Présents chez tous les métazoaires, les microARNs jouent un rôle critique dans la régulation de gènes impliqués dans la prolifération et la différenciation cellulaire. Ces courtes molécules d'ARN altèrent la production protéique en liant spécifiquement les régions non codantes des ARNm. Les microARNs sont transcrits par l'ARN polymérase II (Pol II) sous forme d'un long transcrit primaire et vont passer par deux étapes de clivage successives pour former le microARN mature. Le microARN mature est pris en charge par une protéine Argonaute pour former le complexe effecteur de la voie, le miRISC. Chacune des étapes de la biogenèse des microARNs peut être régulée pour modifier la production globale ou spécifique des microARNs. Des études récentes ont démontré que la maturation et la stabilité des microARNs sont des facteurs importants pour conserver l'homéostasie cellulaire. De nombreuses évidences supportent qu'une altération du niveau cellulaire de ces petites molécules régulatrices contribue au développement et au maintien de diverses maladies, dont le cancer. À ce jour, il existe peu de connaissance sur le contrôle de la maturation et de la stabilité de ces courts ARNs non codants. Les deux Argonautes, alg-1 et alg-2 impliqués dans la voie des microARNs chez le nématode C. elegans sont synthétiques létaux. Un criblage génétique chez C. elegans visant à identifier de nouveaux gènes synthétiques létaux avec alg-2, a permis d'identifier la protéine DCS-1 comme étant impliqué dans la voie des microARNs. Chez C. elegans, la perte de dcs-1 affecte le niveau de plusieurs microARNs, affectant l'expression génique chez ces animaux. Des analyses biochimiques supportent que DCS-1 affecte l'activité d'une enzyme responsable de la dégradation des microARNs chez le nématode, et ce, de façon indépendante de son activité de dégradation de la coiffe des ARNm. De plus, dans l'optique d'identifier les membres du complexe de dégradation, une analyse par spectrométrie de masse a permis d'identifier plusieurs candidats potentiels. Une analyse préliminaire de l'un de ces candidats a permis de démontrer que sa perte de fonction entraîne l'apparition de phénotype associé à une diminution de l'activité de la voie des microARNs et affecte le niveau de certains microARNs. Cette protéine, PPM-2, est une phosphatase et pourrait affecter le statut de phosphorylation d'une protéine importante pour la stabilité ou la dégradation des microARNs. En conclusion, DCS-1 fait partie d'un complexe de dégradation des microARNs avec la protéine XRN-1. L'identification de ce nouveau complexe de dégradation permet de mieux comprendre les mécanismes responsables du contrôle de ces ARNs. Une meilleure connaissance des mécanismes régulant la production et la stabilité des microARNs pourrait mener au développement de nouvelles avenues thérapeutiques. / In all metazoans, microRNAs play a critical role in the regulation of genes implicated in cell proliferation and differentiation. These small non-coding RNAs form a silencing complex called miRISC and alter protein synthesis upon binding mRNA untranslated regions (UTRs). miRNAs are transcribed by RNA Pol II as a long transcript call the pri-miRNA. The pri-miRNA will go through two steps of cleavage to form the mature miRNA. This mature miRNA is then loaded onto an Argonaute protein to form the effector complex; the miRISC. Each step of miRNA biogenesis is tightly regulated. Recently, miRNA production and stability have been shown to be an important step in this pathway. Several proteins, such as p53, can modulate microRNA biogenesis and many other proteins are implicated in miRNA stabilization and degradation. A tight control of these regulatory RNA is essential since miRNA misregulation is associated with several diseases. Here we identified the ortholog of human decapping enzyme DcpS (DCS-1) as an important regulator of miRNA level in C. elegans by forming a degradation complex with XRN-1, idependantly of its catalytic activity. In C. elegans, the loss of dcs-1 affects the level of several microRNAs leading to a misregulation of their mRNA targets. Biochemical analysis, support that DCS-1 contributes to degradation of unbound microRNA, which is dependent on the 5' to 3' exonuclease XRN-1. In order to better understand the regulation of miRNAs, we