Le gène Arntl2 (Aryl hydrocarbon Receptor Nuclear Translocator-Like 2) sur lequel travaille notre laboratoire est un facteur de transcription lié au rythme circadien qui a été identifié comme un gène candidat au diabète de type 1. Parmi les gènes régulés par ce facteur de transcription se trouvait un excellent gène candidat, l’interleukine-21, responsable de la prolifération des lymphocytes T CD4+, en partie responsable de la destruction des cellules β du pancréas dans le diabète. Mon projet de thèse a donc consisté à étudier comment les allèles NOD et C3H d’Arntl2 contrôlaient l’expression d’Il-21, en quoi cela affectait le système immunitaire dans son ensemble. L’analyse des composantes immunitaires a montré que les souris avec un allèle C3H en Idd6.3 produisent moins de cellules T CD4+, CD8+ et CD4+IL-21+ comparées aux souris avec un allèle NOD en Idd6.3 et NOD.B6 Arntl2-/-. Nous avons pu démontrer que cette différence est due au fait qu’ARNTL2 se lie de façon spécifique au site de liaison de l’ARN polymérase 2 du promoteur d’Il-21 et inhibe son expression. Nous avons également démontré que la non fonctionnalité de ce gène conférait une augmentation de la résistance à l’apoptose des thymocytes. D’autres tests ont révélés que cette résistance à l’apoptose passait par IL-21, en effet des injections de cette cytokine apportaient la même augmentation de la résistance que celle trouvée dans les lignées ne disposant pas d’une version fonctionnelle d’Arntl2. Ces nouveaux résultats mettent en avant un rôle inattendu d’Arntl2 dans l’équilibre immunitaire par son contrôle de l’expression d’Il-21 ainsi que dans la sélection thymique des cellules T par le biais de l’apoptose. / The Arntl2 gene (Aryl hydrocarbon Receptor Nuclear Translocator-Like 2) on which our lab focus is a transcription factor linked to the circadian rhythm which has been identified as a candidate gene to type 1 diabetes. Amongst the genes regulated by this transcription factor there is a strong candidate gene: the Interleukin 21, responsible of the proliferation of the T CD4+ lymphocyte, contributing to the destruction of the β cells in the pancreas during type 1 diabetes. My thesis project consisted on studying how the NOD and C3H alleles of Arntl2 control the expression of Il-21 and how it affected the immune system. The analysis of the immune cells revealed that the mice with a C3H allele in Idd6.3 produce less CD4+, CD8+ and CD4+IL-21+ T cells than the mice with a NOD allele in Idd6.3 and the NOD.B6 Arntl2-/-. We showed that this difference is due to the fact that ARNTL2 binds specifically to the RNA POL II binding site on the Il-21 promoter and inhibits its expression. We also have shown that a Knockout of this gene increase the apoptosis resistance of the thymocytes. And that this resistance was due to IL-21, indeed, injections of IL-21 brought the same increase in resistance than the one in the strains without a functional version of Arntl2. These new results show an unexpected role for Arntl2 in the regulation of the immune equilibrium by its control of Il-21 expression, and in the thymic selection of T cell by apoptosis.

