La reprise de méiose et le début du développement embryonnaire nécessitent un contrôle très précis de la stabilité et de la traduction des ARN accumulés dans le cytoplasme de l’ovocyte, y compris des transcrits ovocyte-spécifiques. Les travaux menés dans le cadre de cette thèse visaient à améliorer la connaissance des aspects moléculaires de la qualité de l’ovocyte chez le bovin. D’une part, nous avons caractérisé de nouveaux gènes exprimés préférentiellement dans l’ovocyte, en particulier le gène Stem loop binding protein 2, mis en évidence pour la première fois chez les mammifères, qui pourrait réguler la synthèse des histones comme chez le xénope. D’autre part, en combinant des approches globale et ciblée, nous avons montré que les transcrits maternels subissent une dégradation modérée au cours de la maturation mais présentent des profils de déadénylation contrastés. La plupart des gènes ovocyte-spécifiques ne sont pas activés dans l’embryon. Ces travaux ouvrent la voie à la caractérisation d’un profil d’expression associé à la compétence de l’ovocyte à soutenir le développement de l’embryon. / Meiotic resumption and early embryo development rely on the precise control of the stability and translation of transcripts accumulated in the oocyte cytoplasm, including oocyte-specific transcripts. This work was to improve the understanding of molecular aspects of oocyte quality in bovine. In one hand, we have characterized novel genes expressed preferentially in the oocyte. In particular, we report expression of Stem loop binding protein 2 for the first time in mammals; it could be involved in controlling histone synthesis as in Xenopus. In the other hand, using both global and targeted approaches, maternal transcripts were shown to undergo moderate degradation during maturation, but they displayed contrasted deadenylation profiles. Most oocyte-specific genes were not reactivated in the embryo. Overall, this work paves the way for the characterization of an expression profile associated with the oocyte competence to support the embryo development.

A 3.5 jours de développement (J3.5), l'embryon de souris est constitué d'un épithélium externe, le trophectoderme, et d'une masse cellulaire interne (MCI). La MCI est hétérogène, constituée des précurseurs de l'épiblaste (Epi) et de l'endoderme primitif (EPr), représentée par l'expression exclusive de Nanog et de Gata6 respectivement. Lors de l'implantation à E4.5, l'EPr forme un épithélium à la surface de la MCI, en regard de la cavité blastocoelique. L'Epi donnera tous les tissus du nouveau-né. L'EPr permet les premiers échanges nutritionnels entre l'embryon et la mère. Je m'intéresse au rôle de Nanog et de Gata6 dans la détermination et la différenciation de l'Epi et de l'EPr. De plus, je m'intéresse à l'implication de la signalisation RTK dans l'expression de ces deux gènes. Enfin, je cherche à comprendre les interrelations entre Gata6 et Nanog. A l'aide des modèles de souris KO, des modèles in vitro ainsi que des techniques innovantes développées au sein du laboratoire, nous avons mis en évidence que la modulation de l'expression de Nanog, Gata6, Fgf4 et Fgfr2 semble suffisante pour l'engagement des cellules vers un devenir Epi ou EPr. De plus, ces résultats permettent de proposer un nouveau modèle expliquant le rôle de Gata6 et de Nanog dans la spécification des cellules Epi et EPr. / At 3.5 days of development (E3.5), the mouse embryo consists of an outer epithelium, the trophectoderm, and an inner cell mass (ICM). The ICM is heterogeneous, composed of the precursors of the epiblast (Epi) and the primitive endoderm (PrE), expressing either Nanog or Gata6 respectively. Upon implantation at E4.5 the EPr forms an epithelium on the surface of the ICM, facing the blastocoelic cavity. The Epi give rise all tissues of the newborn. The PrE allows the first nutritional exchanges between the embryo and the mother. I focus on the role of Nanog and Gata6 in the determination and differentiation of Epi and PrE. In addition I am interested in the involvement of RTK signaling in the expression of both genes. Finally, I seek to understand the relationships between Gata6 and Nanog. Using the transgenic mouse models, in vitro models as well as innovative techniques developed in the laboratory, we have demonstrated that modulating the expression of Nanog, Gata6, FGF4 and FGFR2 seems sufficient for commitment of cells to become an Epi or EPr. Furthermore, these results allow proposing a new model explaining the role of Gata6 and Nanog in the determination and differentiation of Epi and PrE cells.

