Dans le domaine de l’épigénétique, la méthylation de l’ADN et les modifications des histones ont longtemps focalisé l’attention de la recherche biologique et médicale. Toutefois, notre vision de l’épigénétique s’est fortement élargie avec la découverte de « nouvelles » modifications épigénétiques de l’ADN et de l’ARN. Dès lors, au cours de cette thèse, nous avons voulu explorer trois de ces modifications, et leurs enzymes, dans le cadre des cancers du sein.Premièrement, nous avons étudié l’enzyme TET1, responsable de l’hydroxyméthylation de l’ADN (5hmC). Nous avons découvert que le niveau d’expression de TET1 dans les tumeurs mammaires basal-like corrélait avec les changements de 5hmC par rapport au tissu sain. Nous avons aussi établi un lien inédit entre la répression de TET1 et l’infiltration immune dans ces cancers. Nous avons ensuite démontré que cette répression était liée à l’activation canonique de NF-κB, un régulateur majeur de l’immunité et l’inflammation. Enfin, nous avons étendu ce nouveau mode de régulation de TET1 par l’immunité à d’autres types de cancers, y compris le mélanome, le cancer du poumon et le cancer de la thyroïde.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons effectué la première étude transcriptomique d’une nouvelle modification de l’ARN, l’hydroxyméthylation de l’ARN (5hmrC). Chez la drosophile, nous avons révélé la distribution de cette marque le long du transcriptome, associé une fonction régulatrice de la traduction protéique à la marque et révélé le rôle central de 5hmrC et dTet, l’enzyme responsable de sa formation, dans le développement du système nerveux central. A la suite de cette étude pionnière, nous avons investigué 5hmrC en lignées mammaires et nous avons découvert plus de 700 ARNs différentiellement hydroxyméthylés dans les cellules cancéreuses par rapport aux cellules mammaires normales. Globalement, nos résultats indiquent que 5hmrC constitue un nouveau niveau de dérégulation de la fonction des gènes dans les cancers du sein.Dans la dernière partie, nous avons examiné le rôle de la méthylation de l’ARN (m6A) dans les cancers mammaires. Nous avons cartographié la distribution de m6A en lignées et en tissus humains et identifié près de 2000 ARNs différentiellement méthylés dans les cellules cancéreuses. Ensuite, nous avons découvert qu’une déméthylase de l’ARN, FTO, était sous-exprimée dans les cancers du sein, et nous avons démontré que cette dérégulation s’accompagnait d’une augmentation globale de m6A et d’un mauvais pronostic de survie chez les patients. In vitro, la sous-expression de FTO cause un phénotype plus agressif en termes de migration, invasion et caractère souche des cellules cancéreuses mammaires. Ainsi, nos résultats semblent assigner une fonction suppressive de tumeur à FTO dans la glande mammaire.En conclusion, nos résultats démontrent l’importance biologique des « nouvelles » modifications de l’ADN et l’ARN et de leur dérégulation dans le développement des tumeurs mammaires. Nos données mettent au jour de nouveaux mécanismes par lesquels l’épigénétique contribue au processus de cancérogénèse et indiquent que l’étude de ces modifications pourrait avoir une utilité clinique. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Cette thèse est axée en deux parties :une première partie explorant la dérégulation d’une modification épigénétique localisée sur l’ADN tandis que la seconde porte sur une modification des ARN messagers. Ces deux modifications sont étudiées dans le cadre du cancer du sein. La première partie concernant l’hydroxymethylation de l’ADN décrit l’influence de l’infiltration immune sur l’expression de l’enzyme TET1, responsable de l’ajout de cette modification. En effet, notre étude met en évidence une anti-corrélation entre l’expression de TET1 et l’infiltration immune (via IHC et analyses in silico). De plus, nous démontrons que l’activation de la voie de signalisation NF-B dans le cancer du sein « basal-like » réduit l’expression de TET1. Finalement, nous avons pu mettre en évidence, grâce à plusieurs expériences dont de l’immunoprécipitation que cette régulation se déroulait (au moins en partie) via liaison d’NF-B au promoteur de TET1. Dans le but d’élargir notre model à d’autres cancers, nous avons pu également observer cette anti-corrélation et l’effet de NF-B dans les cancers de la thyroïde, du poumon et de la peau. Avec le développement récent de l’immunothérapie, ce lien entre modification épigénétique et immunité pourrait s’avérer intéressant à exploiter. La seconde partie décrit quant à elle la dérégulation de la modification m6A dans le cancer du sein en général et non plus dans un sous-type particulier. Nous avons non seulement été en mesure de décrire une accumulation de la marque dans les tissus cancéreux mais également de proposer une cause et une conséquence à cette dérégulation. En effet, cette augmentation