La formation des trois feuillets embryonnaires primordiaux et leur régionalisation selon les axes embryonnaires sont des étapes cruciales au cours du développement précoce. Dans ce contexte, nous avons montré que XDSCR6, un inducteur du mésoderme et des axes embryonnaires qui présente des propriétés dorsalisantes, interagit physiquement et fonctionnellement avec le facteur de transcription XSTAT3. Au cours des étapes précoces du développement, XSTAT3 est active pendant la gastrulation et l'activation anormale de cette protéine dans la région dorsale induit la ventralisation des tissus embryonnaires. Par ailleurs, nous avons montré que XDSCR6 et XSTAT3 présentent des rôles antagonistes in vivo au cours de la mise en place des axes embryonnaires. Cet antagonisme peut être expliqué par le fait que XDSCR6 régule négativement l'activité transcriptionnelle de XSTAT3 en modulant sa méthylation sur les résidus lysine. L'ensemble de nos résultats a permis de déterminer l'importance cruciale de cette modification post-traductionnelle dans les propriétés ventralisantes de XSTAT3. Par ailleurs, nous avons montré que la méthyltransférase XEZH2 méthyle et active XSTAT3 in vivo. Des travaux antérieurs de l'équipe avaient montré que les propriétés dorsalisantes de XDSCR6 reposent sur sa capacité à inhiber l'activité épigénétique répressive de XEZH2 sur les gènes du mésoderme dorsal. Ainsi, nos travaux suggèrent que XDSCR6 est un modulateur transcriptionnel situé à l'interface entre certains régulateurs chromatiniens et des facteurs de transcription pendant la mise en place des axes embryonnaires. / One of the most challenging questions in developmental biology is to understand how a totipotent zygote differentiates into an organism containing all cell lineages. The formation of the three germ layers and the establishment of embryonic axis are fundamental events during early development. In this context, we demonstrated that XDSCR6, a mesoderm and embryonic axis inducer that exhibits dorsalizing properties, physically and functionally interacts with the transcriptional factor XSTAT3. During early development, XSTAT3 is active throughout gastrulation step and its abnormal activation in dorsal region leads to embryonic tissues ventralization. Furthermore, we showed that XDSCR6 and XSTAT3 have antagonistic roles in vivo during axis formation. This antagonism can be explained by the fact that XDSCR6 negatively regulates the transcriptional activity of XSTAT3 by interfering with its methylation on lysine residues. Moreover, this post-translational modification plays a crucial role in the ventralization abilities of XSTAT3. In a previous study, it has been shown that XDSCR6 negatively regulates the XEZH2 repressive epigenetic activity on dorsal mesoderm genes. Thus, we propose that XDSCR6 is a transcriptional modulator acting between epigenetic regulators and transcriptional factors during embryonic axis formation.

Le facteur de transcription Sp1 régule la transcription de nombreux gènes à partir des sites riches en GC. Mon projet a été d'étudier le rôle de Sp1 dans la régulation de l'apoptose et du cycle cellulaire, qui est encore mal défini à l'heure actuelle. Nous avons montré que la surexpression de Sp1 induit un ralentissement du cycle cellulaire en phase G1 et l'apoptose. L'étude du transcriptome a permis d'identifier les mécanismes qui pourraient être à l'origine du ralentissement du cycle cellulaire : la répression de la cycline D2 et l'induction de p18 et cycline G2. Concernant l'induction de l'apoptose, les mécanismes mis en jeu sont spécifiques du type cellulaire et sont différents de ceux décrits jusqu'à ce jour. De façon inattendue, nos résultats montrent que l'ensemble de ces perturbations cellulaires requièrent la liaison de Sp1 à l'ADN mais pourrait être indépendant de son activité transcriptionnelle.