sought to identify other members of this complex. An initial study of proteins identified by mass spectrometry revealed that the loss of ppm-2 induces several developmental defects associated with the loss of miRNAs. As PPM-2 is a phosphatase, our results suggest that it could affect the stability of the degradation complex by targeting one of its components or the miRNA loading on the Argonaute protein. In conclusion, our data support that DCS-1 is part of a degradation complex. Importantly, this study identified the first modulators of microRNA degradation in animals and proteins forming this complex are conserved in human suggesting that they could also be implicated in microRNA degradation in higher organisms. Since microRNA are misregulated in many human diseases, identification of factors modulating their stability could lead to new therapeutic approaches.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Les microARNs sont des petites molécules d'ARN non-codant conservées à travers les espèces qui régulent négativement l'expression génique au niveau post-transcriptionel. Ils figurent parmi les acteurs majeurs du maintien de l'homéostasie cellulaire et leur dérégulation est à l'origine de nombreuses pathologies humaines. Leur biogenèse consiste en deux étapes de maturation successives effectuées par les enzymes Drosha et Dicer, pour générer une molécule effectrice d'ARN d'une longueur de 21-23 nucleotides. La courte molécule produite s'assemble avec une protéine de la famille Argonaute pour former un complexe ribonucléoprotéique capable de cibler spécifiquement un ARNm et d'éteindre son expression. Pour mieux comprendre comment les microARNs régulent l'expression génique, l'objectif principal de mon doctorat a été d'étudier le rôle de la protéine Argonaute ALG-1, en utilisant le nematode Caenorhabditis elegans comme modèle animal. Nous avons dans un premier temps recherché quelles caractéristiques moléculaires étaient importantes pour déterminer la sélection spécifique des protéines Argonautes essentielles à la voie des microARNs parmi les nombreuses Argonautes retrouvées chez le nematode C. elegans. Par une approche génétique, nous avons découvert que la sélection des protéines Argonautes est affectée à la fois par la structure du duplex d'ARN double brins et par les caractéristiques spécifiques de chacune d'elles. Pour étudier plus précisément la fonction de la protéine Argonaute ALG-1, nous avons entrepris un criblage double-hybride pour identifier de nouveaux partenaires protéiques. Parmi eux, nous avons identifié puis prouvé l'importance de la protéine ribosomale RACK1 dans la voie de régulation des microARNs chez le nematode et l'humain. Nous avons démontré que la perte de fonction de RACK1 affecte l'association des microARNs et des protéines Argonaute avec les ribosomes actifs suggérant une contribution de cette protéine dans le recrutement de ces complexes aux sites actifs de traduction. Finalement, nous avons développé une approche génétique systématique permettant d'adresser génétiquement l'implication des partenaires d'ALG-1 dans la voie des microARNs. Collectivement, mes travaux de doctorat nous ont permis de contribuer à l'élargissement des connaissances associées à cette mécanistique complexe de régulation des gènes par les microARNs chez l'animal.

Les miARNs, de courts ARNs non codant de 19 à 22 nucleotides, responsablent de la répression traductionnelle, d'approximativement 30 % des ARNm codant. Ils agissent par appariement de base sur des régions situées en 3'UTR des ARNm ciblés. Pour ce faire, les protéines argonautes s'associent aux miARNs et forment le complexe effecteur miRISC (microRNA-Induced Silencing Complex). Les mécanismes d'action de ce complexe ne sont pas bien compris et certains autres facteurs inconnus pourraient avoir un rôle important. Nous avons identifié, par criblage double hybride, plusieurs interacteurs de la protéine ALG-1, une argonaute impliquée dans la voie des miARNs chez C. elegans. Nous avons aussi mis en évidence un groupe de proteases homologues aux cathepsines humaines. Pour évaluer l'implication des cathepsines dans la voie des miARNs, nous avons utilisé un essai luciférase nous permettant d'apprécier l'effet de l'inhibition de ces proteases sur la traduction d'un ARNm réprimé par un miARN.