de la présence d’m6A (observée par spectrométrie de masse) serait causée par la baisse d’expression d’une enzyme responsable de sa suppression (l’enzyme FTO). Cette dérégulation, en agissant directement sur les ARNm de la voie de signalisation WNT comme le montre notre m6A-seq, active d’avantage la voie. Cette suractivation des WNT entraine alors une transition épithélio-mésenchymateuse des cellules, étape importante dans le développement de métastases. Ainsi, les patientes présentant une tumeur à basse expression de FTO pourraient être plus sujettes à des récurrences tumorales. Nous avons également observé cette même régulation dans d’autres cancers comme celui de la prostate, à la fois in vitro, in vivo et in silico. De plus, notre recherche met également en évidence une plus grande sensitivité de ces tumeurs à un inhibiteur des WNT. En effet, nos expériences de xénogreffes soulignent que des tumeurs avec peu de FTO, traitées avec l’inhibiteur des WNT ICRT-3, sont bien moins actives et grandes que les tumeurs contrôle et développent moins de métastases. Mesurer la quantité d’FTO tumorale pourrait donc en théorie permettre une meilleure discrimination des patientes pour de tels traitements. Ces deux projets ont pour but d’améliorer notre compréhension de l’épigénétique dans le cancer du sein et ainsi proposer de potentielles implications thérapeutiques.This thesis is divided in two parts: the first part explores the dysregulation of an epigenetic modification localized on DNA and the second part is centred on a mRNA modification. These two marks are being studied in the context of breast cancer (BC). The first part describes the influence of immune cell infiltration on the expression of the TET1 enzyme, which is responsible for the addition of hydroxymethylation to DNA. Our study indeed first describes an anti-correlation between TET1 expression and immune infiltration (through both IHC and in silico analysis). In addition, we show that NF-B pathway activation in « basal-like » breast cancer cells downregulates TET1 expression. Finally, we highlighted through several experiments including immunoprecipitation, a TET1 promoter binding of NF-B. In an effort to generalize our data to other cancers, we also investigated this anticorrelation and the NF-B regulation in several cancers. Our results indicate that this immune related regulation also occurs in lung, thyroid and skin cancers. With the increasing use of immunotherapy as anti-cancer treatment, this link between an epigenetic modification and immunity might be interesting to explore. The second part focuses on the dysregulation of the m6A modification in breast cancer in general. We describe an accumulation of m6A in cancerous tissues and we further unravel cause and consequence of this dysregulation. Indeed, we show that this increase of m6A observed by mass spectrometry correlates with the downregulation of an enzyme (FTO), which is responsible for the removal of this mark. In addition, we observed with TCGA data that this downregulation occurs in multiple cancers such as prostate or lung cancers. Our results indicate that this dysregulation activates the WNT pathway through interaction with WNT related mRNAs (identified by our m6A-seq). This overactivation (observed with TOP FOP, IHC and western blot assays) promotes epithelialmesenchymal transition (EMT) which is essential in the development of metastasis. Consistent with this, we observed that patients with low FTO expressing breast tumors are more prone to tumor progression and recurrence. Moreover, we were able to generalize our data to other cancers including prostate cancer both through in vitro, in vivo and in silico data. Finally, our research also shows a greater sensitivity of FTO-low tumors to WNT inhibition. Indeed, our mice xenografts experiments showed that FTO-low tumors treated with the WNT inhibitor ICRT-3 are less metabolically active, smaller than controls and develop less metastasis. Measuring the amount of FTO in tumors could therefore allow for the stratification better of breast cancer patients for WNT inhibition therapy. Both projects aim to improve our understanding of the role of epigenetics in breast cancer and thus propose potential therapeutic implications. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The interest around hemp is currently renewed for the production of bio-based and renewable materials in the context of global warming. This fibre crop is able to produce large amounts of fibres with different features and industrial application. The most valuable fibres, found in the phloem tissue, are rich in cellulose while relatively poor in lignin, by contrast with the xylem tissue. This thesis aims at studying the events related to the biogenesis of these two types of fibre. Using two different systems, we will investigate the molecular mechanisms related toelongation, secondary growth, deposition and maturation of the cell wall and bast fibre development.Our first objective is to provide a comprehensive overview of the transcriptional factors and phytohormones involved in primary and secondary growth. To this end, the development of the hemp hypocotyl is investigated by a high throughput transcriptomic approach, in addition to proteomics, phytohormone and lignin analyses and microscopy. We show that elongation and secondary growth are characterised by specific patterns of gene expression. The consequences on the biogenesis and modification of the cell walls are widely discussed.The second objective is to decipher the molecular actors associated with the development of the bast fibres. We first show that the contrasting composition of xylem and bast fibres is regulated at the transcriptional level. Next, we highlight the evolution of the transcriptome during the development of the bast fibres, from intrusive growth to thickening. We put a special emphasis on the study of cell wall-related genes (cellulose synthase, fasciclin-like arabinogalactan, transcription factors) and phytohormones. We also formulate several hypotheses to explain the hypolignification of the bast fibres.Finally, this thesis ends with the perspectives raised by our results, notably concerning the deposition of cellulose, non-cellulosic polysaccharides and lignin in the bast fibres. / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'angiogenèse désigne la formation de nouveaux capillaires sanguins à partir de vaisseaux pré-existants. Ce processus est activé dans les situations physiologiques telles que le développement embryonnaire, et dans les conditions physiopathologiques, notamment lors de la croissance tumorale. Il met en jeu des interactions complexes entre la surface endothéliale et la matrice extracellulaire. De ces interactions, des stimuli sont émis, puis convertis en signaux intracellulaires aboutissant à l'activation de cascades de signalisation, qui modulent le comportement cellulaire au cours des différentes phases du processus angiogénique, notamment la prolifération, la migration et la morphogenèse des tubes endothéliaux.La peroxydasine humaine est une peroxydase nouvellement identifiée qui joue un rôle essentiel dans le remodelage de la matrice extracellulaire, par l'intermédiaire de son activité de bromation. Dans ce travail, nous montrons que dans un contexte de gain de fonction, le traitement à la peroxydasine recombinante (exogène) stimule l'angiogenèse in vitro et in vivo par l'intermédiaire de son activité catalytique. Par ailleurs, la perte de sa fonction engendrée par la répression de sa forme endogène, inhibe la migration des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses vasculaires et bloque la formation des tubes endothéliaux. Les effets délétères observés sur la tubulogenèse peuvent être partiellement corrigés par la supplémentation en peroxydasine, ce qui indique qu'il existe une voie alternative que les cellules endothéliales adoptent pour rétablir la tubulogenèse engendrée par l'extinction de la peroxydasine endogène. Lors de l’étude des mécanismes moléculaires par lesquels la peroxydasine exogène agit, il est ressorti que cette peroxydase active les voies ERK1/2, Akt et FAK et induit l'expression de sa forme endogène et des gènes pro-angiogéniques d'aval: PDGFB, HB-EGF, CXCL-1, ID-2, HEY-1, et SNAI-1, par l'intermédiaire de son activité catalytique. La répression de la peroxydasine endogène réduit la phosphorylation des kinases Akt et FAK tandis qu'elle engendre une suractivation des kinases ERK1/2 en réponse à la peroxydasine exogène. Cette suractivation des kinases ERK1/2 pourrait expliquer rétablissement partiel de la tubulogenèse suite au traitement à la peroxydasine exogène lorsque l'expression de sa forme endogène est réprimée. Ensemble, nos résultats montrent le rôle important de la peroxydasine dans l’angiogenèse physiologique. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La phosphoinositide phosphatase SHIP2 est une protéine capable de moduler le PI(3,4,5)P3, le PI(4,5)P2 et le PI(3,4)P2 qui sont des phosphoinositides importants lors des remaniements membranaires de la cellule. La régulation de la composition en phosphoinositides des membranes permettant l’assemblage de complexes protéiques est primordiale pour la génération de protrusions essentielles pour la migration et l’invasion cellulaire. D’autre part, SHIP2 possède des propriétés d’échafaudage permettant sa participation à plusieurs complexes multi-protéiques et à son ancrage à des localisations subcellulaires spécifiques. Plusieurs études ont montré que SHIP2 pouvait jouer un rôle dans le développement de certains cancers dont le cancer du sein. Au cours de ce travail, nous avons mis en évidence deux nouveaux partenaires de SHIP2 :IRSp53 et CIN85. Ces deux protéines