Les transposases sont des enzymes qui reconnaissent des séquences spécifiques sur l'ADN aux bornes des transposons (éléments à transposer) et catalysent des réactions de coupure et de transfert de brins. La mobilité des transposons entraîne la plasticité des génomes, et dans certains cas, l'exaptation de gènes de transposons contribue à l'émergence de nouvelles fonctions cellulaires. La paramécie est un modèle eucaryote unicellulaire extraordinaire pour étudier le rôle des transposases domestiquées de PiggyBac (nommées PiggyMac et PiggyMac-like) dans le réarrangement programmé de son génome. Ces dernières contribuent à l'assemblage de son génome somatique au cours du cycle sexuel. Les principaux axes de ce projet se sont centrés sur l’étude structurale de la transposase PiggyBac (issue de Trichoplusia ni) et une étude d’interaction avec des séquences particulières de son transposon. Ainsi qu’une étude structurale de la transposase domestiquée PiggyMac chez la paramécie.La première structure obtenue (domaine riche en cystéine de la transposase PiggyBac) montre une structuration en doigt de zinc de type PHD-RING. Il a été démontré in vivo et in vitro l’importance du domaine riche en cystéines (CRD) de PiggyBac pour une activité d’excision et d’intégration du transposon PiggyBac. Nous avons pu mettre en évidence que le CRD de PiggyBac cible des séquences spécifiques d’ADN qui sont localisées dans les séquences TIR (Terminal Inverted Repeat) gauche et droite du transposon. Grâce aux résultats issus de la RMN, des modèles de complexes protéine-ADN ont pu être établis.Concernant PiggyMac (transposase PiggyBac domestiquée), son domaine riche en cystéines et histidines a pu être produit doublement marqué (15N et 13C) dans E.coli. Des études structurales en RMN et l'utilisation d'un programme de modélisation moléculaire CYANA ont permis d’accéder à la structure tridimensionnelle de ce domaine.Nous montrons que celui-ci se replie en doigt de zinc entrelacé qui lie deux ions zinc avec un total de huit histidines et cystéines (résultat en cours de publication). La configuration de ce doigt de zinc est différente de celui de PiggyBac et même nouveau dans la littérature concernant ce peptide. Cette étude a permis de mettre en évidence un nouveau type de doigt de zinc. / Transposases are enzymes that recognize specific DNA sequences across transposons (elements to transpose) and catalyze cleavage and transfer reactions strands. The mobility of transposons causes the genome plasticity, and in some cases, the transposon gene exaptation contributes to the emergence of new cellular functions. Paramecium is an extraordinary unicellular eukaryotic model to study the role of transposases domesticated PiggyBac (named PiggyMac and PiggyMac-like) in the programmed rearrangement of its genome. These contribute to the assembly of the somatic genome during sexual cycle. The main axes of this project have focused on the structural study of the transposase PiggyBac (derived from Trichoplusia ni) and an interaction study with particular sequences of the transposon. And a structural study of the transposase domesticated PiggyMac in Paramecium.The first structure obtained (cysteine-rich domain of the transposase PiggyBac) shows a structure in PHD-RING-type zinc finger. It has been demonstrated in vivo and in vitro the importance of the cysteine-rich domain (CRD) of PiggyBac for excision activity and integration of the transposon PiggyBac. We were able to show that the CRD PiggyBac target specific DNA sequences that are located in the TIR sequences (Inverted Terminal Repeat) left and right of the transposon. Thanks to the NMR results, protein-DNA complexes models were established.Regarding PiggyMac (PiggyBac domesticated transposase), its cysteine ​​and histidine rich domain has been doubly labeled product (15N and 13C) in E. coli. NMR structural studies and the use of a CYANA molecular modeling program allowed to access the three-dimensional structure of this domain.We show that it folds into interlaced zinc finger that binds two zinc ions with a total of eight histidine and cysteine ​​(results being published). The configuration of this zinc finger is different from that of PiggyBac and even new in the literature concerning this peptide. The study highlighted a new type of zinc finger.