Le cycle érythrocytaire de Plasmodium falciparum, parasite responsable du paludisme, alterne entre prolifération intense et différenciation sexuée impliquant un contrôle fin de l'expression des gènes. Cependant, les acteurs de la régulation transcriptionnelle sont encore peu décrits.<br />L'étude comparative du transcriptome des clones 3D7 et F12, ne produisant pas de gamétocytes, a permis d'identifier à l'aide d'une bio-puce à ADN thématique, plusieurs gènes différemment exprimés et potentiellement impliqués dans la régulation des événements clés de la vie du parasite.<br />L'annotation de facteurs de transcription et d'éléments de régulation nous a conduit à analyser un facteur spécifique de séquence ADN de la famille <br />Myb des protéines à domaines tryptophane. La protéine PfMyb1 présente dans les extraits nucléaires du parasite est capable de se lier à des motifs "Myb Regulatory Element" identifiés dans des promoteurs plasmodiaux. L'inactivation du gène pfmyb1 par un ARN double brin a montré que ce facteur est essentiel à la survie du parasite et qu'il intervient dans la régulation transcriptionnelle de plusieurs gènes. Puis, deux facteurs spécifiques de structure ADN de la famille "High Mobility Group" des protéines à motif "HMG-box" HMGB ont été caractérisés par leurs propriétés architecturales essentielles au remodelage de la chromatine. Les différences d'activité, de localisation et d'expression de PfHMGB1 et PfHMGB2, lors du développement érythrocytaire, soulignent leur absence de redondance dans le parasite.<br />La caractérisation de ces interactions dynamiques ADN/protéines pourrait fournir de nouvelles stratégies de lutte contre cet important pathogène humain.

La régulation des évènements de prolifération et de différenciation cellulaire, lors du cycle de Plasmodium falciparum, implique un contrôle fin de l'expression des gènes. La conception d'une biopuce ciblée a permis l'identification de gènes différentiellement exprimés lors du cycle érythrocytaire de deux clones 3D7 et F12 (ne produisant pas de gamétocytes). L'implication de plusieurs protéines dans le processus de gamétocytogénèse a été proposée. L'étude d'un facteur de transcription, PfMyb1, a été engagée. Celui-ci est capable de lier spécifiquement des motifs ADN. Une baisse de la croissance des parasites traités par un ARN double brin spécifique du transcrit pfmyb1 a été observée. Les conséquences de l'extinction partielle de l'expression du transcrit et de la protéine PfMyb1, à son pic d'expression, sur le transcriptome des gènes de Plasmodium ont été étudiées. L'analyse des promoteurs, nous a permis de mieux comprendre les modalités de la régulation par ce facteur.

Favorisant plusieurs altérations physiologiques et autres conditions telle l'instabilité génomique, l'inflammation chronique joue un rôle central de l'initiation jusqu'au développement du cancer. Cette condition requiert la contribution de plusieurs types cellulaires et de médiateurs inflammatoires telle que la protéine transductrice du signal et activatrice de la transcription 3 (STAT3). Cette dernière est un médiateur majeur dans l'induction et le maintien d'un microenvironnement tumoral inflammatoire. En effet, la phosphorylation de STAT3 est essentielle à la régulation et à la transcription de plusieurs facteurs de croissance et cytokines incluant la cyclooxygénase-2 (COX)-2 et l'interleukine-6 (IL6), mais par son rôle de transducteur, elle répond aussi à plusieurs stimuli tant endogènes qu'environnementaux. Une des voies les plus importantes à cet effet est celle de JAK/STAT3. Une boucle rétroactive d'activation de STAT3 alimente d'ailleurs les processus impliqués dans le développement tumoral comme la prolifération, l'anti-apoptose, l'angiogenèse et la métastase. Les objectifs de notre étude sont, dans un premier temps, d'évaluer les effets de 5 polyphénols connus pour leur propriété anti-angiogénique; la lutéoline (Lut), l'apigénine (Api), l'épigallocatéchine gallate (EGCG), la delphinidine (Dp) et l'acide éllagique (EA), sur différentes étapes de l'angiogenèse déclenchée par l'IL-6 et d'en déterminer le mécanisme d'action au niveau moléculaire. Dans un deuxième temps, nous avons évalué chez les cellules souches mésenchymateuses (MSC) ayant un phénotype pro-inflammatoire induit par la concanavaline A (ConA), l'implication de la métalloprotéinase membranaire matricielle de type-1 (MT1-MMP) dans l'activation de STAT3 et l'expression de COX-2. Les résultats ont montré principalement que la Lut et l'Api inhibent très significativement la prolifération, la migration et la tubulogenèse des cellules endothéliales (EC) induite par l'IL-6 via la voie JAK/STAT3. En deuxième lieu, chez les MSC, la MT1-MMP semble être un contributeur important dans le phénotype pro-inflammatoire et implique également la voie JAK/STAT3. De façon inattendue l'inactivation de STAT3 potentialise l'expression de COX-2. Étant donné que les MSC sont recrutées aux sites inflammatoires de plusieurs cancers, ces résultats confirment l'importance de la MT1-MMP dans la régulation de la signalisation intracellulaire pro-inflammatoire des MSC. L'action double de STAT3 régulé par la MT1-MMP, montre son rôle majeur comme contributeur dans l'équilibre de l'expression de COX-2. Ce mécanisme permettrait ainsi aux MSC de s'adapter au microenvironnement inflammatoire pro-tumoral. Connaissant la diversité des polyphénols d'origine alimentaire et leur potentiel anti-inflammatoire, anti-angiogénique et anticancéreux on a aussi montré dans le cadre de cette étude que le potentiel de l'activité anti -inflammatoire de la Lut et d'Api permet, en partie d'expliquer leur activité anti-angiogénique et anti-cancer. Ainsi, ces flavones pourraient non seulement servir de base de recherche d'agents thérapeutiques anti-angiogéniques minimisant la résistance aux agents chimiothérapeutiques, mais aussi mettre en lumière le rôle majeur de l'alimentation dans la prévention du cancer. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : STAT3, MT1-MMP, angiogenèse, inflammation, IL6, COX-2

