L’hyperoxalurie primitive de type 1 (ou HP1) est une maladie héréditaire du métabolisme liée à un déficit en enzyme hépatocytaire AGT (alanine:glyoxylate aminotransférase), codée par le gène AGXT. Ce déficit entraîne, chez les patients atteints d’HP1, une excrétion hépatique accrue d’oxalate ; celui-ci est ensuite éliminé dans les urines où il se complexe avec le calcium pour former des néphrolithiases oxalo-calciques massives, pouvant conduire à une insuffisance rénale chronique. Le seul traitement curatif disponible pour cette pathologie est la greffe allogénique combinée hépatorénale, actuellement limitée par la disponibilité des donneurs de greffons, une morbi-mortalité significative et la nécessité d’un traitement immunosuppresseur au long cours. L’objectif du projet de recherche est de développer une thérapie génique de l’HP1 par greffe de cellules hépatiques autologues génétiquement corrigées. La faible disponibilité et la difficulté d’amplification in vitro des hépatocytes adultes nous a conduit à explorer la piste des cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) pour produire des cellules hépatiques humaines utilisables en médecine régénérative. Nous avons dérivé et caractérisé des lignées de cellules iPSCs à partir de fibroblastes de patients atteints d’HP1, après expression transitoire des facteurs de reprogrammation par des vecteurs Sendai. Nous avons développé deux stratégies de thérapie génique additive par insertion d’un minigène codant une séquence optimisée de l’ADNc AGXT au moyen (1) d’un vecteur lentiviral à expression hépato-spécifique et (2) d’un processus de recombinaison homologue au locus AAVS1 facilité par le système de clivage ciblé de l’ADN « CRISPR/Cas9 ». Enfin, nous avons mis en évidence l’expression de la cassette thérapeutique après différenciation hépatocytaire des iPSCs génétiquement corrigées. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives de médecine régénérative pour l’HP1 par transplantation de cellules hépatocytaires autologues génétiquement corrigées dérivées d’iPSCs de patients. / Primary hyperoxaluria type 1 (or PH1) is an inherited metabolic disorder related to the deficiency of the hepatic AGT enzyme (alanine:glyoxylate aminotransferase), which is encoded by the AGXT gene. In PH1 patients, this deficiency leads to oxalate overexcretion by liver, followed by urine filtration and complexation with calcium to form massive calcium-oxalate nephrolithiasis potentially leading to chronic renal failure. The only available curative treatment is combined hepatorenal allogeneic engraftment, which is currently limited by the availability of transplant donors, significant morbidity and mortality, and the need for long-term immunosuppressive treatment. The aim of our research project is to develop gene therapy for PH1, consisting in engraftment of genetically corrected autologous liver cells. Considering that adult hepatocytes are hardly available and expandable in vitro, we chose to explore the use of induced pluripotent stem cells (iPSCs) to produce human liver cells for application in regenerative medicine. We derived and characterized iPSC lines from PH1 patient fibroblasts after transient expression of reprogramming factors delivered by Sendai virus vectors. We developed two additive gene therapy strategies by inserting a minigene encoding an optimized AGXT cDNA sequence using (1) a lentiviral vector designed for liver-specific expression and (2) homologous recombination process at the AAVS1 locus favoured by the targeted DNA cutting system “CRISPR/Cas9”. Finally, we highlighted therapeutic cassette expression after hepatic differentiation of genetically corrected iPSCs. These results pave the way for regenerative medicine for PH1 by transplantation of genetically modified autologous hepatocyte-like cells derived from patient-specific iPSCs.