Le phénomène dit de domestication moléculaire qui a été rapporté pour certains transposons à ADN a abouti à la formation de néogènes qui codent des protéines potentiellement impliquées dans la stabilité du génome de part une activité recombinase. L’objectif de ce travail est d’étudier l’expression de 23 recombinases néogéniques d’intérêt dérivées de transpsons à ADN dans une série de cancers colorectaux. Nous avons fabriqué de nouveaux anticorps performants pour l’étude en western blot et en immunofluorescence de l’expression du gène SETMAR qui code pour la protéine Metnase dans des lignées cancéreuse différentes et dans des tissus du côlon tumoraux et normaux. Nos résultats démontrent que la vaccination d’ADN avec la formulation utilisée est une méthode qui donne de meilleurs résultats que l'injection de peptide ou protéines purifiées. Nous avons observé une expression de la protéine metnase dans des lignées cancéreuses de cancer du côlon, de leucémie et de cancer du sein. Le niveau d’expression de cette protéine Metnase dans le cancer du côlon semble être associé au statut MSI ce qui suggère un rôle de cette protéine dans les mécanismes de carcinogenèse et de progression tumorale. / During a phenomena known as molecular domestication has been reported for some DNA transposons leading to the formation of Neogenes which encode proteins potentially involved in the genome stability. The objective of this work is to study the expression of 23 neogenic recombinases of interest derived from DNA transpsons in a series of frozen colorectal cancers. We have manufactured new effective antibodies for the study of the expression of SETMAR gene which encode Metnase protein in different cancer cell lines and tissues of colon tumoral and normal by the method of Western blot and immunofluorescence. Our results demonstrate that DNA vaccination with the formulation used here is a method that gives better results than the injection of peptide or purified proteins. We observed an expression of Metnase protein in cell lines of colorectal cancer, leukemia and breast cancer. The level of expression of the Metnase protein in colon cancer appears to be associated to the MSI status which suggests a role for this protein in the mechanisms of carcinogenesis and tumor progression.

Les éléments transposables (ETs) sont des éléments génétiques mobiles capables de se déplacer et de se multiplier au sein d’un génome. Identifiés dans la plupart des espèces vivantes incluant les bactéries, mais longtemps considérés comme de l’ADN poubelle, aujourd’hui les ETs sont indéniablement des acteurs majeurs impliqués dans l’évolution des gènes, des génomes et des organismes. Si à l’échelle des individus les ETs peuvent avoir des effets délétères pouvant entrainer des maladies, à plus grande échelle ils sont de puissants agents évolutifs impliqués dans la plasticité génomique. Ces « parasites » peuvent également être sources de nouveaux matériels génétiques comme des promoteurs ou même de nouveaux gènes avec de nouvelles fonctions pour l’hôte. Les objectifs majeurs de mon travail de thèse ont été de déterminer les différentes familles d’ETs présentes dans les génomes de poissons, la part que chacune d’entre elles occupe dans ces génomes et enfin de comprendre l’histoire évolutive des familles d’ETs dans les génomes de poissons en comparaison avec les autres génomes de vertébrés. Cette comparaison à grande échelle permettra de comprendre les différentes stratégies évolutives des ETs. D’autre part, j’ai étudié deux gènes de vertébrés, Gin-1 et Gin-2 dérivés d’ETs, dans le but de comprendre leurs origines et évolution au sein des vertébrés ainsi que d’émettre des hypothèses quant à leur fonction moléculaire potentielle encore inconnue. Pour cela, des analyses in silico ont permis de mieux comprendre les origines de ces gènes. Gin-1, présent chez les amniotes, et Gin-2, absent uniquement des mammifères placentaires, dérivent tous deux de transposons GIN. / Transposable elements (TEs) are mobile genetic elements - able to move and to multiply within genomes - identified in almost all living organisms including bacteria. Considered as junk DNA for long, nowadays they are undeniably major players of gene, genome and host evolution. TEs can be deleterious causing diseases but these “parasites” can also be source of new genetic materials as promoters or even new genes bringing new functions for hosts. The objectives of my thesis was to determine the presence or not of the different TE families in vertebrate genomes, as well as their respective content to understand their evolutionary history. I performed a large-Scale comparative analysis to highlight the various evolutionary strategies of TEs. I showed that TE content is highly variable in vertebrate genomes, the smallest and the largest being found in fish, and may contribute to their genome sizes especially in fish. These superfamilies underwent differential waves of activity in vertebrate species highlighting TE dynamics. On another hand, I focused on the study of a vertebrate-Specific TE-Derived gene, named Gin-2, to understand its origin, evolution, and its potential function in vertebrates. In silico analyses showed that Gin-2 is a very ancient gene (500 My, only absent from placentals) derived from GIN transposons. Further analyses present a particular expression in brain and gonads during adulthood, while a strong expression during gastrulation suggests a potential role of Gin-2 in zebrafish development. All together, the different analyses contribute to a better view of TE evolution and their evolutionary impacts in vertebrate genomes.