Ce projet vise à cartographier la machinerie de régulation des Rho GTPases chez C. elegans afin de mieux comprendre les mécanismes d'intégration des voies de signalisation au cours du développement des organismes multicellulaires. La première partie du projet consistait à caractériser la spécificité catalytique des Rho GAP envers les Rho GTPases in silico et in vitro. En adaptant un programme de prédiction de structures tridimensionnelles, Combinatorial Extension (CE), nous avons pu faire corréler une similitude structurelle avec la spécificité catalytique des GAP. Ce prédicteur amélioré a validé des interactions GAP-GTPase connues: cinq chez les mammifères et quatre avec des GAP homologues chez C. elegans. Les résultats de conservation des interactions que nous avons obtenus, permettent de justifier l'utilisation de ce nématode comme modèle d'étude pour l'humain. Par la suite, nous avons optimisé les essais expérimentaux pour tester la spécificité catalytique des Rho GAP de C. elegans en vue de valider le prédicteur. Dans la deuxième partie nous avons étudié les interactions fonctionnelles des Rho GAP au cours du développement embryonnaire du C. elegans in vivo. Les résultats obtenus nous ont aidés à mieux comprendre le réseau de régulation de la GTPase rho-1 par les GAP rga-5, gei-1 et rga-13 au cours de l'élongation embryonnaire. De plus, nous savons désormais qu'ocrl-1 est dans une voie antagoniste à rga-5. Enfin, dans la troisième partie de notre travail, nous avons mis au point une méthode d'analyse haut débit des interactions génétiques des Rho GAP sur le cytomètre en flux pour vers (le COPAS Biosort) avec des transgéniques histone::GFP. Puis cette méthode a été adaptée pour permettre d'utiliser des souches non fluorescentes, en colorant les noyaux des cellules des embryons fixés. Ce travail a apporté un nouvel outil de prédictions et a permis de simplifier les méthodes de travail pour l'étude des machineries de régulation de GTPases Rho. La technique haut-débit que nous avons développée pourrait aussi s'adapter à l'étude d'autres régulateurs (GEF, etc). ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Caenorhabditis elegans, Rho GAP, prédicteur, développement embryonnaire, haut débit

Le nématode Caenorhabditis elegans est un organisme polyvalent et unique pour l'étude de la biologie du développement, de la neurologie et des mécanismes complexes de signalisation des GTPases. Ce modèle animal offre une opportunité unique pour l'étude du rôle des protéines dans le développement neurologique et les maladies. Les recherches portaient sur trois gènes : pix-1, git-1 et pak-1. Chez les mammifères, GIT / PIX / PAK agissent comme une plateforme d'intégration de la signalisation des GTPases Rho et Arf dans les processus biologiques tels que : la polarité cellulaire, la migration, le trafic vésiculaire, la formation des synapses et la morphologie des épines dendritiques. Ces recherches ont amené l'utilisation des approches génétiques et microscopiques pour établir que pix-1, git-1 et pak-1 contrôlent les phases précoces et tardives de l'élongation de l'embryon par la régulation de l'activité des chaînes légères de myosine (CLM). Les résultats de recherche suggèrent un positionnement de pix-1 et pak-1 dans l'une des voies de signalisation contrôlant la phosphorylation de ces CLMs en parallèle de la voie mel-11 / let-502. MEL-11 est une phosphatase des CLMs agissant de façon antagoniste à LET-502 (une kinase effectrice des Rhos) dans l'une des deux voies de signalisation redondantes qui assurent l'étape précoce d'élongation embryonnaire. Les résultats suggèrent, de plus, l'implication de mel-11 et let-502 au cours de la phase tardive de l'allongement. Un certain nombre de résultats suggèrent aussi une implication des intégrines ina-1 dans ces processus. La caractérisation fonctionnelle de pix-1, git-1 et pak-1 chez les nématodes adultes démontre leur implication dans le contrôle du comportement de recherche de nourriture (comportement de forage). Ce comportement dépend de la neutotransmission glutamatergique et dopaminergique et implique des mécanismes cellulaires similaires à la plasticité synaptique chez les mammifères. Un lien a été établi entre l'expression des récepteurs au glutamate AMPA homologue de GLR-l et PIX-l en utilisant la microscopie quantitative, la cytométrie de flux et des tests de comportement dans des labyrinthes micro-fluidiques secs. Les résultats suggèrent que les animaux mutants pour pix-1 contrôleraient la neurotransmission glutamatergique de façon indirecte. La conservation fonctionnelle du complexe GIT / PIX / PAK chez les invertébrés permettrait d'utiliser notre modèle dans l'identification de cibles thérapeutiques et de composés actifs contre les pathologies associées à des mutations dans aPIX et PAK3. Il aidera en outre à fournir des éclaircissements sur la fonction et les mécanismes de régulation des GTPases. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : GTPases monomériques, GIT/PIX/PAK., C. elegans, signalisation cellulaire, développement embryonnaire, neuro-transmission glutamatergique.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 72-87. Publié aussi en version électronique.