L’étude de la plasticité cellulaire est un puissant outil pour comprendre le choix du destin cellulaire pendant la différenciation et dans les processus cancéreux lors de la transformation d’une cellule normale en une cellule maligne. Chez la drosophile, le facteur de transcription Gcm contrôle la détermination du destin glial. Dans des mutants gcm, les cellules qui se développent normalement en glie entrent dans la voie de différenciation neuronale alors que l’expression ectopique de gcm dans des progéniteurs neuronaux induit de la glie. Ces données font de Gcm un outil important pour comprendre les bases de la plasticité cellulaire. Mon projet de thèse vise à comprendre les mécanismes contrôlant la plasticité des cellules souches neurales. Nous avons ainsi montré que la capacité des CSNs à se convertir en glie après expression forcée de Glide/Gcm décline avec l'âge et que lors de l'entrée en phase quiescente ou apoptotique, ils ne peuvent plus être convertis. Nous avons aussi découvert que le processus de conversion du destin ne se manifeste pas uniquement par l’expression de marqueurs gliaux mais aussi par des changements spécifiques au niveau de la chromatine. D’une manière intéressante, nous avons aussi montré que la stabilité de la protéine Glide/Gcm est contrôlée par deux voies opposées, où Repo et l’histone acetyltransférase CBP jouent un rôle majeur. / The study of cellular plasticity is a powerful tool to understand the mechanisms directing cell fate choice during differentiation and transformation of a normal cell into a cancerous one. In Drosophila, the transcription factor Gcm control glial fate determination. In gcm mutants, cells that normally develop into glia enter the path of neuronal differentiation, whereas ectopic expression of gcm in neural progenitors induces glia. These properties make gcm an important tool for understanding the basics of cellular plasticity. My thesis project aims to understand the mechanisms controlling the plasticity of neural stem cells (NSCs). Based on this aim, we showed that the ability of NSCs to be transformed into glia, after forced expression of Gcm, declines with age and that upon entry into quiescence or apoptosis, they cannot be converted. We also found that the process of fate conversion does not manifest itself only through the expression of glial markers but also by specific changes in the level of chromatin. Remarkably, we also showed that the stability of the protein Gcm is controlled by two opposite and interconnected loops, where Repo and the histone acetyltransferase CBP play a major role.

Les cellules souches cancéreuses (CSCs) représentent une petite sous-population de cellules dans la tumeur qui sont capables de s'autorenouveler. Ce sont des cellules impliquées dans l'initiation et la croissance métastasique des tumeurs, ainsi que dans la résistance aux traitements conventionnels. Ces CSCs expriment les facteurs de pluripotence Oct4, Nanog et Sox2, lorsqu’elles sont fortement indifférenciées. Mon travail de thèse a consisté à analyser les effets anticancéreux de produits phytochimiques sur des CSCs. Nous avons ainsi étudié l’activité anti-carcinogénique sélective du roopérol sur un modèle de CSC tératocarcinomale. Le roopérol entraîne un processus pro-apoptotique et induit l’activation de la p53 et de la caspase 3, via la formation intracellulaire d'espèces réactives d’oxygène (ERO), ce qui conduit à une chute de l'expression d’Oct4 et Nanog. Un tel effet n’est pas observé dans les cellules souches normales (CSNs). Nous avons donc étudié le mécanisme impliqué dans la résistance des CSNs au traitement par le roopérol. Ce dernier n'y provoque aucune formation de ERO, mais active sélectivement les protéines de pro-survie Akt et Bad. Dans une 2eme étude, nous avons examiné le potentiel anticancéreux sélectif de plusieurs dérivés triterpéniques de type avicine, issus de différentes espèces d’Albizzia africaines, sur un modèle de carcinome épidermoïde. Après criblage, nous avons choisi d'étudier plus en profondeur les mécanismes moléculaires mis en jeu par le composé qui présentait la plus grande activité pro-apoptotique. Cette analyse a été effectuée dans un modèle de mélanome métastasique agressif connu pour exprimer Oct4. Nous démontrons que l'agent pharmacologique entraîne une apoptose sélective des cellules de mélanome, via une activation de la p38 MAPK et de la caspase 3, suivie d’une diminution de l’expression d’Oct4. Un tel effet apoptotique n’a pas été observé dans les cellules normales. Ces résultats permettent ainsi de mettre en évidence de nouveaux et puissants composés anticancéreux, capables d’induire sélectivement et in vitro l’apoptose des CSCs et leurs descendants, tout en épargnant les CSNs et leurs descendants. / Cancer stem cells (CSCs) are a small subpopulation of cells in the tumor which are able to self-renew. These cells are involved in the initiation and the metastatic growth of tumors, as well as in the resistance to conventional treatments. In their highly undifferentiated state, CSCs are known to express the stemness factors Oct4 and Nanog. The aim of this work was therefore to analyze the effects of phytochemicals on Oct-4 expressing teratocarcinomal stem-like cells. In a first study, we investigated the selective anti-carcinogenic activity of rooperol, the aglycone of the plant-derived compound hypoxoside. We observed that the rooperol-induced apoptosis in CSCs was associated with an oxidative stress, dependent of the activation of p53 and cleaved caspase 3 expression. These modifications were accompanied by reduced expression of the stemness factors. Such effect was however not observed in normal stem cells (NSCs). We investigated therefore the mechanism involved in the resistance of NSCs to the drug. In contrast to CSCs, rooperol does not cause ROS (reactive oxygen species) formation in NSCs and selectively activates the pro-survival proteins Akt and Bad. In a second study, we examined the selective anti-cancer potential of several acacic acid-type saponins, from different species of African Albizzia, on epidermoid carcinoma cells; in a next step, we investigated the molecular targets of the anti-cancer compound which showed the greatest proapoptotic activity. The study was performed on a model of aggressive metastatic melanoma cell known to express Oct4. We observed that the pharmacological agent had a selective pro-apoptotic effect, via the activation of p38 MAPK and caspase 3, followed by a decrease on the expression of Oct4. Such effect could not be detected in normal cells. These results highlight new and powerful anticancer compounds able to induce selectively apoptosis of CSCs and their descendants, while sparing NSCs and their descendants.