Les protéines du groupe Polycomb (PcG) sont des facteurs épigénétiques dont le rôle est de maintenir la répression de leurs gènes cibles au niveau de la chromatine via la modification des protéines histones. EZH2 est une protéine clé dans les mécanismes de régulation puisqu’elle catalyse la mise en place de la marque répressive H3K27me3. Dans le cadre de ma thèse, je me suis intéressée au modèle des leucémies aiguës myéloïdes (LAM) dans lesquelles, contrairement à d’autres pathologies myéloïdes, des mutations affectant EZH2 ou des membres Polycomb ne sont retrouvées que très rarement (˂1%). Des études ont montré que dans ce type de leucémies, de nombreux gènes cibles d’EZH2 sont dérégulés bien que son activité répressive soit toujours présente, mettant en évidence d’éventuels défauts de recrutement de cette protéine. Parmi les facteurs de transcription susceptibles de réguler l’association des protéines PcG à la chromatine, se trouve PLZF qui est un candidat intéressant. En effet, le laboratoire a mis en évidence une interaction entre PLZF et la protéine Polycomb BMI-1 et a montré que la distribution génomique de PLZF concorde avec celle de certains composants des Polycomb. L’objectif de mon travail de thèse a donc été de déterminer dans quelle mesure PLZF intervient dans le recrutement ou l’activité d’EZH2. / Polycomb group (PcG) proteins are epigenetic factors which play a major role in maintaining epigenetic silencing via histone modifications at the chromatin level. EZH2 is a key regulator that catalyzes the trimethylation of H3K27, which is a repressive mark. During my PhD, I was interested in the acute myeloid leukemia (AML) model in which, unlike other myeloid malignancies, EZH2 or other PcG protein mutations are very rare (˂1%). Studies have shown that in this type of leukemia, many of EZH2 target genes are deregulated although its repressive activity is still present highlighting possible EZH2 recruitment defects. Among the transcription factors that regulate the association of PcG proteins to chromatin, the transcription factor PLZF is an interesting candidate. Indeed, the laboratory has demonstrated an interaction between PLZF and the Polycomb protein BMI -1 and showed that the genomic distribution of PLZF is consistent with that of some Polycomb components. The aim of my thesis was therefore to determine in which extent PLZF is involved in the recruitment or activity of EZH2.

Glioblastome représente la tumeur la plus courante du cerveau primaire avec une survie de moins de 2 ans. Ces tumeurs sont très infiltrantes et angiogéniques et contiennent une sous population de cellules souches cancéreuses. Nkx2.2 est un homéodomaine facteur de transcription, impliqué dans la formation d'oligodendrocytes au cours du développement. Nkx2.2 joue un rôle central dans la tumorogenèse de Ewing'sarcoma. L'utilisation de la QPCR et de la matrice du tissu de gliome, nous a permis de mettre en évidence la forte expression de Nkx2 dans le glioblastome. Nkx2.2 a également été détecté dans 3 cultures de cellules de gliomes où il est co-exprimé avec des marqueurs de cellules souches tels que CD133 et CD15. Il a été récemment proposé que la surexpression de Nkx2.2 pourrait induire à la différenciation oligodendrocytaire de la cellule du gliome tige-comme et au blocage de la formation des tumeurs dans la xénotransplantation (Cancer Res fév 2011 1; 71 (3): 1135-1145). Pour explorer cette possibilité, nous avons utilisé des rétrovirus pour surexprimer Nkx2.2 dans nos cultures cellulaires. De manière surprenante, nous avons trouvé que Nkx2.2, induit la prolifération des cellules souches du gliome et n'a en conséquent aucun effet de différenciation. Microarray analyses a confirmé que la surexpression de Nkx2.2 n'a en effet aucune influence sur la différenciation des oligodendrocytes. Cette analyse a également révélé que Nkx2.2 était capable d'induire une forte expression de YKL-40 40 dans le surnageant des cellules souches du gliome. YKL-40 est en fait, une glycoprotéine sécrétée et impliquée dans l'inflammation, l'angiogenèse et la prolifération. Elle est souvent associée à un mauvais pronostic dans plusieurs types de cancers. En outre, nous avons effectué une transplantation orthotopique afin d'explorer le rôle de Nkx2.2 dans la gliomagenèse in vivo et avons constaté que Nkx2.2 ne réduit pas l'agressivité du glioblastome.Dans l'autre partie de ma thèse, nous avons utilisé la gamme Taqman à basse densité et la validation des miRNA par la Qpcr afin de chercher ces derniers dans la culture cellulaire du glioblastome humain. Nous avons ensuite étudié le rôle des miARN dans la transcription de 3'UTR de Nkx2.2. Les résultats d'analyse de la mutagénèse dirigée (SDM) et de la double-luciférase ont montré que l'expression de Nkx2.2 est régulée par la diminution de mir-133b ainsi que celle de mir-202. / Glioblastoma represent the most common primary brain tumor with an overall survival