Les cellules souches portent de grandes promesses envers la médecine régénératrice, tandis que leur perturbation peut mener au cancer. Ainsi, il est fondamental de définir les interactions qui prennent place au sein d'un organisme entre les cellules souches et leur micro- et macro-environnement. Chez le nématode Caenorhabditis elegans, les niveaux de prolifération des cellules souches germinales (CSG) sont régis par l'abondance de leur progéniture différenciée à travers une interaction entre la voie de signalisation ERK/MAPK et la kinase activée par l'AMP (AMPK). Cependant, l'intersection moléculaire entre AMPK et la voie MAPK demeure toujours inconnue. En regard aux déterminants embryonnaires précoces et PAR-4/LKB1, principale kinase activant AMPK, nos travaux ont démontré l'expression ubiquitaire de par-4 et l'enrichissement cytoplasmique et cortical de PAR-4 dans la lignée germinale et les embryons précoces, en plus d'une décroissance transitoire de l'enrichissement cortical de PAR-4 dans la zone pachytène. De plus, nos travaux suggèrent que par-4b est suffisant pour établir la polarité embryonnaire et maintenir la fonction essentielle de par-4. Par ailleurs, quant aux déterminants régissant la prolifération des CSG, nous avons constaté que chez les adultes porteurs d'ovocytes, LIN-3/EGF et LET-23/EGFR sont nécessaires pour promouvoir la prolifération des CSG. De surcroit, nous avons démontré que DAF-18/PTEN prévient l'ovulation d'ovocytes non-fécondés et contribue au mécanisme de rétroaction de la prolifération des CSG. Nos résultats indiquent aussi que l'état de prolifération des CSG est corrélé, de manière inversement proportionnelle, à la quantité d'ovocytes anovulés, et ne forme donc pas une régulation binaire, mais plutôt progressive. Finalement, nous avons démontré que DAF-18/PTEN prévient la prolifération des CSG en l'absence de sperme de façon strictement zygotique, potentiellement à travers son rôle dans la gonade somatique, car sa perte de fonction altère légèrement les contractions des cellules de la gaine. Ainsi, ces travaux approfondissent globalement les principales voies de signalisation physiologiquement impliquées dans la régulation homéostatique de la prolifération des cellules souches germinales chez le nématode C. elegans, et pourraient avoir des retombées envers la médecine humaine. / Stem cells hold great promises for regenerative medicine, whilst their disruption may lead to cancer. Therefore, it is fundamental to define the interactions between stem cells and their micro- and macro-environment. In the nematode Caenorhabditis elegans, retroactive control of germline stem cells (GSC) proliferation levels is governed by the abundance of their differentiated progeny through an interaction between ERK/MAPK signaling pathway and AMP-activated kinase (AMPK). However, the molecular intersection between AMPK and the MAPK pathway still remains unknown. With regard to early embryonic determinants and PAR-4/LKB1, the main kinase activating AMPK, our work has demonstrated the ubiquitous expression of par-4 and the cytoplasmic and cortical enrichment of PAR-4 in the germline and early embryos, in addition to a transient decrease in cortical PAR-4 enrichment in the pachytene zone. Furthermore, our work suggests that par-4b is sufficient to establish embryonic polarity and maintain essential par-4 function. Moreover, regarding the determinants governing GSC proliferation, we found that in oocyte-bearing adults, LIN-3/EGF and LET-23/EGFR are required to promote GSC proliferation. Additionally, we demonstrated that DAF-18/PTEN is involved in ovulation of fertilized oocytes and contributes to germline stem cell proliferation feedback mechanism. Our results also indicate that GSC proliferation status correlates, in a inversely proportional manner, to the amount of anovulated oocytes, and consequently does not form a binary regulation, but rather a progressive one. Finally, we demonstrated that the strictly zygotic effect of DAF-18/PTEN promotes GSC proliferation, potentially through its role in the somatic germline, since its loss of function slightly alters sheath cells contractions. Thus, this work broadly deepens the main signaling pathways physiologically involved in the homeostatic regulation of stem cell in the nematode C. elegans, but could have implications for human medicine.