L'élongation embryonnaire contrôle la transformation embryonnaire de C. elegans qui passe d'un embryon ovoïde à une larve vermiforme. C'est un modèle idéal pour la dissection de voies de signalisation qui contrôlent la morphogénèse des tissus et l'intégration de ces signaux dans les diverses couches cellulaires. L'élongation peut être divisée en deux parties : l'élongation précoce qui implique la contraction de l'hypoderme, alors que l'élongation tardive implique l'action synergique des muscles et de l'hypoderme. La contraction des filaments d'actines est régulée par le niveau de phosphorylation des chaînes légères de la myosine (mlc-4). Les GTPases Rho sont des protéines de signalisation régulées par l'action de 3 familles protéiques : les « GTPase-activating proteins » (GAPs), les « Guanine nucléotide exchange factors » (GEFs) et les « Guanine nucléotide dissociation inhibitors » (GDI). Les GTPases Rho contrôlent un large éventail de processus biologiques. Il y a trois GTPases Rho qui contrôlent l'élongation de C. elegans. Notre laboratoire a identifié une quatrième GTPase contrôlant l'élongation, CDC-42 et son régulateur, RGA-7. CDC-42 a été associée à la polymérisation de filaments d'actines dans les évènements de polarisation, de migration et de trafic membranaire (Harris KP. et Ulrich Tepass U., 2010). Nos résultats suggèrent que le gène rga-7 coderait pour trois formes protéiques résultant d'une initiation alternative de la transcription et que ces trois protéines seraient impliquées dans le contrôle de l'élongation. La délétion ok1498 induit un phénotype de létalité embryonnaire ayant une pénétrance variant entre 25 et 30%. Cette létalité est le résultat d'hypercontractions dorsales pendant l'élongation. L'activité catalytique du domaine GAP de rga-7 a révélé une affinité élevée pour la GTPases CDC-42 et faible pour les GTPases RHO-1 et MIG-2. Des analyses d'épistasies suggèrent que rga-7 contrôlerait l'activité de cdc-42 ainsi que de ses effecteurs wsp-1 et mrck-1 au cours de l'élongation. Nous émettons l'hypothèse que rga-7 pourrait contrôler la dynamique du recyclage des jonctions adhérentes (cadhérines) comme son orthologue humain probable PARG1, hypothèse que nous testerons lors d'études subséquentes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : RGA-7, élongation, CDC-42, endocytose, GTPases, signalisation cellulaire, développement embryonnaire, filaments d'actine, jonctions adhérentes.

Thesis--University of Helsinki, 1996. / Includes bibliographical references.

Thesis--University of Helsinki, 1996. / Includes bibliographical references.

During embryonic development and embryonic stem (ES) cell differentiation, the different cardiovascular cell lineages that compose the mature heart arise from different groups of cardiovascular progenitors (CPs), which contribute to the formation of different heart regions. Mesp1 expression is the earliest sign of cardiovascular development. Tracing of the early Mesp1-exressing cells reveals that all cardiovascular cell of the mature heart arise from Mesp1-derived cells. Various functional studies demonstrated that Mesp1 acts as a central regulator of cardiovascular lineage commitment, controlling the expression of early cardiac transcription factors, and promoting the differentiation into cardiomyocytes (CMs), endothelial cells (ECs) and smooth muscle cells (SMCs). In the first part of my thesis work, we generated a Mesp1-GFP reporter ES cell line allowing tracking and isolating the earliest Mesp1-expressing cells. We found that Mesp1 marks an early population of CPs that presents the ability to differentiate into CM, EC and SMC from both heart fields. Transcriptional profiling of Mesp1-CPs uncovered cell surface markers allowing their isolation. In this work, we demonstrated that Mesp1 is required for the specification of these early CPs. To ensure harmonious cardiovascular development, CP specification and migration must be tightly coordinated. In addition to the induction of cardiovascular cell fate, Mesp1 seems also involved in the migration of early CPs, as suggested by the cardiac malformation associated with the persistence of cardiovascular specification and differentiation in Mesp1 null embryo. The upregulation of the expression of Mesp2, its closest homologue, in the cardiac mesoderm, suggest that Mesp2 could partially compensate for Mesp1 function during early cardiogenesis, while Mesp1 presents a unique and non-redundant function during CP migration. However, Mesp2 KO embryos do not present cardiac malformation but rather major skeletal malformations. Inactivation