Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. [104]-117. Publié aussi en version électronique.

La chromatine est l'assemblage du matériel génétique, l'ADN et de protéines appelées histones. En plus de leur fonction d'entreposage du génome, ces dernières régulent l'accessibilité de l'ADN aux divers facteurs de régulation. Le variant d'histone H2A.Z est incorporé autour des promoteurs réprimés chez Saccharomyces cerevisiae. Ce variant semble impliqué dans la préparation des gènes réprimés. Cette préparation permet une expression rapide de ces gènes selon les conditions régulant leur activation. Bien qu'il soit essentiel à la viabilité chez les eucaryotes supérieurs, la délétion du gène HTZ1 n'est pas létale chez la levure. Celle-ci engendre cependant plusieurs phénotypes sévères, dont un ralentissement du cycle cellulaire et une sensibilité accrue à divers agents pharmacologiques. Par exemple, la caféine entraîne un arrêt en phase G1 chez le mutant. Cet arrêt correspond au point de contrôle du cycle cellulaire le plus important, le point de départ (START). Il est régulé de façon très stricte par la croissance et la taille des cellules. Lorsque toutes les conditions prolifératives sont réunies, une cascade positive active la cycline-kinase Cdc28 couplée à la cycline Cln3. Celles-ci phosphorylent l'inhibiteur (Whi5) du complexe de facteur de transcription responsable de l'induction des cyclines de la phase G1. Ce complexe, SBF, est normalement déjà lié aux promoteurs de ces cyclines et prépare le gène à une induction forte et rapide au moment opportun.

La famille des protéines IMPs (IGF2 mRNA binding proteins) compte trois membres IMP1, 2 et 3. Les IMPs participent au développement embryonnaire. IMP1 et IMP3 sont considérées comme des protéines oncofoetales. En effet, malgré leur faible expression dans les tissus adultes, elles se retrouvent fortement surexprimées dans des cellules tumorales. Malgré la forte homologie entre les membres de la famille, les IMPs présentent des différences fonctionnelles qui restent très mal comprises jusqu’à présent. De nombreuses études montrent que la protéine IMP3 est très abondante dans de nombreux cancers tels que les carcinomes utérin, rénal, pulmonaire, les hépatocarcinomes et les rhabdomyosarcomes. Ces dernières années, IMP3 est devenu un marqueur de mauvais pronostique pour les patients atteins de cancer. Au cours de ma thèse j’ai principalement travaillé sur une lignée cellulaire de rhabdomyosarcomes (RMS). Les RMS sont des tumeurs principalement pédiatriques mais qui peuvent survenir à tout âge. En outre, la moitié des patients atteints des RMS meurent dans l'année suivant leur rechute et 90% des patients meurent dans les cinq ans suivant leur rechute. De nouvelles approches thérapeutiques sont absolument nécessaires. Mon sujet de thèse consiste à comprendre par quels mécanismes moléculaires les IMPs participent au processus oncogénique des RMS embryonnaires (eRMS). Pour cela, je me suis intéressée à la régulation des cyclines par les IMPs. Dans le cadre de mon projet, j’ai étudié l’effet des IMPs sur trois cyclines différentes : D1, D3 et G1. J’ai montré qu’IMP3, à la différence des deux autres, est capable de contrôler l’expression des cyclines D1, D3 et G1 dans les eRMS, ainsi que dans huit autres lignées de cancer humain différentes. Cette régulation a également des effets sur le cycle cellulaire des eRMS, expliquant l’importance d’IMP3 dans les cancers. Par diverses approches biochimiques, j’ai démontré que, sur les trois IMPs, seule IMP3 est très enrichie dans le noyau des eRMS, dans lequel elle forme des complexes avec les ARNm des CCND1, D3 et G1. Les différents résultats obtenus suggèrent un modèle selon lequel ces interactions au sein du noyau semblent indispensables à la régulation de la traduction des trois cyclines en protégeant leurs ARNm du complexe de silencing RISC (RNA induced silencing complex) et constituent donc la clé du mécanisme par lequel IMP3 contrôle la prolifération des cellules cancéreuses. / RNA-binding proteins of the IMP family (IGF2 mRNA-binding proteins 1-3) are key post-transcriptional regulatory factors of gene expression. They are known to control cell motility, adhesion, and proliferation. In our previous work, we show that all three IMP proteins can directly bind the mRNAs of cyclins D1, D3, and G1 (CCND1, D3, and G1) in vitro. Nevertheless, only IMP-3 regulates their expression in a significant manner in vivo, thus controlling proliferation of a number of human cancer cell lines. Importantly, the nuclear localization of IMP-3 is essential for the post-transcriptional regulation of the expression of CCND1, CCND3, and CCNG1 (CCNs). To elucidate the molecular mechanisms of IMP-3- specific regulation, we have identified its protein partners in human embryonic rhabdomyosarcoma (RMS) cells. We now show that in the nucleus and in the cytoplasm, IMP-3 interacts with a number or RNA-binding nucleocytoplasmic proteins, including DHX9, PTBP1, NF90, NF110, HNRNPA1, HNRNPA2/B1 and HuR. These IMP-3 partners have a dramatic impact on the protein levels of the cyclins. Interestingly, the decrease of CCNs protein synthesis in IMP-3 depleted cells can be fully reversed by down-regulating the key proteins of RNAi machinery, such as AGO2 and GW182. These findings suggest that IMP-3- dependent RNP complexes pre-assembled in the nucleus can protect their target mRNAs from cytoplasmic RNAi-dependent repression in human cancer cells.