La peau et son vieillissement sont un enjeu de santé publique. Les modèles expérimentaux disponibles pour l'étude du vieillissement cutané restent perfectibles. Dans ce contexte, nos objectifs étaient simultanément d'utiliser les modèles de peaux reconstruites (PR) développés dans notre laboratoire afin i) de mieux comprendre les mécanismes du vieillissement cutané, ii) de démontrer l'efficacité et le mécanisme d'action du sélénium comme « anti âge » et enfin iii) de les faire évoluer en utilisant le support poreux ou auto-assemblé avec des fibroblastes du même donneur prélevés à des âges différents. Ainsi, le modèle de PR cultivé sur une longue période a montré une surexpression du microARN miR30-a par RT qPCR dans les PR « âgées » avec une altération de la fonction barrière mesurée par la perte insensible en eau et une perturbation de la différenciation terminale (baisse d'expression de la loricrine et de l'involucrine). Avec le même modèle in vitro, nos résultats démontrent que la supplementation en sélénium retarde la sénescence des kératinocytes souches. Cette efficacité passe non pas par un effet antioxydant comme attendu mais par l'activation de leur adhésion à la lame basale, qui participe à les conserver souche et donc à préserver le renouvellement épidermique. Enfin, nous avons eu la chance exceptionnelle de préparer des PR avec des fibroblastes provenant d'un donneur unique prélevé à 36 et 72 ans. Les résultats immunohistologiques montrent que l'âge induit une augmentation de l'expression de l'élastine et de la fibrilline ainsi que leur co-expression. L'augmentation de LTBP1 et aSMA suggère que cette augmentation inattendue est due à une dérégulation de la voie TGF-ß et une différenciation des fibroblastes en myofibroblastes. En conclusion l'utilisation de différents modèles de PR a permis d'explorer les mécanismes conduisant au vieillissement cutané et de démontrer l'efficacité du sélénium comme anti âge / Skin and its aging is a public health issue. In vitro skin models available for the study aging remain perfectible. In this context, our objectives were simultaneously to use skin equivalent (SE) developed in our laboratory i) to better understand mechanisms of skin aging, ii) to demonstrate the effectiveness of selenium as “anti-aging” and finally iii) to improve SE using the porous or scaffold free model with fibroblasts from the same donor at different ages. Thus, the model of SE mimicking senescence showed an overexpression of microRNA miR30-a by RT qPCR in old SE with an alteration of the barrier function measured by the transepidermal water loss and a deficiency of epidermal terminal differentiation (decreased expression of loricrin and involucrin). With the same SE model, our results demonstrate that selenium supplementation delays the senescence of keratinocytes stem cells. This effectiveness does not involve antioxidant effect as expected but the activation of their adhesion to the basement membrane, which participates in preserving stemness and epidermal renewal. Finally, we had the opportunity to prepare SE with fibroblasts from a single donor at 36 and 72 years old. The histological results show that age induces an increase in the expression of elastin and fibrillin as well as their co-expression. The increase of LTBP1 and aSMA suggests that this unexpected increase is due to deregulation of the TGF-ß pathway and fibroblasts differentiation into myofibroblasts. In conclusion, the use of different models of SE helps us to explore some mechanisms leading to skin aging and to demonstrate the efficacy of selenium as “anti-aging”

Les cellules souches neurales quiescentes (CSN) sont le réservoir de la neurogenèse adulte, permettant de produire des nouveaux neurones tout au long de la vie. Cependant, la neurogenèse décroit au cours du vieillissement, provoquant des déclins cognitifs incurables. Afin de mieux comprendre les mécanismes qui contrôlent la prolifération des CSN, nous avons mis en place une méthode de tri par cytométrie en flux qui permet pour la première fois d’isoler les CSN quiescentes et leurs cellules filles dans la ZSV adulte murine. Cette technique nous a permis de prouver que le blocage de la voie GABAAR in vivo provoque l’entrée en cycle des CSN quiescentes. Ainsi, les signaux GABA produits par les neuroblastes dans la ZSV permettent de maintenir les CSN dans leur état de quiescence. Au cours du vieillissement, nous montrons que la production progressive de TGFβ1 par les cellules endothéliales de la niche allonge la phase G1 des CSN activées, diminuant