of both Mesp1 and Mesp2 leads to the complete absence of mesoderm formation and consequently heart development, precluding the assessment of the redundant function of Mesp1 and Mesp2 during cardiovascular specification and differentiation. The second aim of this work was to investigate the mechanisms that compensate for Mesp1 functions during the early steps of cardiogenesis, and those that control the unique Mesp1 function during CP migration. Using inducible gain of function experiments during ES cell differentiation, we found that Mesp2 was as efficient as Mesp1 at promoting CP specification, EMT and cardiovascular differentiation. However, only Mesp1 stimulated the polarity and directional cell migration through a cellular autonomous mechanism. Transcriptional analysis and ChIP experiments revealed that Mesp1 and Mesp2 activate a common set of target genes that promote CP specification and differentiation. We identified two direct Mesp1 target genes, Prickle1 and RasGRP3, that are strongly induced by Mesp1 and not Mesp2 and which control the polarity and the speed of cell migration. Altogether our results identify the molecular interface controlled by Mesp1 that links CP specification and migration during ES cell differentiation. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans le domaine de la médecine fœtale, lorsqu’un fœtus ou un embryon est atteint d’une pathologie grave ou lorsqu’il risque de mettre en péril une grossesse multiple, les décisions que les couples sont amenés à prendre sont toutes lourdes de conséquences et d’une grande complexité. Pour les pathologies fœtales, les seules alternatives sont l’interruption médicale de grossesse (IMG) ou la naissance d’un enfant malade ou handicapé. Pour les grossesses multiples, quand un des co-fœtus est atteint d’une maladie grave ou met en danger la survie du ou des co-fœtus, les futurs parents sont coincés entre la non intervention ou l’interruption sélective de grossesse (ISG) pour le fœtus atteint. Enfin, quand le nombre d’embryons qui se développent dans l’utérus est supérieur à deux, la décision met en balance le risque de mettre au monde de grands prématurés vs la réduction embryonnaire (RE). L’objectif général de cette thèse est de : Comparer, en France et au Québec, la portée de l’implication des différent(e)s acteur(trice)s qui interagissent avec les couples dans le contexte de la médecine fœtale, dès qu’ils ont reçus un diagnostic ou un pronostic susceptible de mener à un arrêt de vie(s) fœtale(s) pour des raisons médicales, jusqu’à ce que leur décision soit prise. Les trois objectifs spécifiques sont: 1) Comparer les IMG, ISG et RE pour dégager les itinéraires thérapeutiques des couples susceptibles d’y recourir. 2) Déterminer les acteur(trice)s impliqué(e)s dans ces itinéraires tout au long des processus décisionnels des couples, ainsi que la perception de leur place, et des rôles qu’ils doivent jouer. 3) Connaître les perceptions et l’expérience des couples en regard de leurs interactions avec ces acteur(trice)s lors de ces processus, ainsi que les enjeux éthiques qui en découlent. Cette recherche a pu être réalisée à partir d’un devis ethnographique qui a nécessité 380 heures d’observation participante ainsi que 48 entrevues semi-dirigées auprès de couples, de médecins, d’infirmières et de sages-femmes. L’analyse a permis d’identifier les acteur(trice)s dont les interactions ont le plus d’impacts sur les couples confrontés à une anomalie fœtale ou à une grossesse multiple et de les subdiviser en deux types : les acteur(trice)s centraux et périphériques. Il a ensuite été possible de faire émerger des différences majeures entre les points de vue et les attitudes des obstétricien(ne)s français(e)s et québécois(e)s concernant la prise en charge des couples en regard de l’information, la prise de décision et le soutien. Inversement, les attentes et les besoins des couples français et québécois par rapport à cette prise en charge sont plutôt convergeants. Enfin, les résultats de cette étude ont menés à une analyse critique des enjeux éthiques émergeants de ces différences et similitudes.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La tyrosine hydroxylase (TH) est l'enzyme clé de la biosynthèse des catécholamines, classe fondamentale de neurotransmetteurs regroupant la dopamine, la noradrénaline et l'adrénaline. Une expression atypique des catécholamines pourrait conduire à de nombreuses complications neuropsychiatriques. L'étude des facteurs qui régulent le gène de la TH est donc déterminante.