Thèse doctorat : Stratégies d'exploitation des fonctions biologiques : Lille 1 : 2003. / Articles en anglais reproduits dans le texte. N° d'ordre (Lille 1) : 3331. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 120-129 et à la suite des articles.

Thèse doctorat : Sciences du Vivant. Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie : Strasbourg 1 : 2006. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 20 p.

La chromatine est l'assemblage du mat??riel g??n??tique, l'ADN et de prot??ines appel??es histones. En plus de leur fonction d'entreposage du g??nome, ces derni??res r??gulent l'accessibilit?? de l'ADN aux divers facteurs de r??gulation. Le variant d'histone H2A.Z est incorpor?? autour des promoteurs r??prim??s chez Saccharomyces cerevisiae. Ce variant semble impliqu?? dans la pr??paration des g??nes r??prim??s. Cette pr??paration permet une expression rapide de ces g??nes selon les conditions r??gulant leur activation. Bien qu'il soit essentiel ?? la viabilit?? chez les eucaryotes sup??rieurs, la d??l??tion du g??ne HTZ1 n'est pas l??tale chez la levure. Celle-ci engendre cependant plusieurs ph??notypes s??v??res, dont un ralentissement du cycle cellulaire et une sensibilit?? accrue ?? divers agents pharmacologiques. Par exemple, la caf??ine entra??ne un arr??t en phase G1 chez le mutant. Cet arr??t correspond au point de contr??le du cycle cellulaire le plus important, le point de d??part (START). Il est r??gul?? de fa??on tr??s stricte par la croissance et la taille des cellules. Lorsque toutes les conditions prolif??ratives sont r??unies, une cascade positive active la cycline-kinase Cdc28 coupl??e ?? la cycline Cln3. Celles-ci phosphorylent l'inhibiteur (Whi5) du complexe de facteur de transcription responsable de l'induction des cyclines de la phase G1. Ce complexe, SBF, est normalement d??j?? li?? aux promoteurs de ces cyclines et pr??pare le g??ne ?? une induction forte et rapide au moment opportun.

