Our results indicate that the mechanism of action of these two drugs appears to be similar to Bortezomib and they induce the formation of SG by inhibiting translation initiation. In addition, the formation of SG induced by Sorafenib or Lapatinib also seems to depend on the eIF4E-eIF4GI complex formation. Therefore, my work provides a general role of eIF4E-eIF4GI interaction in the assembly of SG and the cancer cells resistance to chemotherapy.

Les cassures double-brin de l'ADN, lorsque incorrectement réparées, peuvent avoir des conséquences fatales telles que des délétions et des réarrangements chromosomiques, favorisant la carcinogenèse. La poly(ADP-ribosyl)ation réalisée par la protéine poly(ADP-ribose) polymérase-1 (PARP-1) est l'une des premières modifications post-traductionnelles qui se produisent en réponse aux dommages à l'ADN. La PARP-1 utilise la nicotinamide pour générer un polymère chargé négativement, nommé poly(ADP-ribose) polymère (PAR), lequel est attaché en majorité à la PARP-1 elle-même ainsi qu'à d'autres protéines cibles. Le PAR a récemment été reconnu comme un signal de recrutement pour certaines protéines de réparation aux sites de dommages à l'ADN, mais un débat est en cours quant au rôle précis de la PARP-1 et du PAR dans la réponse aux dommages de l'ADN. Au cours de mon projet de doctorat, nous avons pu confirmer que les protéines qui se retrouvent en complexe avec le PAR immédiatement après les dommages à l'ADN sont principalement des facteurs de réparation. Étonnamment, les complexes protéiques associés au PAR pendant la période de récupération suite aux dommages sont enrichis en facteurs de liaison à l'ARN. Toutefois, la protéine liant l'ARN la plus abondante que nous avons détectée dans l'interactome du PAR, soit NONO, ne suit pas cette dernière cinétique puisqu'elle est fortement enrichie immédiatement après les dommages à l'ADN. Notre étude subséquente de NONO dans la réponse aux cassures double-brin de l'ADN a étonnamment révélé une implication directe de celle-ci par le mécanismede réparation de jonction des extrémités non-homologues. En plus, nous avons constaté que NONO se lie fortement et spécifiquement au PAR via son motif 1 de la reconnaissance de l'ARN, soulignant la compétition entre les PAR et l'ARN pour le même site de liaison. Fait intéressant, le recrutement in vivo de NONO aux sites de dommages de l'ADN dépend entièrement du PAR et nécessite le motif 1 de la reconnaissance de l'ARN. En conclusion, nos résultats établissent NONO comme une nouvelle protéine impliquée dans la réponse aux cassures double-brin de l'ADN et plus généralement démontrent un autre niveau de complexité supplémentaire dans l'interdépendance de la biologie de l'ARN et la réparation de l'ADN. / DNA double-strand breaks are potentially lethal lesions, which if not repaired correctly, can have harmful consequences such as carcinogenesis promoted by chromosome deletions and rearrangements. Poly(ADP-ribosyl)ation carried out by poly(ADP-ribose) polymerase 1 (PARP-1) is one of the first posttranslational modifications occurring in response to DNA damage. In brief, PARP-1 uses nicotinamide to generate a negatively charged polymer called poly(ADP-ribose) polymer (PAR), that can be attached to acceptor proteins, which is to a large extent PARP-1 itself. PAR has recently been recognized as a recruitment signal for key DNA repair proteins to sites of DNA damage but the precise role of PARP-1 and its catalytic product PAR in the DNA damage response are still a matter of ongoing debate. Throughout my doctoral work, we confirmed that the proteins in complex with PAR promptly after DNA damage are mostly DNA repair proteins, whereas during the period of recovery from DNA damage, the PAR interactome is highly enriched with RNA processing factors. Interestingly, one of the most abundant RNA-binding proteins detected in the PAR interactome, namely NONO, did not follow these kinetics as it was highly enriched immediately after DNA damage in the DNA repair protein complexes centered on PAR. Our subsequent investigation of NONO in the DNA damage response to double-strand breaks strikingly revealed a direct implication for NONO in repair by nonhomologous end joining (NHEJ). Moreover, we found that NONO strongly and specifically binds to PAR through its RNA-recognition motif 1 (RRM1), highlighting competition between PAR and RNA for the same binding site. Remarkably, the in vivo recruitment of NONO to DNA damage sites completely depends on PAR and requires the RRM1 motif. In conclusion, our results establish NONO as a new protein implicated in the DNA damage response to double-strand break and in broader terms add another layer of complexity to the cross-talk between RNA-biology and DNA repair.