<br /><br />Ce travail a pour objectif l'isolement de facteurs de transcription potentiellement impliqués dans l'expression cellulaire restreinte du gène TH de rat. Dans ce but, nous avons développé une stratégie de simple-hybride dans la levure en utilisant la boîte E et les sites octamérique/heptamérique du promoteur TH comme cibles. Deux banques d'ADN complémentaire différentes ont été criblées, issues respectivement de cerveau de rat adulte et de mésencéphale embryonnaire. Ces criblages ont conduit à l'identification de 3 facteurs de transcription candidats : rITF2, un facteur bHLH ubiquitaire déjà décrit pour son aptitude à interagir avec la boîte E du promoteur TH, Lhx9, une protéine LIM à homéodomaine, et ZENON, une nouvelle protéine à doigts de zinc spécifiquement exprimée dans les neurones. La caractérisation de ces 3 facteurs a révélé des propriétés tout à fait intéressantes. Ils sont capables d'interagir spécifiquement avec le promoteur TH, et modulent la transcription du gène TH dans des lignées cellulaires. Leurs patrons d'expression sont complexes et s'inscrivent dans une dynamique développementale très particulière, mais ne sont pas spécifiques du système catécholaminergique. Pour comprendre le rôle de ces facteurs dans l'expression cellulaire restreinte de la TH, nous avons mené une étude de transgenèse des sites cibles utilisés en simple-hybride. La boîte E joue un rôle subtil dans le système catécholaminergique périphérique, illustrant la complexité des mécanismes conduisant à l'expression cellulaire restreinte de la TH. <br /><br />Ce travail souligne les difficultés rencontrées pour isoler des facteurs de transcription impliqués dans des processus d'expression cellulaire restreinte et définit une nouvelle famille de protéines à doigts de zinc, dont ZENON, le premier membre, semble lié au phénotype neuronal. L'identification et l'étude d'autres protéines appartenant à cette famille pourraient donc s'avérer capitales pour la compréhension des mécanismes impliqués dans la mise en place et le maintien des caractères neuronaux au cours du développement.

La traduction est une étape critique de la régulation de l'expression des gènes. Chez l'oursin, la fécondation induit une augmentation de la synthèse protéique, qui dépend essentiellement de la traduction d'ARN messagers maternels. Cette synthèse protéique est indispensable au déroulement des cycles cellulaires du développement précoce. Le développement embryonnaire de l'oursin constitue ainsi un modèle de choix pour étudier la régulation de la traduction. Dans le cadre de cette thèse, le contrôle de la traduction a été étudié chez l'oursin dans deux situations : le contexte physiologique de la fécondation et le contexte de l'induction de l'apoptose. Nous nous sommes interrogés d'abord sur les mécanismes régulateurs impliqués dans la synthèse protéique après fécondation. L'une des étapes limitantes de la traduction est l'initiation. Dans ce cadre, le facteur d'initiation eIF2 joue un rôle clé. eIF2 est responsable de l'apport de la méthionine initiatrice au niveau du ribosome. Lorsque la sous-unité alpha d'eIF2 est phosphorylée, la synthèse protéique globale est inhibée et la traduction sélective de certains ARNm est stimulée. Dans les ovules non fécondés d'oursin, eIF2alpha est physiologiquement phosphorylé et la fécondation provoque sa déphosphorylation. En micro-injectant dans les ovules non fécondés un variant d'eIF2alpha mimant l'état phosphorylé, nous avons montré que la déphosphorylation d'eIF2alpha est nécessaire pour la première division mitotique chez l'oursin. Nous nous sommes intéressés au lien entre la phosphorylation d'eIF2alpha et l'induction de l'apoptose chez l'oursin. En effet, la traduction d'ARNm codant pour des protéines pro- ou anti- apoptotiques influence directement la survie des cellules. L'embryon d'oursin possède la machinerie nécessaire pour le déclenchement de l'apoptose, après induction par l'agent génotoxique MMS. Le traitement au MMS des embryons provoque la phosphorylation d'eIF2alpha. Dans cette situation, nous avons trouvé que la kinase GCN2 est impliquée dans la phosphorylation d'eIF2alpha. En fin, dans le but d'étudier comment la machinerie traductionnelle module le recrutement polysomal, nous avons analysé le traductome en réponse à la fécondation et après le traitement au MMS. Nous avons effectué une approche de séquençage à haut-débit des transcrits purifiés par gradients de polysomes. L'analyse de ces transcrits nous permettra d'appréhender le réseau des gènes régulés au niveau traductionnel lors de la fécondation et de l'induction de l'apoptose dans les embryons d'oursin.