participent respectivement à la formation d’invadopode et à l’endocytose. IRSp53 et CIN85 lient la même région C-terminale riche en prolines (PRR-II) de SHIP2, mais toutefois pas par les mêmes séquences. Cette région contient plusieurs motifs consensus permettant l’interaction de SHIP2 avec plusieurs autres partenaires connus comme l’intersectine, une protéine impliquée dans l’endocytose et Mena, un partenaire commun de SHIP2 et d’IRSp53 impliqué dans l’invasion cellulaire. Nous avons également montré que la mutation de la F1053 située dans la PRR-II de SHIP2 est, essentielle pour la liaison à l’intersectine, impliquée dans la stabilité de la liaison avec Mena et IRSp53 mais pas impliquée dans la liaison de CIN85. De plus, nous montrons qu’à la différence d’IRSp53 qui n’en possède qu’un, CIN85 possède trois domaines SH3 mais ne doit lier que deux motifs dans la PRR-II de SHIP2 afin d’assurer sa complète interaction.Dans les cellules dérivées du cancer du sein MDA-MB-231, nous avons montré que Mena n’est pas nécessaire pour l’interaction entre SHIP2 et IRSp53. Cependant, nous avons observé que l’absence de Mena dans les MDA-MB-231 diminue l’organisation du cytosquelette d’actine-filamenteuse et modifie la localisation subcellulaire de SHIP2 et IRSp53 en augmentant leur concentration à la membrane. Ces données renforcent l’hypothèse que SHIP2 participent à la formation de complexes multi-protéiques qui pourraient favoriser (1) la capacité d’élongation de l’actine de Mena, (2) la courbure de la membrane induite par IRSp53, (3) la production de PI(3,4)P2 par SHIP2 lui-même et (4) le recrutement d’autres protéines participant aux remaniements de la membrane. L’ubiquitination de SHIP2 que nous avons également étudiée pourrait aussi être un élément de régulation de ces complexes. La poursuite de l’étude de la spécificité d’interaction de SHIP2 pour ses divers partenaires dans un contexte pathologique pourrait donc aider à la compréhension de la dynamique des interactions protéiques essentielles au développement de tumeurs et de leurs métastases. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

HIV-1 infections can be treated but not cured by the current antiretroviral therapy regimens. One of the major barriers to HIV-1 eradication is the persistence of the virus in treated HIV+ individuals under the form of reservoirs. A continuum of molecular mechanisms, at the epigenetic, transcriptional and post-transcriptional levels maintains HIV-1 gene expression silent in its reservoirs. A better understanding of HIV-1 molecular mechanisms of persistence thus allows to devise novel therapeutic approaches to eradicate the virus. In this context, our thesis aimed at characterizing the molecular mechanisms of HIV-1 persistence in its T-lymphoid and myeloid reservoirs. More specifically, we have studied the epigenetic and transcriptional mechanisms of HIV-1 persistence at three different levels. First, we have investigated the DNA methylation-mediated mechanisms underlying the heterogeneity of the DNA methylation inhibitor 5-aza-2’-deoxycytidine potency in the reactivation of HIV-1 gene expression from latently-infected CD4+ T cells. Second, we have studied the contribution of the intragenic binding sites for the cellular PU.1 transcription factor in the specific regulation of HIV-1 gene expression in myeloid lineages. Finally, in a third study, we have designed a new tool to study the transcriptional landscape of HIV-1 in LTRs-suppressed proviruses. Collectively, our work has offered individual insights into the molecular mechanisms underlying the heterogeneity of HIV-1 T-lymphoid and myeloid reservoirs, with the ultimate goal of developing new HIV-1 curative strategies and improving the quality of life of HIV+ individuals. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La voie Wnt est une voie de signalisation importante pour l’embryogenèse, la morphogenèse et l’homéostasie des tissus au stade adulte. Des mutations dans cette voie de signalisation sont souvent associées à une létalité embryonnaire ou à des pathologies sévères.Une caractéristique singulière de la signalisation Wnt est sa grande complexité génétique. Chez les vertébrés, ce sont 19 ligands Wnt différents qui peuvent potentiellement lier les 10 membres de la famille des récepteurs Frizzled (Fz). De plus, la liaison d’un ligand Wnt à un récepteur Fz peut conduire à l’activation d’au moins trois voies de transduction distinctes. Pourtant, l’interaction Wnt/Fz est incompatible avec une reconnaissance monospécifique étant donné que Wnt et Fz interagissent via des résidus conservés dans les deux familles. Les patrons d’expression des différents Wnt et des différents Fz sont complexes et souvent chevauchant. Malgré cela, la délétion sélective d’un Wnt peut conduire à des phénotypes spécifiques non-observés lors de la délétion d’un autre ligand Wnt