La voie des microARNs est un mécanisme post-transcriptionnel de régulation génique qui contrôle divers aspects développementaux et physiologiques chez de nombreux eucaryotes supérieurs. Afin de mieux comprendre les rôles et modes d’actions des microARNs, nous avons entrepris l'exploration des interactions génétiques de cette voie chez le nématode \textit{Caenorhabditis elegans}. Nous nous sommes ainsi concentrés sur les gènes codant pour les protéines Argonautes ALG-1 et ALG-2, qui sont les principaux constituants effecteurs de cette voie. Premièrement, nous avons caractérisé la relation entre ces deux paralogues, en étudiant respectivement leur expression spatio-temporelle, leur association avec des microARNs, ainsi que les phénotypes associés à leur perte de fonction. Nous avons ainsi pu définir des caractéristiques communes et spécifiques pour chacune de ces deux protéines Argonautes et décrire de manière précise leurs rôles essentiels lors du développement embryonnaire. En effet, nous avons démontré que l'absence d'expression zygotique des protéines ALG-1/2 provoque un arrêt du processus morphogénétique lors de l'allongement des embryons et un défaut dans les structures de fixation épidermique-musculaires. Deuxièmement, nous avons realisé un criblage génétique dans le but d'identifier des nouveaux partenaires des protéines Argonautes ALG-1/2. Nous avons découvert le gène codant pour la protéine VPS-52, qui est un composant du complexe GARP (\textit{Golgi Associated Retrograde Protein}). La caractérisation de ce gène nous a permis de démontrer que VPS-52 interagit génétiquement avec le gène \textit{alg-1} et se comporte comme un modulateur positif de l'activité de certains miARNs impliqués dans le développement larvaire. Les mutants de \textit{vps-52} aggravent les défauts des cellules souches épidermales observés dans les mutants de \textit{alg-1} et du microRNA \textit{mir-48}. Ils augment également la létalité du mutant \textit{let-7(n2853)} et ce dépendement de sa cible. Ces augmentations phénotypiques sont liées à une baisse des niveaux des microARNs miR-48, miR-241 et des protéines GW182. Cette étude nous amène donc à proposer que l'activité des microARNs peut être contrôlée en partie par un mécanisme de transport rétrograde dépendant du complexe GARP. / The microRNA pathway is a post-transcriptional gene regulatory system that controls multiple developmental and physiological processes in many eukaryotes. We have undertaken the exploration of the genetic interactions of this pathway in the nematode \textit{Caenorhabditis elegans}, with the goal of unveiling processes controlled by microRNAs and the mechanisms of microRNA action. We focused on the genetic interactions of the \textit{alg-1} and \textit{alg-2} genes, that encode the microRNA-specific Argonaute proteins, key effector constituents of this pathway. In the first place, we characterized the relationship between these two argonaute paralogs, with respect to their spatio-temporal expression, association to microRNAs, and loss-of-function phenotypes. Thus, we defined shared and gene-specific features of these Argonautes and defined in detail their essential role during embryonic development. The absence of zygotic \textit{alg-1} and \textit{alg-2} expression causes arrest during the morphogenetic process of elongation with defects in the epidermal-muscle attachment structures. Addressing another aspect, we sought to elucidate novel genetic interactors of these argonautes using a forward genetics approach. We identified \textit{vps-52}, a component of the GARP (Golgi Associated Retrograde Protein) complex, as a genetic interactor of the \textit{alg-1} gene and established that, through its GARP complex function, it effects a positive modulatory role on miRNA activity. Mutants of \textit{vps-52} exacerbate the seam cell defects in the loss-of-function alleles of \textit{alg-1} and the \textit{let-7} miRNA family member \textit{mir-48} and enhance the lethality of the \textit{let-7(n2853)} hypomorph in a target dependent manner. These phenotypic enhancements related to decreased levels of the \textit{let-7} family microRNAs (miR-48 and miR-241) and the worm GW182 protein. Furthermore, the positive effect of \textit{vps-52} on microRNA activity seems to be conserved in mammalian cells, where VPS52 co-fractionates with miRISC components. Our analyses allow us to propose that VPS-52 as part of the GARP complex participates in membrane-related processes of the miRNA pathway, which facilitate miRNA activity and operate at the effector miRISC level.