La méthode ChIP-seq est une technologie combinant la technique de chromatine immunoprecipitation avec le séquençage haut-débit et permettant l’analyse in vivo des facteurs de transcription à grande échelle. Le traitement des grandes quantités de données ainsi générées nécessite des moyens informatiques performants et de nombreux outils ont vu le jour récemment. Reste cependant que cette multiplication des logiciels réalisant chacun une étape de l’analyse engendre des problèmes de compatibilité et complique les analyses. Il existe ainsi un besoin important pour une suite de logiciels performante et flexible permettant l’identification des motifs. Nous proposons ici un ensemble complet d’analyse de données ChIP-seq disponible librement dans R et composé de trois modules PICS, rGADEM et MotIV. A travers l’analyse de quatre jeux de données des facteurs de transcription CTCF, STAT1, FOXA1 et ER nous avons démontré l’efficacité de notre ensemble d’analyse et mis en avant les fonctionnalités novatrices de celui-ci, notamment concernant le traitement des résultats par MotIV conduisant à la découverte de motifs non détectés par les autres algorithmes. / ChIP-seq is a technology combining the chromatin immunoprecipitation method with high-throughput sequencing and allowing the analysis of transcription factors in vivo on a genome wide scale. The treatment of such amount of data generated by this method requires strong computer resources and new tools have been recently developed. Though this proliferation of software performing only one step of the analyze leads to compatibility problems and complicates the analysis. Thus, there is a real need for an integrated, powerful and flexible pipeline for motifs identification. Here we proposed a complete pipeline for the analysis of ChIP-seq data freely available in R and composed of three R packages PICS, rGADEM and MotIV. Analyzing four data sets for the human transcription factors CTCF, STAT1, FOXA1 and ER we demonstrated the efficiency of or pipeline and highlighted its new features, especially concerning the processing of the results by MotIV that led to the identification of motif not detected by other methods.

La dystrophie musculaire facioscapulohumérale (FSHD) est la troisième myopathie la plus fréquente en Europe. La maladie atteint progressivement les muscles du visage, des bras et des jambes. Les symptômes apparaissent dans la majorité des cas avant 20 ans et la maladie, souvent douloureuse, provoque fréquemment un handicap majeur qui nécessite de se déplacer en fauteuil roulant. J'ai démontré que la protéine KLF15 est surexprimée dans les tissus des patients FSHD et dans les myoblastes cultivés in vitro et prélevés sur des patients FSHD. Des résultats préliminaires indiquent que la surexpression du facteur KLF15 pourrait être expliquée par le stress oxydant induit par DUX4 et la surexpression de certains facteurs de myogenèse induits par DUX4c. J'ai démontré que KLF15 interagit directement avec les répétitions D4Z4 et contrôle leur fonction d'activation de transcription. Ainsi KLF15 sert de médiateur entre les répétitions D4Z4 et deux gènes dans la région 4q35: FRG2 et DUX4c ce que explique la surexpression de ces deux gènes dans la FSHD. La surexpression du gène DUX4c, homologue du DUX4, perturbe le programme de différentiation musculaire en activant certains facteurs de myogenèse (myomiRs ou microRNAs myogéniques). En somme, la découverte du rôle du facteur KLF15 dans la FSHD met en évidence une boucle de rétrocontrôle positif qui relie la surexpression du facteur KLF15 avec la surexpression des gènes codés dans la région 4q35. Le rôle central du facteur KLF15 dans ce nouveau modèle de la maladie permet d'envisager une nouvelle piste thérapeutique pour la dystrophie FSHD basé sur l'inhibition du facteur KLF15.