co-exprimé. C’est notamment le cas des ligands Wnt7a et Wnt7b. Seules leurs expressions par les progéniteurs neuronaux permettent d’activer la voie de signalisation Wnt/β-caténine dans les cellules endothéliales malgré l’expression simultanée d’autres ligands Wnt. Dès lors, comment les cellules des vertébrés sont-elles capables de discriminer les différents ligands Wnt ?L’étude de l’activation des signalisations induites par les ligands Wnt7a et Wnt7b permet d’illustrer par quel mécanisme moléculaire des co-récepteurs, tels que Gpr124 et Reck, médient la reconnaissance spécifique d’un ligand Wnt et permettent la formation d’un signalosome spécifique. Reck est un récepteur spécifique des ligands Wnt7a et Wnt7b qui permet de les discriminer de tous les autres ligands Wnt. Il interagit avec ceux-ci via une région intrinsèquement désordonnée et divergente dans la famille Wnt appelée « le peptide linker ». Etant donné que cette région est exposée au solvant et qu’elle ne comprend pas les sites d’interaction avec le récepteur Fz, elle pourrait jouer un rôle critique dans la discrimination des différents ligands Wnt. Gpr124, quant à lui, interagit avec Reck via son domaine extracellulaire et permet la co-localisation de ce dernier et des récepteurs Fz dans le même signalosome. Pour ce faire, Gpr124 interagit avec la protéine adaptatrice Dvl via son domaine intracellulaire. Le recrutement membranaire et la polymérisation de Dvl permettent la formation d’une plateforme d’ancrage facilitant la formation du complexe Reck/Gpr124/Fz/Lrp5/6 qui active alors sélectivement la voie la signalisation Wnt/β-caténine en réponse aux ligands Wnt7a et Wnt7b. L’identification d’un tel mécanisme de décodage laisse supposer qu’il pourrait exister plusieurs modules de reconnaissance spécifique adaptés à d’autres ligands Wnt assurant ainsi un réglage précis de la signalisation Wnt en fonction du contexte moléculaire de la membrane plasmique. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les kinases dépendantes des cyclines (CDKs) sont les régulateurs essentiels du cycle cellulaire. Au sein de la famille des cyclines, les fonctions de la cycline M (CycM), produit du gène FAM58A dont des mutations sont à l’origine du syndrome STAR, sont toujours inconnues. Dans une première partie, mon travail de thèse dévoile que CycM active CDK10, une CDK mystérieuse et toujours orpheline. CDK10/CycM phosphoryle le facteur de transcription ETS2 pour induire sa dégradation par le protéasome. Dans des cellules issues d’une patiente atteinte du syndrome STAR, les niveaux d’expression d’ETS2 sont plus élevés, et cette augmentation est liée à une diminution du niveau d’expression de CycM. ETS2 joue des rôles importants au cours du développement et dans la survenue de certains cancers. Ces travaux dévoilent l’existence d’un nouveau mécanisme de régulation de ETS2 et ils offrent le premier éclairage sur les mécanismes moléculaires à l’origine du syndrome STAR. Une deuxième partie de mon travail démontre que CDK10 et CycM sont des protéines localisées en zone centriolaire, en mitose et en quiescence. CDK10 et CycM régulent négativement la ciliogénèse et la longueur du cil primaire. Il dévoile un nouveau partenaire d’interaction et substrat de phosphorylation de CDK10/CycM, qui pourrait participer à cette régulation négative. Des anomalies de la ciliogénèse causent des défauts de développement caractéristiques de maladies génétiques nommées ciliopathies. Certains défauts de développement du syndrome STAR pourraient être liés à des anomalies de la ciliogénèse. / Cyclin-dependent kinases (CDKs) are activated by their cyclin subunits to drive the cell cycle. Among the cyclin family, the functions of the FAM58A gene product, cyclin M (CycM) remain unknown. However, FAM58A mutations lead to severe developmental defects which are reported as STAR syndrome. In the first part of my work, I show that CycM activates CDK10, an orphan and mysterious CDK. The novel protein kinase CDK10/CycM phosphorylates ETS2 to induce its degradation via the proteasome. ETS2 protein levels are increased in cells derived from a STAR patient, and this increase is attributable to decreased CycM levels. Altogether, these results reveal a new regulatory mechanism for ETS2, which plays key roles in cancer and development. They shed light on the molecular mechanisms underlying STAR syndrome. In a second part of my work, I show that CDK10 and CycM localize in a centriolar zone in mitosis and in quiescence. I show that CDK10 and CycM negatively regulate ciliogenesis and primary cilium length. Finally, I uncover a novel interactor and phosphorylation substrate of CDK10/CycM that may participate in this negative regulation. Ciliogenesis defects lead to severe developmental abnormalities called ciliopathies. Some STAR syndrome developmental anomalies could thus be linked to ciliogenesis defects.