L'expression génique régule essentiellement la fonction d'une cellule. La régulation précise de l'expression génique par différents régulateurs, tels que les miARN, est importante pour les processus biologiques dans différents organismes, notamment le modèle de nématode *Caenorhabditis elegans*. Les miARN sont des courts ARN non-codants d'environ 21 nucléotides impliqués dans la régulation post-transcriptionnelles des gènes en se liant à la région 3'UTR des ARN. Le pri-miARN, transcrit par l'ARN polymérase II, est traité par le complexe microprocesseur (Drosha-DGCR8) dans le noyau, puis le pré-miARN est transporté vers le cytoplasme. Le pré-miARN, clivé par Dicer, produit un petit duplex d'ARN, composé d'une paire de miARN matures (brin guide), qui forme le miRISC lorsque chargé à l'Argonaute avec GW-182/TNRC6, et de miARN passagers (brin étoile), qui est éliminé. Le facteur clé fonctionnel dans la régulation post-transcriptionnelle des gènes est l'Argonaute, composé de quatre domaines majeurs : N-terminal, PAZ, MID et PIWI. En fonction de certains acides aminés du domaine PIWI, ressemblant à RNase H, l'Argonaute peut agir comme une endonucléase en coupant les liens phosphodiesters des ARN, ce qu'on appelle activité de découpe, activité activée par la tétrade catalytique DEDH en présence de cations divalents (Mg+2, Mn+2) et d'une complémentarité presque parfaite ou parfaite entre le court ARN et la cible. Bien que l'activité de découpe de l'Argonaute se soit révélée particulièrement essentielle dans d'autres voies de courts ARN non codants (piARN, siARN) chez différents organismes ainsi que dans la voie des miARN chez les plantes, la contribution de l'Argonaute-slicer dans la voie des miARN chez les systèmes animaux reste peu étudiée puisque, notamment, il n'y a pas de complémentarité parfaite entre les miARN et les cibles chez les animaux, et donc, les Argonautes slicers chez les animaux ne participent pas au clivage de la cible. Néanmoins, les Argonautes chez les animaux portent toujours la tétrade catalytique, responsable de l'activité de découpe. Des chercheurs ont montré que les Argonautes sont essentielles dans la production de miARN spécifiques (miR-451, miR-486) chez les vertébrés et certains groupes ont également montré le rôle de l'Argonaute dans la voie des miARN dans les cellules. Malgré ces études, à ce jour, aucune publication n'a montré la contribution plus large et la pertinence des Argonautes endogènes possédant une activité de découpe spécifiques des miARN chez les animaux. Dans ce travail de thèse, nous abordons l'objectif de « l'Argonaute-slicer » dans la voie des miARN. En prolongement du travail publié, réalisé en utilisant le système transgénique dans notre laboratoire par Bouasker et Simard, il était impératif pour nous de comprendre la contribution des Argonautes portant le motif DEDH endogènes. L'objectif de ma thèse était d'investiguer la contribution globale des Argonautes qui possède la tétrade catalytique dans la voie des miARN. En utilisant le système CRSPR-Cas9, nous avons généré des mutants d'Argonautes, en modifiant leur résidus catalytiques. Ensuite, nous avons utilisé des techniques de génétique et de biologie moléculaire pour aborder notre objectif dans le système modèle de *C. elegans*, portant des Argonautes exclusivement impliqués dans la voie des miARN. Au cours de l'étude, nous avons découvert que la contribution physiologique et moléculaire de l'activité de découpe des Argonautes endogènes dans la voie des miARN n'est pas essentielle pour la viabilité, contrairement à l'étude transgénique. Bien que dans des contextes spécifiques et des conditions stressantes, les mutants aient montré des changements significatifs dans les phénotypes physiologiques et moléculaires, notre analyse confirme un rôle modéré de l'Argonaute slicer dans les voies canoniques des miARN en conditions de laboratoire. De plus, ce travail montre également de façon évidente l'importance de l'analyse de la fonction moléculaire d'un gène endogène dans un organisme modèle par rapport à l'utilisation d'un système de surexpression transgénique *in cellulo* ainsi que dans un organisme modèle. Dans l'ensemble, cette étude systémique délimite la pertinence des résidus catalytiques des Argonautes endogènes dans la voie des miARN dans un système modèle de nématode