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Le tissu adipeux épicardique (TAE) est localisé à la surface du cœur en contact avec les artères coronaires, ce qui suggère un rôle dans la pathogénèse de la maladie coronarienne. Les objectifs de cette étude étaient d’identifier les gènes différentiellemment régulés entre les tissus graisseux épicardique, médiastinal et sous-cutané à l’aide des biopuces d’ADN et d’étudier leurs rôles dans le développement des maladies cardiovasculaires. Les résultats ont montré une grande similarité d’expression entre les tissus adipeux épicardique et médiastinal. Toutefois, certains gènes impliqués dans les maladies cardiovasculaires étaient régulés différemment entre ces deux tissus. L’expression des gènes codant pour le récepteur A1 de l’adénosine (ADORA1) et la prostaglandine D2 synthase (PTGDS), impliqué dans les ischémies myocardiques et la progression de l’athérosclérose, respectivement, était significativement élevée dans le TAE. Cette étude est une première étape pour comprendre le rôle biologique du TAE et ses implications dans les maladies cardiovasculaires. / Increased visceral adipose tissue has been associated with the development of cardiovascular diseases (CVD). Epicardial adipose tissue (EAT) is the visceral fat depot located on the surface of the heart especially around the epica rdial coronary vessels with extension into the myocardium. The proximity of EAT to the coronary arteries suggests a role in the pathogenesis of coronary artery disease (CAD). EAT thickness was significantly correlated with the severity of CAD. However, the biological functions of EAT and its relationship with the development of CVD remain largely elusive. The objectives of this study were to identify genes that were up- or down-regulated among three distinct adipose tissues, namely EAT, mediastinal and subcutaneous using whole-genome gene expression microarrays and to study the possible relationships of these genes with the development of CVD. Overall, the transcriptional profiles of EAT and mediastinal adipose tissue were similar compared to subcutaneous adipose tissue. Despite this similarity, a number of genes involved in cardiovascular diseases were up-regulated in EAT. The expression of the adenosine A1 receptor (ADORA1), involved in myocardial ischemia, was significantly up-regulated in EAT. Levels of the prostaglandin D2 synthase (PTGDS) gene, recently associated with the progression of atherosclerosis, were significantly different in the three pairwise comparisons (epicardial > mediastinal > subcutaneous). Overexpression of ADORA1 and PTGDS in EAT may confer cardioprotection against myocardial ischemia and CAD. This study is an important first step to understand the biological function of EAT and its potential implications in CVD.

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La polykystose rénale et le cancer colorectal sont caractérisés par la perte de la polarité apico-basale des cellules épithéliales. La polarité épithéliale est régulée, entre autres, par un complexe protéique articulé autour de la protéine CRB3. Cette dernière est également essentielle pour la ciliogenèse et la croissance du domaine apical. La taille du domaine apical définie les dimensions des tubules épithéliaux qui constituent l’unité fonctionnelle des reins. La dimension des tubules épithéliaux définit la mécanique des fluides corporels. Finalement, CRB3 réprime des voies de signalisation soutenant la croissance tumorale. Ce travail visait à définir le rôle de CRB3 dans la morphogenèse des tubules rénaux, étant donné que le contrôle de la taille du domaine apical, la formation du cil et la répression de la voie Hippo sont des fonctions essentielles de CRB3, et que leurs altérations mènent à des pathologies rénales. D’un autre coté, CRB3 agit comme suppresseur de tumeurs chez la souris et que CRB3 réprime la prolifération de lignées épithéliales cancéreuses humaines, nous pensons que CRB3 soit un suppresseur de tumeurs chez l’humain. Afin de valider ces hypothèses, nous avons généré des souris surexprimant CRB3 ou exprimant une forme tronquée de CRB3 dans les reins pour répondre au premier objectif. En ce qui concerne le deuxième objectif, nous avons analysé l’expression de CRB3 par immunohistochimie dans des échantillons de cancer du côlon. La surexpression de CRB3 résulte en une accumulation lipidique dans les cellules proximales du rein. Cette fonction n’est pas spécifique aux cellules rénales, puisque une surabondance de CRB3 provoque un phénotype similaire dans des cellules épithéliales de différentes origines en culture. L’expression de la forme tronquée amène une diminution du nombre de cils. Finalement, la perte de CRB3 est tardive dans le processus tumoral et coïncide avec la transition épithélio-mésenchymateuse. En conclusion, ce travail montre un nouveau rôle de CRB3 dans le métabolisme lipidique. De plus, nos travaux montrent que la perte de CRB3 corrèle avec un phénotype agressif dans le cancer du côlon.

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