sensiblement la production de nouveaux neurones, sans toutefois diminuer le stock de CSN. Nous mettons ainsi en évidence deux voies majeures contrôlant la prolifération des CSN in vivo, la voie du GABAAR et la voie TGF-β/Smad-3. En vue d’une application thérapeutique, nous prouvons que leur blocage pharmacologique permet de stimuler efficacement la neurogenèse in vivo. / Quiescent neural stem cells (NSCs) are considered the reservoir for adult neurogenesis, generating new neurons throughout life. However, neurogenesis decreases during aging, causing a progressive decline that is currently untreatable. To study the regulatory mechanisms of NSCs proliferation, we set up a new technique allowing the isolation of quiescent NSCs and their progeny. We show that GABAAR directly regulates NSCs quiescence in vivo as the depletion of GABA-producing neuroblasts or GABAAR pathway pharmacological blockade provoked NSCs cell cycle entry in the SVZ. During aging, the stock of NSCs is not perturbed, but we show that an over-production of TGFβ1 by brain endothelial cells directly lengthens activated NSCs G1 phase, strongly decreasing the production of new neurons. These findings highlight GABAAR and TGF-β/Smad-3 as two major pathways controlling NSCs proliferation. In line with a future therapeutic application, we also prove that their blocking stimulates endogenous neurogenesis in vivo.

Chez les mammifères femelles, le processus d’inactivation du chromosome X (XCI) assure la compensation de dose entre les deux sexes. Chez la souris, l’inactivation du X est établie de manière aléatoire dans l’épiblaste au stade blastocyste et peut être récapitulée in vitro dans les cellules souches embryonnaires. L’ARN non-codant Xist, exprimé à partir du centre d’inactivation du X (Xic), est le régulateur principal de ce processus. Il décore en cis le chromosome choisi pour être inactivé et initie la répression de ses gènes. Ainsi, de manière remarquable, les deux chromosomes X sont traités différemment pendant l’initiation de la XCI malgré leur homologie de séquence et leur localisation au sein d’un même noyau. De manière remarquable, ce processus implique le traitement différentiel de deux chromosomes homologues au sein d’un même noyau, avec des changements d’environnements nucléaires et chromatiniens entre le X actif et le X inactif. Il a été proposé que la localisation nucléaire pourrait jouer un rôle important dans l’initiation de l’expression monoallélique des gènes, non seulement pour l’initiation de la XCI mais aussi pour des processus tels que l’exclusion allélique dans les cellules lymphoides. Par exemple, l’association de loci avec des compartiments hétérochromatiques nucléaires et l’association en trans de loci homologues pourraient être impliquées dans la régulation des gènes monoalléliques. Ainsi, j’ai utilisé le système bactérien TetR/TetO afin d’analyser le rôle de l’organisation nucléaire du chromosome X et du Xic dans l’initiation de la XCI. J’ai pu montrer que si le recrutement des protéines de fusion TetR-LaminB1 ou -Cbx5 au niveau de la cassette TetO insérée dans le Xic permet la répression des gènes à proximité, cet évènement n’est pas toujours accompagné d’une relocalisation nucléaire. De plus, l’association forcée du Xic avec la périphérie nucléaire (TetR-LaminB1) n’a pas d’influence sur le choix du chromosome X à inactiver. Enfin, si la relocalisation des deux Xic à la périphérie nucléaire induit une réduction des évènements d’association en trans entre les deux loci, elle n’a pas d’effet sur l’initiation de l’inactivation. En résumé, ces résultats suggèrent que l’organisation nucléaire du chromosome X et du Xic et l’association des Xic en trans ne sont pas des facteurs déterministes pour le choix et l’initiation de la XCI, mais pourraient être le résultat des changements d’expression des gènes liés à l’X au cours de la différenciation des cellules souches ainsi que de l’augmentation de l’expression de Xist.Enfin, j’ai également analysé le rôle de la protéine CTCF, qui a été proposée pour être importante dans l’organisation structurale du génome, dans le contexte du Xic et de l’initiation de l’inactivation. Ainsi, le recrutement de CTCF au niveau de cassette TetO insérée dans le Xic induit localement une réduction mineure des interactions en cis et la répression des gènes du Xic, à l’exception de Xist dont l’expression est augmentée. Pour autant, la présence ectopique de CTCF n’a pas d’incidence majeure sur l’organisation générale du Xic. / X-chromosome inactivation (XCI) ensures dosage compensation in female