établi et largement reconnu. / The gene expression essentially regulates the function of a cell. The precise regulation of gene expression using different regulators, such as miRNA, is essential for the biological processes in different organisms, including the nematode model organism *Caenorhabditis elegans*. The miRNAs are about 21 nt long short non-coding RNAs involved in PTGS. The production of miRNAs involves multiple sequential steps in the nucleus and cytoplasm, and then the mature miRNA binds to the complementary 3'UTR to regulate gene expression. The pri-miRNA, transcribed by RNA polymerase II, is processed by the microprocessor complex (Drosha-DGCR8) in the nucleus, and thereafter pre-miRNA is transported to the cytoplasm. Pre-miRNA, cleaved by Dicer in the cytoplasm, produces a small RNA duplex, which consists of a pair of mature miRNA (guide strand) and passenger miRNA (star strand). The passenger strand is discarded, and mature miRNA-loaded Argonaute, along with GW-182/ TNRC6, forms miRISC, binds to the target, and brings upon various factors to trigger PTGS. The functional key factor in PTGS is Argonaute, which is made up of four major domains: N-terminal, PAZ, MID, and PIWI. Depending on the amino acids at particular positions in the PIWI domain, resembling RNase H, Agoanute can act as an endonuclease to cleave phosphodiester bonds in the RNA backbone. This catalytic function of Argonaute is called slicer activity. In the presence of divalent cations (Mg+2, Mn+2), a specific catalytic tetrad (DEDH) carrying Argonaute can cleave target mRNA due to near-perfect or perfect complementarity between small RNA and target. Even though the slicing activity of Argonaute has been found particularly essential in other small RNA pathways (pi-RNA, si-RNA) in different organisms as well as in miRNA pathway in plants, the contribution of slicer-Argonaute in miRNA pathway in animal systems remains understudied due to varying limiting factors. Notably, there is the absence of perfect complementarity between miRNAs and targets in animals, compared to plants, and therefore, the slicer Argonautes in animals do not take part in target cleavage during PTGS. Nonetheless, Argonautes, involved in the miRNA pathway in animals, still carry the catalytic tetrad, which is responsible for the slicer activity. Researchers have shown that slicer Argonaute is essential in the production of specific miRNAs (miR-451, miR-486) in vertebrates, and some groups also showed the role of slicer Argonaute in miRNA pathway *in cellulo*. Despite these studies, to date no reports showed the broader contribution and relevance of the function of miRNA-specific endogenous slicer-Argoanutes in animals. In this doctoral work, we set out to address the purpose of the slicer-Argoanutes in the miRNA pathway. In continuation of the published work done previously using the transgenic system in our lab by Bouasker and Simard, it was imperative for us to understand the contribution of endogenous slicer Argonautes. The aim of my Ph.D was to investigate the comprehensive contribution of endogenous Argonautes, carrying catalytic tetrad, in the miRNA pathway. Using current gene editing technology, CRSPR-Cas9 system, we generated Argonaute mutants by altering catalytic residue. Then, we employed genetics and molecular biology techniques to address our aim in the C. elegans model system, carrying Argonautes exclusively implicated in the miRNA pathway. During this study, we found out that the physiological and molecular contribution of endogenous slicer-Argonautes in the miRNA pathway is not essential for viability, contradictory to the transgenic research. Even though in specific backgrounds and stressful conditions, mutants showed significant changes in physiological and molecular phenotypes, our analysis confirms a moderate role of slicer-Argonaute in canonical miRNA pathways in laboratory condition. Moreover, this work also glaringly shows the importance of analysis of the molecular function of an endogenous gene in a model organism compared to the usage of a transgenic overexpression system *in cellulo* as well as in a model organism. Overall, this systemic study delineates the relevance of slicing residues of endogenous Argonautes in the miRNA pathway in an established and widely recognized nematode model system.

