Pendant longtemps, la chromatine a été uniquement décrite comme un moyen de compacter près de deux mètres d’ADN dans un noyau de quelques micromètres de diamètre. On sait aujourd’hui que la chromatine représente en fait un élément majeur de régulation de toutes les fonctions nucléaires impliquant l’ADN. Dans le contexte de dommages de l’ADN induits par irradiations UV, la chromatine endommagée subit une décondensation rapide et transitoire qui l’amène à occuper un volume 1,5 fois plus grand que son volume initial. Cette relaxation chromatinienne est associée à une plus grande accessibilité de l’ADN. Néanmoins, le lien entre ces deux effets découlant de la présence de dommages, n’a pas été établi, ni caractérisé. En couplant l’imagerie de cellules vivantes à l’induction de dommages ciblés au sein de noyaux cellulaires par micro-irradiation laser, ces travaux ont permis de mettre en évidence le rôle majeur de PARP1 dans la réponse chromatinienne aux dommages de l’ADN. En effet, certaines conclusions contradictoires présentes dans la littérature scientifique concernant l’action de PARP1 sur la chromatine ont été réconciliées en démontrant que PARP1 seul peut se lier à la chromatine et entraîner une plus forte compaction de celle-ci, tandis que son activité catalytique de PARylation va, quant à elle, conduire à une décompaction de la structure chromatinienne. Cette étude s’est aussi intéressée à la dynamique particulière de l’histone H1 suite aux dommages de l’ADN. En effet, celui-ci est rapidement exclu des zones de dommages par un mécanisme encore inconnu, et les éléments apportés ici suggèrent que H1 pourrait jouer un rôle dans la décondensation de la chromatine suite aux dommages de l’ADN. Pour finir, des techniques de photo-perturbation et de spectroscopie de corrélation de fluorescence ont été employées pour comprendre et caractériser l’environnement moléculaire que constitue la chromatine endommagée et décondensée. Bien qu’une augmentation significative des interactions entre la chromatine et certains de ses partenaires d’interactions soit observée au sein des zones endommagées, aucun changement en termes d’encombrement moléculaire n’a pu être mis en évidence à ce niveau qui pourrait expliquer une plus grande accessibilité de l’ADN. / For a long time, chromatin was only described as a mean to fit the two-meters long DNA molecule into a nucleus of only a few microns. It is admitted today that chromatin actually represents a key element in the regulation of all nuclear functions dependent on DNA. In the context of UV-induced DNA damage, chromatin undergoes a rapid and transient relaxation which leads to an expansion of the damaged area to 1.5 times its original size. While this chromatin response to damage is associated with a higher DNA accessibility, the link between those two phenomena, as well as the mechanisms driving them, are still poorly understood. Using live-cell imaging and laser micro-irradiation to induce DNA damage on specific nuclear areas, this work allowed to gain hindsight on the predominant role played by PARP1 in the DNA damage-induced chromatin relaxation. Indeed, showing that PARP1 at DNA damage sites can both induce chromatin compaction through its recruitment at DNA breaks or chromatin decondensation through its PARylation activity helped reconcile its apparent opposite effects described in the literature. A focus was also made on the linker histone H1, as it displays a peculiar behavior upon DNA damage, being rapidly released from the site of DNA lesions. Even if the driving force behind H1 release from damaged chromatin areas has not been identified yet, its behavior suggests that H1 might play a part in chromatin relaxation or in increasing DNA accessibility upon DNA damage. Lastly, combining photo-activation techniques and fluorescence correlation spectroscopy, experiments were performed in order to understand the physical environment that damaged, relaxed chromatin constitutes. We report here that, while enhanced binding of random DNA binding factors is observed in the damaged chromatin area, no significant change is observed in the macromolecular crowding levels that could potentially explain this enhanced binding, as well as a higher DNA accessibility.

Chez l’Homme, les succès de la fécondation et d’un développement embryonnaire aboutissant à la naissance d’un enfant en bonne santé résident principalement dans la qualité des cellules reproductrices. Les dommages oxydants de l’ADN spermatique sont une cause majeure d’infertilité masculine. Afin de permettre une prise en charge thérapeutique optimale et adaptée, j’ai tout d’abord mis au point et validé un test diagnostique de l’oxydation de l’ADN spermatique par immunodétection du 8-hydroxy-2'-desoxyguanosine (8-OHdG), adduit majeur de l'oxydation nucléaire. Ce travail de thèse a déterminé, pour la première fois, un seuil d’oxydation de l’ADN spermatique en relation avec les paramètres conventionnels spermatiques. Dans un second temps, je me suis focalisée sur les atteintes de la chromatine et de l’ADN spermatique les plus fréquentes en cas d’infertilité masculine, à savoir les anomalies de condensation de la chromatine, la fragmentation et l’oxydation de l’ADN spermatique. Une corrélation entre l’oxydation de l’ADN, tout particulièrement la moyenne d’intensité de fluorescence, et le pourcentage de spermatozoïde fragmenté a été mise en évidence. Pour objectiver l’impact de ces dommages nucléaires spermatiques en pratique clinique, j’ai étudié, après cryopréservation, les effets bénéfiques d’une supplémentation en hypotaurine des milieux de sélection et de congélation/décongélation des échantillons. Une baisse de la cryocapacitation et du pourcentage de spermatozoïde fragmenté et décondensé ont été retrouvées ainsi qu’une amélioration de la vitalité et de la mobilité progressive spermatique. Enfin, comme le spermatozoïde a pour but ultime de participer à la genèse d’un nouvel individu, j’ai mis en évidence que la fragmentation et l’oxydation de l’ADN spermatique avaient un impact à des moments clés de la cinétique du développement embryonnaire précoce suite à une ICSI sans pour autant modifier l’obtention de blastocystes de bonne qualité. Ce travail de thèse a permis de mieux comprendre la physiopathologie de l’infertilité masculine et de mettre en évidence de nouveaux biomarqueurs spermatiques en lien avec un développement embryonnaire normal. / In humans, the success of fertilization and embryonic development leading to the birth of ahealthy child lies mainly in the quality of reproductive cells. Oxidative damage to sperm DNAis a major cause of male infertility. In order to provide optimal and appropriate therapeuticmanagement, I first developed and validated a diagnostic test for sperm DNA oxidation byimmunodetection of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG), a major adduct of nuclearoxidation. This thesis work determined, for the first time, a threshold for the oxidation ofsperm DNA in relation to conventional sperm parameters. In a second step, I focused on themost common chromatin and sperm DNA disorders in male infertility, namely chromatincondensation anomalies, sperm DNA fragmentation and oxidation. A correlation betweenDNA oxidation, particularly the mean fluorescence intensity, and the percentage offragmented sperm was found. To objectify the impact of this nuclear sperm damage inclinical practice, I studied, after cryopreservation, the beneficial effects of hypotaurinesupplementation to the selection and freeze/thaw media of seed samples. A decrease incryocapacitation and the percentage of fragmented and decondensed sperm has beenfound, as well as an improvement in sperm vitality and progressive mobility. Finally, sincethe ultimate goal of the sperm cells is to participate in the genesis of a new individual, I haveshown that the fragmentation and oxidation of sperm DNA has an impact at key moments inthe kinetics of early embryonic development following ICSI without modifying the obtainingof good quality blastocysts. This thesis work has led to a better understanding of thepathophysiology of male infertility and the identification of new sperm biomarkers related tonormal embryonic development.