Les protéines se liant à l’ARN de la famille IMP sont les protéines oncofoetales conservées, qui régulent le transport, la stabilité et la traduction de plusieurs ARNm cibles. Les IMPs sont impliqués dans la tumorigenèse et dans le développement embryonnaire par le contrôle de la prolifération cellulaire, la différenciation, la migration, la polarisation et d`autres processus cellulaires. IMP-3 est difficilement détectable dans des tissus adultes normaux, mais il est surexprimé dans les nombreux cancers, où il a été caractérisé comme un marqueur d’agressivité et de la croissance tumorale rapide, ainsi que d’un pronostic défavorable pour les patients. Dans notre étude, nous avons utilisé une lignée cellulaire RD de rhabdomyosarcome (RMS), où IMPs étaient initialement décrits comme des protéines régulatrices de l`ARNm de IGF-2. Nous avons essayé d'élucider le mécanisme par lequel IMP3 régule l’expression des cyclines D1 et D3, contribuant ainsi à la compréhension des processus oncogéniques dans les RMS et autres cancers.Nous avons montré que IMP3 régule l'expression des cyclines D1 et D3 d'une manière significative in vivo. Nous avons également démontré, qu'en absence de IMP3, les ARNm des cyclines sont exportés vers le cytoplasme et s’associent avec les polyribosomes, mais ne sont pas traduits. En outre, l'inhibition d`IMP3 n'a pas d'influence sur la stabilité des ARNm des cyclines. Nous démontrons que dans des cellules cancéreuses humaines, IMP3 interagit avec plusieurs protéines se liant à l'ARN, et que nombre de ces protéines a un effet sul l’expression des cyclines, ce que suggère l'existence d'un complexe régulateur multiprotéique sur les 3'UTR des cyclines D1 et D3. Nos résultat montrent que l'inhibition de deux protéines clés de RNA-induced silencing complex (RISC) (AGO2 et GW182/TNRC6), rétablit les niveaux d'expression des cyclines D1 et D3, qui ont été considérablement diminués en l’absence d’IMP3 ou de ses partenaires protéiques ILF3/NF90 et PTBP1. Nous concluons que les complexes d`IMP3 et RISC peuvent concourir pour la régulation des ARNm des cyclines. Nous avons également identifié les miARNs qui peuvent être impliqués dans ce processus, ainsi que les domaines fonctionnellement importants dans les 3 'UTR des cyclines, où se passe la competition entre les complexes d’IMP-3 et RISC. Nos résultats sont compatibles avec l'existence de IMP3 - contenant complexe multiprotéique, qui est associé à 3'UTRs des cyclines et régule leur traduction en les protégeant contre la répression traductionnelle par miRISC. / RNA-binding proteins of the IMP family (IGF2 mRNA-binding proteins 1-3) are conserved oncofetal proteins, regulating transport, stability and decay of multiple mRNAs. IMPs are involved in embryonic developement and tumorigenesis by controlling cell proliferation, differentation, migration, polarization and many other important aspects of cell function. IMP-3 is hardly detectable in normal adult tissues, but is overexpressed in many cancers, where it has been reported as a marker of tumor aggressiveness, rapid growth, and bad prognosis for patients. In our research we utilized a rhabdomyosarcoma (RMS) cell line RD, where IMPs were first described as IGF-2 mRNA regulating proteins. We aimed to elucidate the mechanism by which IMP3 regulates the expression of cyclins D1 and D3, thereby contributing to the understanding of oncogenic processes in RMS.In this study, we show that IMP3 regulates the expression of cyclin D1 and D3 in a significant manner in vivo. We also demonstrate that in the absence of IMP3, the mRNAs of the cyclins are exported to the cytoplasm and associated with polyribosomes, but not translated. IMP3 inhibition does not influence the stability of cyclin mRNAs. We demonstrate that in human cancer cells, IMP3 interacts with multiple RNA-binding proteins, and that a number of these IMP-3 partners impacts on the expression of cyclins D1 and D3. These observations suggest the existence of a regulatory IMP-3 containing RNP complex on the 3’UTR of mRNAs of cyclin D1 and D3. Our results show that an inhibition of two key proteins of RNA-induced silencing complex (RISC) (AGO2 and GW182/TNRC6) rescues the expression of cyclin D1 and D3 proteins, which is significantly decreased in the absence of IMP3 or its protein partners ILF3/NF90 and PTBP1. Therefore, IMP3 and RISC complexes can compete for cyclin mRNAs translational repression/activation. We also identified a number of miRNAs that can be involved in this process, and characterized functionally important regions within 3’ UTRs of the cyclins, where the competition between IMP-3 and RISC complexes takes place. Our results are consistent with the existence of IMP3 - containing multiprotein complex, which is associated with 3’UTRs of the cyclins and regulates their translation by protecting them from miRISC-dependent translational repression.

Chez les Vertébrés, la moelle épinière se développe à partir de la région postérieure de la plaque neurale. La plaque neurale se ferme progressivement pour donner la gouttière puis le tube neural au cours de l'allongement antéro-postérieur de l'embryon. Les précurseurs neuraux sont soumis à l'action de morphogènes comme Sonic Hedgehog (Shh) au niveau de la gouttière neurale. La protéine Shh qui est sécrétée par les structures ventrales de la gouttière et du tube neural contrôle à la fois la prolifération et la spécification des précurseurs neuraux ventraux. Si les mécanismes moléculaires qui mènent à la spécification neuronale commençaient à être bien connus, les bases moléculaires de l'action proliférative de Shh restaient à élucider. <br />Pour comprendre comment Shh contrôle la prolifération dans l'ébauche de moelle épinière j'ai utilisé l'embryon de poulet comme modèle d'étude. J'ai observé que deux régulateurs du cycle cellulaire : Cycline D1 et CDC25B sont exprimés dans la partie ventrale de la gouttière neurale. Les Cyclines D sont connues pour leur rôle dans le couplage des signaux extracellulaires avec la progression des cellules en phase G1 du cycle. La phosphatase CDC25B est connue pour promouvoir la transition G2/M. J'ai démontré par des expériences de perte et de gain de fonction que l'expression de Cycline D1 et de CDC25B est régulée par la voie de signalisation Shh dans la partie ventrale de la gouttière neurale. L'inhibition de la voie dans le tube neural entraîne un blocage des cellules en phase G1 et à la transition G2/M. La surexpression de Cycline D1 dans le tube neural favorise la prolifération cellulaire au détriment de la différenciation neuronale. Ces données suggèrent donc que Shh pourrait maintenir en prolifération certaines populations de précurseurs neuraux par l'activation de la Cycline D1. Ce travail a donc permis l'identification de Cycline D1 et CDC25B comme des cibles de Shh. Il suggère que Shh agit positivement sur la prolifération à deux phases du cycle cellulaire : la progression en G1 et la transition G2/M. Le contrôle de la progression en G1 pourrait servir à maintenir certains précurseurs en prolifération, la signification du contrôle à la transition G2/M reste à être déterminé. Cette étude nous permet de mieux comprendre par quels mécanismes la voie de signalisation Shh va coordonner la prolifération avec la spécification dans le tube neural.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Lille 1 : 2006. / N° d'ordre (Lille 1) : 3905. Résumé. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 251-271.