mammals. Random XCI is established in the epiblast of female mouse embryos and can be recapitulated in vitro in differentiating embryonic stem cells (ESCs). The major regulator of XCI is the long non-coding RNA Xist, which is expressed from the X-inactivation center (Xic), covers the chromosome in cis and initiates gene silencing. During XCI, the two X chromosomes are treated very differently, despite their homology and the fact that they reside in the same nucleus. Nuclear localization has been hypothesized to play a role in monoallelic gene regulation, not only during XCI but also in other contexts. For example, association with heterochromatin and homologous trans interactions (“pairing”) have been implicated in the establishment of monoallelic gene expression in lymphoid cells and transient pairing has been suggested to participate in symmetry breaking during random XCI. Using the bacterial tetO/tetR system to alter the subnuclear localization and environment of one or both Xics, we have tested the function of subnuclear localization and trans interactions between the Xic loci during initiation of XCI. Using stable expression and reversible binding of TetR fusion proteins (e.g. LaminB1, Cbx5) we show that binding of these proteins can induce local gene repression and chromatin changes, although this is not always associated with subnuclear relocalization. We further show that the forced association of the Xic with the nuclear envelope, does not impact on the choice-making process during XCI. In particular, tethering both Xics to the nuclear lamina during early ESC differentiation resulted in a substantial reduction of homologous pairing events, but had no obvious impact on the onset of random, monoallelic Xist expression. Taken together, our results suggest that nuclear localization and trans interactions of the Xic may be downstream events rather than causal in the regulation of the XCI process.Furthermore, we recruited CTCF, a protein suggested to be involved in structural organization of the genome, to the Xic using the tetO/tetR system. Upon binding of CTCF the overall structure of the Xic remained unaltered though few cis interactions appeared to be weakened, which was accompanied by gene repression in the Xic. Surprisingly, the only upregulated gene in the Xic was Xist in ESCs and during differentiation, which demonstrates that the induced minor changes of cis interactions might impact on gene regulation in the Xic.

La leucémie Myéloïde Chronique est un néoplasme myéloprolifératif causé par l'expression de la kinase oncogène BCR-ABL. Les Inhibiteurs de Tyrosine Kinase (ITK) spécifiques de BCR-ABL ont révolutionné la prise en charge de la maladie. Les ITK ne sont cependant pas curatifs ; en effet, certaines cellules souches leucémiques (CSL) sont résistantes aux ITK, et persistent dans la moelle osseuse des patients même en rémission prolongée. Ces CSL sont probablement responsables de la rechute chez 60% de ces patients après arrêt des ITK. 30% des patients développent une résistance aux ITK via des mécanismes inconnus. Dans un contexte sain, les Bone Morphogenetic Proteins (BMP) régulent différentes propriétés des cellules souches hématopoïétiques. Nous avons mis en évidence que les patients atteints de LMC présentent une altération de la voie BMP avant leurs mises sous traitement, avec une hausse de l'expression du récepteur dans les cellules leucémiques immatures, amplifiée par de forts taux de BMP2/4 produits par le microenvironnement des CSL, la niche. Ici, nous démontrons que ces altérations sont maintenues chez les patients sous traitement, et sont activement impliquées dans la résistance aux ITK. Les patients résistants présentent une surexpression de BMPR1b dans les CSL et un maintien de forts taux de BMP produits à la fois par les cellules leucémiques mais aussi par les cellules stromales. Les BMP permettent la survie des CSL via l'expression du récepteur BMPR1b et induisent l'expression de TWIST-1, un facteur de transcription précédemment identifié par l'équipe comme induisant la résistance / Chronic Myeloid Leukemia (CML) is a myeloproliferative neoplasm caused by the expression of the oncogenic protein kinase, BCR-ABL. The Tyrosine Kinase Inhibitors (TKI) specifics of BCR-ABL kinase dramatically changed the outcome of CML, turning a life-threatening disease into a chronic illness. However, TKI are not yet curative since most CML patients still retain progenitors and leukemic stem cells (LSC) in bone marrow permanently. Thus, approximately 60% of patients that achieve