Chez l’organisme modèle Caulobacter crescentus, de nombreux régulateurs sont impliqués dans le contrôle du cycle cellulaire. Dans ce travail, nous présentons la découverte de l’interaction fonctionnelle entre GcrA et la N6-adenosine méthyltransférase CcrM. La combinaison d’expériences de biochimie, de biophysique, d’immuno-précipitation de la chromatine et de génétique nous a permis de révéler que GcrA est une protéine dimérique qui se fixe à l’ADN, et qui montre une affinité préférentielle, à la fois in vitro et in vivo, pour les promoteurs qui ont été méthylés. Nous avons montré que le complexe GcrA/promoteur recrute l’ARN polymérase. Comme ce processus est également observée avec les orthologues de GcrA présents chez d’autres Alphaproteobacteria, nous avons conclu que GcrA est le membre d’une nouvelle classe de régulateurs transcriptionnels. Enfin, nous avons découvert que GcrA interagit également avec une protéine récemment caractérisée et appelée GipX. Une protéine essentielle, qui pourrait jouer un rôle dans la régulation de l’activité de GcrA et dans la biosynthèse de la paroi bactérienne. Enfin, concernant l’étude du phospho-relai responsable de l’activation du principal régulateur CtrA, nous décrivons également la structure protéique de ChpT ainsi que le développement d’un biosenseur capable de détecter les niveaux de phosphorylation in vivo. Ce biosenseur utilise le FRET et est basé sur la capacité des régulateurs de réponses à se dimériser lorsqu’ils sont phosphorylés. Ces résultats ouvrent la possibilité d’utiliser cette méthode pour l’étude de la phosphorylation des régulateurs de réponse dans d’autres modèles bactériens. / In model organism Caulobacter crescentus many regulators are involved in the control of cell cycle progression. In this thesis we present the discovery of the interaction between the cell cycle regulator GcrA and the N6-adenosine methyltransferase. Using a combination of ChIP-Seq biochemical and biophysical experimentation and genetics we showed that GcrA is a dimeric DNA-binding protein that targets promoters with CcrM methylation sites. We showed that the complex GcrA/promoter recruits the RNA polymerase. Since methylation-dependent DNA-binding is also observed with GcrA orthologs from other Alphaproteobacteria, we conclude that GcrA is a member of a new class of transcriptional regulators that function as molecular effectors of a methylation-dependent epigenetic switch that regulates gene expression. We discovered that GcrA is also able to interact with a newly characterized protein, named GcrA Interacting Protein X (GipX), that has an essential role in Caulobacter and that may play a role in the regulation of GcrA activity and cell wall metabolism. Regarding the phosphorelay that drives to the activation of the master regulator CtrA, the structure of ChpT, the factor together with CckA responsible for CtrA phosphorylation, was solved. A biosensor able to detect the phosphorylation level of CtrA in vivo is also described in this thesis. This sensor based on FRET exploits the ability of response regulators to dimerize upon phosphorylation. These results open the possibility to use this method to study the phosphorylation of response regulators in other bacterial systems.

L’implication et les rôles de la PKA et de la MAPK/ERK lors de la division cellulaire, ont fait l’objet de nombreuses études. Pourtant les profils spatio-temporels des activités de ces kinases au cours des différentes étapes du cycle et notamment lors de la mitose sont controversés et restent à éclaircir. Le but de ce travail a été la détermination de ces profils grâce à l’utilisation et au développement d’outils moléculaires basés sur des propriétés de la fluorescence, capables de rapporter l’activité kinase in vivo, qui sont appelés biosenseurs FRET. Nous avons mis en évidence que l’activité de PKA augmente lors de la mitose pour ensuite chuter rapidement lors de la cytokinèse dans les cellules HeLa. Lors de la métaphase et de l’anaphase, l'activité de PKA est particulièrement élevée à proximité des chromosomes et ce, indépendamment d’une relocalisation de ses sous-unités catalytiques. De plus, l’utilisation d’inhibiteur de PKA conduit à l’apparition de phénotypes mitotiques aberrants, indiquant le rôle essentiel de cette augmentation d’activité dans le maintien de l’intégrité du génome. Ces phénotypes sont similaires à ceux décrits pour des perturbations de l’activité de MAPK/ERK. Le développement d’un biosenseur FRET optimisé pour les mesures d’activité de MAPK/ERK nous a permis de déterminer que son activité globale ne varie pas lors de la mitose mais connait en revanche une diminution forte et très brève lors de la cytokinèse. L’inhibition de PKA induit une augmentation sensible de la phosphorylation de MAPK/ERK, ce qui pourrait suggérer ainsi un lien entre les activités de ces deux protéines dans la répartition correcte du matériel génétique lors de la mitose. / Even if the roles and contribution of PKA and MAPK/ERK in cell cycle have been the topic of several studies, the spatio-temporal profiles of their activities are still controversial and remain to be clarified. The aim of my PhD was to highlight those activity profiles during the cell cycle in HeLa cells, by using or developing new molecular tools, based on fluorescence properties that are able to report kinase activity in vivo and named FRET-based biosensors.The use of these biosensors allowed us to reveal that PKA activity increased at the onset of mitosis and stayed high until the completion of cytokinesis. During metaphase and anaphase, this activity was especially high in the close vicinity of the condensed chromosomes, independently of any concomitant relocalization of PKA catalytic sub-units within the cell. Moreover inhibition of PKA activity during mitosis lead to improper mitotic phenotype (i.e. : misalignment of the DNA on the spindle, precocious segregation of part of the chromosomes), pointing out the essential role of the activity increase in genetic stability. Those observed phenotypes are similar to those described upon experimental modifications of the MAPK/Erk activity level. By means of the development of a new improved MAPK/Erk activity biosensor, we showed that its global activity does not change during mitosis, but goes through a brief and strong decrease during cytokinesis. As the inhibition of PKA induces a noticeable increase of MAPK/Erk phosphorylation, those results could suggest a link between those two kinases activities in the correct distribution of the DNA to daughter cells during mitosis.