Pendant l'ovogenèse, l'ovocyte synthétise et emmagasine de nombreux ARNm maternels dans un état de traduction inactive. Ils sont traduits pendant la maturation et le développement embryonnaire grâce à la polyadénylation cytoplasmique, qui est régulée par des éléments spécifiques localisés dans leur 3' UTR. Les expériences présentées dans cette thèse ont été menées chez l'ovocyte bovin afin de mieux comprendre la régulation de la traduction par la polyadénylation cytoplasmique d'ARNm maternels. En étudiant l'ARNm de la cycline Bl, nous avons démontré que la polyadénylation cytoplasmique et l'initiation de la traduction peut survenir avant la maturation in vitro de l'ovocyte. Nous avons ensuite identifié et caractérisé un nouveau gène de l'ovocyte bovin nommé OOSPI (oocyte-secreted protein 1), qui est exprimé sous deux variants d'épissage : OOSPI vl (variant 1); et OOSPI_v2 (variant 2). Les transcrits de ce gène sont présents en grande quantité dans les ovocytes immatures (GV) et sont dégradés graduellement pendant la maturation et le développement, sans être exprimés à nouveau suite à l'activation du génome embryonnaire. Nous avons démontré que le gène OOSPI est un marqueur ovocyte-spécifique et que l'ARNm OOSPI vl est un marqueur de compétence au développement. L'étude de l'état de polyadénylation de l'ARNm OOSPI vl a permis de découvrir que sa queue poly(A) est longue dans les ovocytes en GV, allongée dans le zygote et raccourcie dans l'embryon au stade 8 cellules. Ce profil de polyadénylation est similaire à celui d'autres ARNm maternels ovocytaires possédant un CPE de type embryonnaire (eCPE) dans leur 3' UTR, comme celui de l'ARNm OOSP1 vl. Nous n'avons pu étudier l'initiation de la traduction de l'ARNm OOSPI vl puisque la protéine OOSPI vl est déjà présente dans les ovocytes immatures et matures (Mil), sous trois masses moléculaires différentes. La forme protéique de faible masse moléculaire disparaît complètement en fonction du temps après 18 h de fécondation in vitro. Seule la forme protéique de masse moyenne est encore présente dans les blastocystes. Nous avons montré que l'ARNm OOSPI vl et la protéine qu'il code sont finement régulés lors de la fécondation et du développement embryonnaire. / During oogenesis, the oocyte synthesizes and stores numerous maternal mRNA in a translational inactive state. Their translation is linked to cytoplasmic polyadenylation during maturation and embryo development and is driven by specific elements in their 3' UTR. The experiments presented in this thesis were conducted in the bovine oocyte to better understand translation regulation of maternal mRNA by cytoplasmic polyadenylation. With the study of cyclin Bl mRNA, we demonstrated that cytoplasmic polyadenylation and translation initiation can occur before in vitro maturation of the oocyte. We then identified and characterized a novel bovine oocyte gene named OOSP1 (oocyte-secreted protein 1), that is expressed under two splicing variants : OOSP1 vl (variant 1); and OOSPlv2 (variant 2). These transcripts are highly present in immature (GV) oocytes and are gradually depleted during maturation and development, without being reexpressed following embryonic genome activation. We showed that the OOSP1 gene is an oocyte-specific marker and that OOSPlvJ mRNA is a marker for developmental competence. The study of OOSPlvl mRNA polyadenylation status showed that its poly(A) tail is long in GV stage oocytes, elongated in zygotes and shortened in 8-cell embryos. This polyadenylation pattern is similar to the ones of other oocyte maternal mRNA bearing an embryonic type CPE (eCPE) in their 3' UTR, as the one present in OOSPlvl mRNA. We were not able to study OOSPlvl mRNA translation initiation since OOSPljvl protein was already present, in three different molecular masses, in immature and mature (Mil) oocytes. The low molecular mass protein form disappears in a time-dependant manner after 18 h of in vitro fertilization and only the medium molecular mass protein form is still present in blastocysts. We demonstrated that OOSP1 vl mRNA and its encoded protein are finely regulated during fertilization and embryo development.