Complete Molecular Remission =2 years relapse following TKI withdraw. Moreover, some patients develop true resistance to TKI, with ~30% due to unknown mechanisms. In chronic phase CML (CP-CML), LSC survive, sustain interactions with their niche where resistance mechanisms can occur, responsible for disease persistence and relapse following treatment cessation. In normal bone marrow, Bone Morphogenetic Proteins (BMP) pathway regulate the fate and proliferation of normal hematopoietic stem cells, as well as interactions with their niche. The deregulations of this pathway drive early steps of CML development. In newly diagnosed CP-CML patients, high concentration of BMP2/4 in the leukemic niche allows LSC maintenance and sustains a permanent pool of leukemic progenitors expressing elevated levels of BMPR1b receptor. Here, we report that alterations of the BMP pathway persist in TKI-CML resistant patients. As compared to patients in Complete Cytogenetic Remission (CCyR), cells isolated from TKI-resistant patients display a high level of BMPR1b expression in immature cells and high levels of BMP2/4 in bone marrow, provided by the niche and by the leukemic immature cells themselves. BMP allow leukemic stem cells resistance to treatments through binding to BMPR1b. Interestingly, BMP2/4-treated cells overexpressed TWIST-1, a transcription factor that we previously identified as a predictive factor of CML resistance

Nos études ont démontrées que la formation de la cicatrice et la guérison sont associées avec l’apparition de cellules de type myocytes cardiaques nestine(+) dans la région péri-infarcie. Présentement, l’étude examine le mécanisme, tel que l’hypoxie ou les hormones neuronales, possiblement impliqué dans leur recrutement et de dévoiler leur origine cellulaire. La présence de ces cellules a été détectée dans les coeurs infarcies d’une semaine et maintenue après neuf mois suite à une sujétion coronaire complète. Aussi, ces cellules de type myocytes cardiaques nestine(+) ont été observées dans le coeur infarci humain. L’hypoxie représente un événement prédominant suite à un infarctus de myocarde, mais l’exposition des rats normaux à un environnement hypoxique n’a pas pu promouvoir l’apparition de ces cellules. Autrement, l’infusion de l’agoniste -adrénergique non-sélectif isoprotérénol (ISO) dans les rats adultes Sprague-Dawley a augmenté la protéine nestine dans le ventricule gauche et a été associé avec la réapparition de cellules de type myocytes cardiaques nestine(+). Cela représente possiblement un effet secondaire suite à la nécrose des myocytes cardiaques par l’administration d’isoprotérénol. Dernièrement, on a identifié une sous-population de cellules nestine(+) dans le coeur normal du rat qui co-exprime les marqueurs de cellules cardiaques progénitrices Nkx-2.5 et GATA-4. Cette sous-population de cellules nestine/Nkx-2.5/GATA-4 pourrait représenter des substrats cellulaires qui puissent se différentier en cellules de type myocytes cardiaques nestine(+) suite à une ischémie. Mots clés: nestine, isoprotérénol, nécrose, cellule souche, cellule progénitrice, myocyte cardiaque / Studies from our lab demonstrated that scar formation and healing was associated with the appearance of nestin(+) cardiac myocyte-like cells predominantly at the peri-infarct region. The focus of the present study was to identify the underlying mechanism(s) (e.g. hypoxia, neurohormones) implicated in their recruitment and their cellular origin. The presence of these cells was detected as early as 1-week post-myocardial infarction (MI) and persisted 9 months after complete coronary artery ligation. Furthermore, nestin(+) cardiac myocyte-like cells were also detected in the infarcted human heart. Hypoxia represents a predominant stimulus following MI, however the exposure of normal rats to a hypoxic environment failed to promote the re-appearance of nestin(+) cardiac myocyte-like cells. By contrast, the infusion of the non-selective -adrenergic agonist isoproterenol (ISO) in the normal adult Sprague-Dawley rat increased nestin expression in the left ventricle and was associated with the reappearance of nestin(+) cardiac myocyte-like cells. However, the reappearance of nestin(+) cardiac myocyte-like cells may not represent a direct effect but was apparently secondary to cardiac myocyte necrosis mediated by isoproterenol. Lastly, we identified a subpopulation of nestin-immunoreactive cells in the normal rat heart that coexpressed cardiac progenitor cell markers Nkx-2.5 and GATA-4. This subpopulation of nestin/Nkx-2.5/GATA-4 cells may represent the progenitor pool that differentiates to a nestin(+) cardiac myocyte-like cell following an ischemic insult. Key words: nestin, isoproterenol, cardiac myocyte, cardiac progenitor, necrosis