Les cellules souches portent de grandes promesses envers la médecine régénératrice, tandis que leur perturbation peut mener au cancer. Ainsi, il est fondamental de définir les interactions qui prennent place au sein d'un organisme entre les cellules souches et leur micro- et macro-environnement. Chez le nématode Caenorhabditis elegans, les niveaux de prolifération des cellules souches germinales (CSG) sont régis par l'abondance de leur progéniture différenciée à travers une interaction entre la voie de signalisation ERK/MAPK et la kinase activée par l'AMP (AMPK). Cependant, l'intersection moléculaire entre AMPK et la voie MAPK demeure toujours inconnue. En regard aux déterminants embryonnaires précoces et PAR-4/LKB1, principale kinase activant AMPK, nos travaux ont démontré l'expression ubiquitaire de par-4 et l'enrichissement cytoplasmique et cortical de PAR-4 dans la lignée germinale et les embryons précoces, en plus d'une décroissance transitoire de l'enrichissement cortical de PAR-4 dans la zone pachytène. De plus, nos travaux suggèrent que par-4b est suffisant pour établir la polarité embryonnaire et maintenir la fonction essentielle de par-4. Par ailleurs, quant aux déterminants régissant la prolifération des CSG, nous avons constaté que chez les adultes porteurs d'ovocytes, LIN-3/EGF et LET-23/EGFR sont nécessaires pour promouvoir la prolifération des CSG. De surcroit, nous avons démontré que DAF-18/PTEN prévient l'ovulation d'ovocytes non-fécondés et contribue au mécanisme de rétroaction de la prolifération des CSG. Nos résultats indiquent aussi que l'état de prolifération des CSG est corrélé, de manière inversement proportionnelle, à la quantité d'ovocytes anovulés, et ne forme donc pas une régulation binaire, mais plutôt progressive. Finalement, nous avons démontré que DAF-18/PTEN prévient la prolifération des CSG en l'absence de sperme de façon strictement zygotique, potentiellement à travers son rôle dans la gonade somatique, car sa perte de fonction altère légèrement les contractions des cellules de la gaine. Ainsi, ces travaux approfondissent globalement les principales voies de signalisation physiologiquement impliquées dans la régulation homéostatique de la prolifération des cellules souches germinales chez le nématode C. elegans, et pourraient avoir des retombées envers la médecine humaine. / Stem cells hold great promises for regenerative medicine, whilst their disruption may lead to cancer. Therefore, it is fundamental to define the interactions between stem cells and their micro- and macro-environment. In the nematode Caenorhabditis elegans, retroactive control of germline stem cells (GSC) proliferation levels is governed by the abundance of their differentiated progeny through an interaction between ERK/MAPK signaling pathway and AMP-activated kinase (AMPK). However, the molecular intersection between AMPK and the MAPK pathway still remains unknown. With regard to early embryonic determinants and PAR-4/LKB1, the main kinase activating AMPK, our work has demonstrated the ubiquitous expression of par-4 and the cytoplasmic and cortical enrichment of PAR-4 in the germline and early embryos, in addition to a transient decrease in cortical PAR-4 enrichment in the pachytene zone. Furthermore, our work suggests that par-4b is sufficient to establish embryonic polarity and maintain essential par-4 function. Moreover, regarding the determinants governing GSC proliferation, we found that in oocyte-bearing adults, LIN-3/EGF and LET-23/EGFR are required to promote GSC proliferation. Additionally, we demonstrated that DAF-18/PTEN is involved in ovulation of fertilized oocytes and contributes to germline stem cell proliferation feedback mechanism. Our results also indicate that GSC proliferation status correlates, in a inversely proportional manner, to the amount of anovulated oocytes, and consequently does not form a binary regulation, but rather a progressive one. Finally, we demonstrated that the strictly zygotic effect of DAF-18/PTEN promotes GSC proliferation, potentially through its role in the somatic germline, since its loss of function slightly alters sheath cells contractions. Thus, this work broadly deepens the main signaling pathways physiologically involved in the homeostatic regulation of stem cell in the nematode C. elegans, but could have implications for human medicine.