LEAFY (LFY) est un facteur de transcription central pour le développement des plantes, en particulier pour la floraison chez les angiospermes. LFY est très conservée, même chez les espèces ne portant pas de fleurs. On dispose de nombreuses données génétiques sur LFY et son réseau de régulation chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, mais les mécanismes moléculaires impliqués dans son fonctionnement ne sont pas entièrement élucidés. LFY possède deux domaines conservés : un domaine de liaison à l'ADN et un domaine de fonction inconnue en position N-terminal. L'objectif a été de comprendre le rôle du domaine N-terminal et d'étudier l'évolution de la spécificité de liaison à l'ADN de LFY. Nous avons obtenu la structure cristallographique du domaine N-terminal de LFY et découvert qu'il s'agissait d'un domaine SAM (Sterile Alpha Motif) permettant l'oligomérisation de la protéine. Nous avons validé l'importance de cette propriété pour la fonction florale de LFY chez A. thaliana. Nous avons ensuite montré, par des analyses in vitro et in vivo en ChIP-seq que l'oligomérisation influençait la liaison à l'ADN en permettant une liaison coopérative sur plusieurs sites de liaison, en assurant la sélectivité de la protéine vis-à-vis de l'ADN et en permettant l'accès de la protéine à des régions génomiques où la conformation de la chromatine est normalement défavorable à la liaison. Cette étude intégrative a permis de mieux comprendre le fonctionnement de LFY. Des modifications dans les réseaux de régulation de l'expression des gènes sont source de nouveauté et d'évolution. LFY étant très conservée et ne faisant pas partie d'une famille multigénique, nous nous sommes demandé si sa spécificité de liaison à l'ADN avait évoluée. Nous avons montré que LFY était apparue chez les algues multicellulaires et que sa spécificité avait connue au moins deux changements majeurs au cours de l'évolution. Nous avons expliqué ces modifications au niveau moléculaire par des approches de biologie structurale et de biochimie. Nous avons identifié une espèce chez qui LFY a une spécificité relâchée et nous proposons qu'une telle forme ait pu permettre les transitions d'une spécificité à une autre.