Le séquençage du génome humain, il y a maintenant 12 ans, a mis en lumière la complexité des mécanismes des processus nucléaires tels que la transcription, la réplication ou l'organisation de la chromatine. Depuis, afin de mieux comprendre ces processus, un ensemble sans cesse croissant de données sur le noyau cellulaire a été produit et mis en ligne par un nombre important de laboratoires de par le monde. Ces données sont à la fois d'une richesse extraordinaire et d'une complexité embarrassante. Dans cette thèse, nous mettons à profit l'ensemble de ces données afin de mieux comprendre les déterminants nucléaires du programme spatio-temporel de réplication. Pour cela nous utilisons pas moins d'une centaine de profils épigénétiques ChiP-seq le long des chromosomes humains et dans diverses lignées cellulaires pour caractériser la structure primaire de la chromatine. Nous démontrons, à l'aide d'outils issus des statistiques multivariées, que l'immense complexité potentielle de ces jeux de données peut être réduite à quatre états chromatiniens principaux et ce dans toutes les lignées cellulaires somatiques étudiées. Cette classification simple, robuste et néanmoins complète est un excellent point d'appui pour l'étude de la réplication. Les quatre états principaux de chromatine sont répliqués à des moments distinct de la phase S (leur " timing " de réplication est différent) et ont un contenu en gènes drastiquement différents. Leur répartition spatiale le long du génome est structurée et est particulièrement visible dans les domaines où le " timing " de réplication dessine un U comme signature de l'existence d'un gradient de polarité des fourches de réplication. Ces U-domaines de la taille du Mpb recouvrent 50% du génome humain et les quatre états chromatiniens principaux se succèdent du bord au centre de ces U-domaines. Les mêmes techniques statistiques appliquées au cas d'une lignée embryonnaire révèlent aussi l'existence de quatre états principaux de chromatine mais de nature différente. La classification en quatre états s'avèrent alors très utile pour comparer l'épigénétique d'une lignée somatique à celle d'une lignée embryonnaire. Aussi, les spécificités du programme de réplication embryonnaire sont mises en rapport avec les spécificités de l'organisation de la chromatine dans cette lignée cellulaire. En particulier, notre étude révèle le rôle majeur de l'histone variant H2AZ dans la pluripotence.

Les modifications post-transcriptionnelles de l’ARN messager (ARNm), comme l’épissage alternatif, jouent un rôle important dans la régulation du développement embryonnaire, de la fonction cellulaire et de l’immunité. De nouvelles évidences révèlent que l’épissage alternatif serait également impliqué dans la régulation de la maturation et de l’activation des cellules du système hématopoïétique. Le facteur hnRNP L a été identifié comme étant le principal régulateur de l’épissage alternatif du gène codant pour le récepteur CD45 in vitro. Le récepteur CD45 est une tyrosine phosphatase exprimée par toutes les cellules du système hématopoïétique qui contrôle le développement et l’activation des lymphocytes T. Dans un premier temps, nous avons étudié la fonction du facteur hnRNP L dans le développement des lymphocytes T et dans l’épissage de l’ARNm de CD45 in vivo en utilisant des souris dont le gène de hnRNP L a été supprimé spécifiquement dans les cellules T. La délétion de hnRNP L dans les thymocytes résulte en une expression aberrante des différents isoformes de CD45 avec une prédominance de l'isoforme CD45RA qui est généralement absent dans le thymus. Une conséquence de la délétion de hnRNP L est une diminution de la cellularité du thymus causée par un blocage partiel du développement des cellules pré-T au stade DN4. Cette réduction du nombre de cellules dans le thymus n’est pas liée à une hausse de la mort cellulaire. Les thymocytes déficients pour hnRNP L démontrent plutôt une prolifération augmentée comparée aux thymocytes sauvages due à une hyper-activation des kinases Lck, Erk1/2 et Akt. De plus, la délétion de hnRNP L dans le thymus cause une perte des cellules T en périphérie. Les résultats des expériences in vitro suggèrent que cette perte est principalement due à un défaut de migration des thymocytes déficients pour hnRNP L du thymus vers la périphérie en réponse aux chimiokines. L’épissage