Le facteur de transcription BP1 humain est exprimé dans les cellules érythroïdes pendant le développement fœtal mais son niveau d’expression est réduit au stade adulte. Les études antérieures in vitro ont montré que BP1 est un répresseur du gène adulte de β-globine mais sa fonction dans la régulation des gènes ε et γ n’a pas été abordée à ce jour. Dans notre étude, nos analyses de BP1 humain ont été menées in vivo au stade embryonnaire en utilisant une lignée de souris transgénique surexprimant BP1 dans les cellules érythroïdes définitives murines. Au niveau protéique, BP1 humain est exprimé aux âges E12.5 et E13.5 dans les cellules érythroïdes fœtales des embryons transgéniques. Toutefois, les niveaux de BP1 humain ne perturbent pas l’érythropoïèse définitive fœtale: les embryons transgéniques ne sont pas anémiques et ne meurent pas in utero. La surexpression de BP1 humain altère tout de même le niveau endogène des facteurs de transcription Ikaros et SOX6 impliqués dans la régulation des gènes de β-globine durant l’érythropoïèse définitive fœtale murine. Chez les embryons doubles transgéniques exprimant BP1 et les gènes humains de β-globine à E12.5, l’expression du gène adulte β est réduite alors que celle des gènes ε et γ est non réprimée. Les mesures d’expression des gènes humains de β-globine effectuées en absence d’Ikaros à E12.5 précisent le rôle de BP1 humain dans l’activation du gène embryonnaire ε. Dans les cellules érythroïdes fœtales murines dépourvues d’Ikaros à E12.5, BP1 humain augmente grandement l’expression des facteurs de transcription EKLF et BCL11A et semble déréprimer l’expression de SOX6, ce qui conduit à une répression des gènes fœtaux et une activation du gène adulte β au jour embryonnaire murin suivant. Puisque BP1 atténue l’altération de l’expression des gènes fœtaux et adultes causée par l’absence d’Ikaros, nous proposons que BP1 et Ikaros soient liés dans les mécanismes de transcription des gènes humains de β-globine. / The transcription factor BP1 is expressed in erythroid cells during fetal development but is downregulated at adult stage. In vitro previous studies revealed that BP1 acts as a repressor of adult β-globin gene expression but its function in ε and γ globin gene regulation has not been investigated so far. In our studies, BP1 functions analyses were proceeded in vivo at embryonic stage by using a transgenic mouse line overexpressing human BP1 in murine definitive erythroid cells. At protein level, human BP1 is expressed in E12.5 and E13.5 fetal erythroid cells of transgenic embryos. However, levels of human BP1 do not impair murine fetal definitive erythropoiesis : transgenic embryos are not anemic and survive during gestation. Overexpression of human BP1 impairs, nonetheless, endogenous level of the transcription factors Ikaros and SOX6 involved in β-globin gene regulation during murine fetal definitive erythropoiesis. In double transgenic mice expressing BP1 and human β-globin genes at embryonic day E12.5, β gene expression is reduced whereas ε- and γ-globin genes are not repressed. Measurements of β-globin gene expression in absence of Ikaros pinpoint the role of human BP1 in embryonic ε-globin gene activation. In E12.5 Ik-/- murine fetal erythroid cells, human BP1 highly increases EKLF and BCL11A transcription level and seems to derepress SOX6 expression which lead to γ silencing and β activation at E13.5. Since BP1 attenuates globin gene alterations caused by absence of Ikaros, we propose that BP1 and Ikaros are linked in transcriptional mechanisms of human β-globin genes.

Les plantes conservent la capacité à former de nouveaux organes tout au long de leur vie grâce au maintien de structures contenant des cellules souches, les méristèmes. La formation des fleurs, structures reproductives de la plante, est une étape essentielle de son cycle de vie. Afin d’assurer un développement floral complet, un méristème doit être formé de novo au sein du jeune bouton floral. Des données éparses de la littérature indiquent que le facteur de transcription LEAFY, en plus d’être un régulateur clé de l’identité florale, est aussi impliqué dans la mise en place du méristème floral.Dans la première partie de ce travail nous explorons le rôle de LEAFY dans l’initiation du méristème floral. Cette étude est concentrée sur un gène cible de LEAFY, le facteur de transcription REGULATOR OF AXILLARY MERISTEMS1 (RAX1). Nous montrons notamment que la voie régulée par LEAFY/RAX1 agit en parallèle du facteur de transcription REVOLUTA pour permettre la mise en place du méristème floral.Dans la deuxième partie de ce travail nous étudions les propriétés du domaine N-terminal de LEAFY. Ce domaine permet l’oligomérisation de LEAFY ainsi que potentiellement sa liaison aux régions fermées de la chromatine. Nous étudions également de manière plus exploratoire le rôle de ce domaine dans la régulation de l’expression du gène AGAMOUS, un important régulateur du développement floral. / Plants have the capacity to continuously produce organs throughout their life because they maintain stem cells containing structures called meristems. The formation of flowers is an essential step of the plant’s life-cycle. In order to ensure flower development, a new meristem must be formed within the young flower bud. Various data across the literature indicate that the transcription factor LEAFY is involved flower meristem formation in addition to its role as a master regulator of flower identity.In the first part of this work we explore the role of LEAFY in the initiation of flower meristem. This study focuses on a LEAFY target gene, the transcription factor REGULATOR OF AXILLARY MERISTEMS1 (RAX1). We show that the LEAFY/RAX1 pathway acts in parallel of the transcription factor REVOLUTA to allow flower meristem formation.In the second part of this work we study the properties of the N-terminal domain of LEAFY. This domain mediates LEAFY oligomerization and potentially its binding to closed chromatin regions. We also study in a more prospective manner the role of this domain in the transcriptional regulation of AGAMOUS, an important regulator of flower development.