alternatif de CD45 ne peut expliquer ce phénotype mais l’identification de cibles par RNA-Seq a révélé un rôle de hnRNP L dans la régulation de l’épissage alternatif de facteurs impliqués dans la polymérisation de l’actine. Dans un second temps, nous avons étudié le rôle de hnRNP L dans l’hématopoïèse en utilisant des souris dont la délétion de hnRNP L était spécifique aux cellules hématopoïétiques dans les foies fœtaux et la moelle osseuse. L’ablation de hnRNP L réduit le nombre de cellules progénitrices incluant les cellules progénitrices lymphocytaires (CLPs), myéloïdes (CMPs, GMPs) et mégakaryocytes-érythrocytaires (MEPs) et une perte des cellules hématopoïétiques matures. À l’opposé des cellules progénitrices multipotentes (MPPs) qui sont affectées en absence de hnRNP L, la population de cellules souches hématopoïétiques (HSCs) n’est pas réduite et prolifère plus que les cellules contrôles. Cependant, les HSCs n’exprimant pas hnRNP L sont positives pour l'Annexin V et expriment CD95 ce qui suggère une mort cellulaire prononcée. Comme pour les thymocytes, une analyse par RNA-Seq des foies fœtaux a révélé différents gènes cibles de hnRNP L appartenant aux catégories reliées à la mort cellulaire, la réponse aux dommages à l’ADN et à l’adhésion cellulaire qui peuvent tous expliquer le phénotype des cellules n’exprimant pas le gène hnRNP L. Ces résultats suggèrent que hnRNP L et l’épissage alternatif sont essentiels pour maintenir le potentiel de différenciation des cellules souches hématopoïétiques et leur intégrité fonctionnelle. HnRNP L est aussi crucial pour le développement des cellules T par la régulation de l’épissage de CD45 ainsi que pour leur migration. / Post-transcriptional modifications of pre-mRNA by alternative splicing are important for cellular function, development and immunity. New evidence reveals that alternative splicing is implicated in the regulation of maturation and activation of hematopoietic cells. HnRNP L has been identified as the main regulator of alternative splicing of CD45 in vitro. The receptor tyrosine phosphatase CD45, which is expressed on all hematopoietic cells, is known for its role in the development and activation of T cells. First, we have investigated the function of hnRNP L in T cell development and CD45 pre-mRNA splicing in vivo using T cell specific deletion of hnRNP L in mice. The hnRNP L deletion results in aberrant expression of CD45 isoforms, predominantly CD45RA, which is usually absent from the thymus. Ablation of hnRNP L results in a partial block in pre-T cell development at the DN4 stage. This reduction in thymic cellularity is not due to an increase in cell death. In fact, hnRNP L deficient thymocytes demonstrate accelerated proliferation compared to wild-type cells due principally to a hyper-activation of the kinases Lck, Erk1/2 and Akt. Moreover, hnRNP L deletion results in a loss of peripheral T cells. In vitro studies suggest that this loss of peripheral cells is caused by a defect in response to chemokine signals. Since CD45 pre-mRNA splicing cannot explain this phenotype, the identification of hnRNP L targets by RNA-Seq has shown that hnRNP L plays a role in the regulation of alternative splicing of factors involved in actin polymerization. Secondly, we studied the role of hnRNP L in hematopoiesis using knockout mice in which hnRNP L is conditionally deleted specifically in fetal liver and bone marrow hematopoietic cells. Ablation of hnRNP L reduces the number of cell lineage committed progenitors including the common lymphoid progenitors (CLPs), common myeloid and granulocyte progenitors (CMPs, GMPs) and the megakaryocyte-erythrocyte progenitors (MEPs) as well as the mature hematopoietic cells. In contrast to multipotent progenitors (MPPs) that are affected by the absence of hnRNP L, the hematopoietic stem cell (HSC) population is not reduced. In fact, HSCs from hnRNP L deleted mice demonstrate increased cell cycling. However, hnRNP L deficient HSCs express high levels of Annexin V and CD95, which suggests an increased cell death. As for the thymus, a RNA-Seq analysis of fetal livers revealed different targets of hnRNP L among gene categories related to cell death, DNA damage responses and cell adhesion that may explain the phenotype observed in the hnRNP L deficient HSCs. These results suggest that hnRNP L and alternative splicing are essential for the survival and maintenance of the differentiation potential of HSCs. HnRNP L is also crucial for the development of T cells by regulating both their migration and the splicing of CD45.