of less than 2 years. These tumors are highly infiltrative and angiogenic and contain a sub population of cancer stem cells. Nkx2.2 is a homeodomain transcription factor which is implicated in the formation of oligodendrocytes during development. Nkx2.2 is central in tumorogenesis of Ewing'sarcoma. Using QPCR and glioma tissue array, we found that Nkx2.2 is highly expressed in glioblastoma. Nkx2.2 was also detected in 3 glioma stem-like cell cultures (neurospheres) where it is co-expressed with stem cell markers such as CD133 and CD15. It was recently proposed that overexpression of Nkx2.2 could induce terminal oligodendrocytic differentiation of glioma stem-like cell and inhibit tumor formation in xenotransplantation (Cancer Res. 2011 Feb 1;71(3):1135-45).To explore this possibility further, we used retroviruses to overexpress Nkx2.2 in our cell cultures. Surprisingly, we found that Nkx2.2, induce glioma stem cell proliferation and had no oligodendrocyte differentiating effect. Microarray analyses confirmed that Nkx2.2 overexpression had no influence in oligodendrocyte differentiation. This analysis further revealed that Nkx2.2 was able to induce a strong expression of YKL40 protein in the supernatant of glioma stem cells and increase YKL-40 promoter activity. YKL-40 is a secreted glycoprotein which is involved in inflammation, angiogenesis and proliferation and which is often associated with a bad prognosis in several cancers. In addition, we performed orthotopic transplantation to explore the role of Nkx2.2 in gliomagenesis in vivo and found that Nkx2.2 did not reduce the aggressiveness of glioblastoma. In the other part of my thesis we used Taqman low-density arrays (TLDA) and individual miRNA QPCR validation to find the microRNA (miRNA) signature in human glioblastoma cell cultures. Then we investigated the role of miRNA in the 3'UTR of Nkx2.2 transcript. Site directed mutagenesis (SDM) and dual-Luciferase reporter assay results showed that the Nkx2.2 expression is downregulated by mir-133b and mir-202.

Deux tiers des cancers du sein expriment le récepteur à l’estrogène alpha (REα) et leur croissance dépend des estrogènes alors que l’expression de REα induit la différenciation et la sénescence des cellules humaines mammaires épithéliales normales. Le développement embryonnaire et la différenciation de la glande mammaire adulte sont contrôlés par des facteurs de transcription, dont beaucoup sont aussi impliqués dans la tumorigenèse. Plusieurs études d'association pan-génomiques ont identifié le putatif facteur de transcription TOX high mobility group box family member 3 (TOX3) comme un nouveau gène de prédisposition au cancer du sein.L’objectif de cette étude était la caractérisation fonctionelle de TOX3 dans l’épithélium mammaire normal et le cancer du sein.J’ai examiné l’expression de TOX3 dans des tumeurs du sein humaines et dans le sein normal par analyse des données d’expression issues de puces à ADN. L’effet de TOX3 sur la différenciation des cellules épithéliales mammaires était analysé par des assays CFC et FACS. De plus, j’ai effectué une analyse microarray des cellules luminales cancéreuses MCF-7 exprimant TOX3 afin d’identifier les gènes cibles de TOX3 ainsi que la méthode de purification d’affinité en tandem (TAP) combinée à la spectrométrie de masse afin d’identifier des protéines interactants de TOX3. Finalement, j’ai étudié le potentiel oncogénique de TOX3 dans un modèle de xénogreffe. / Two thirds of breast cancers express the estrogen receptor alpha (ERα) and are estrogen-dependent for growth. In contrast, expression of ERα induces differentiation and senescence in normal human mammary epithelial cells. Both embryonic development and lineage commitment in the adult mammary gland are governed by transcriptional regulators, many of which have also been implicated in tumourigenesis. Genome-wide association studies have identified the previously uncharacterised putative transcription factor TOX high mobility group box family member 3 (TOX3) as a new candidate breast cancer susceptibility gene.In the present study, I aimed to characterise TOX3 function in the normal human mammary epithelium and in breast cancer.I have examined TOX3 expression in primary breast tumours and in the normal mammary gland using micorarray data. The influence of TOX3 expression on lineage commitment was investigated using the colony forming cell (CFC) assay and FACS analysis. I further carried out microarray analysis of luminal breast cancer cells ectopically expressing TOX3 to identify TOX3 target genes as well as tandem affinity purification of TOX3 to identify TOX3 interacting proteins. Finally, the oncogenic potential of TOX3 was investigated in a human-in-mouse xenograft model.

Les signaux environnementaux ont une grande influence sur le devenir de certaines populations de motoneurones. J'étudie la population qui exprime le facteur de transcription PEA3, située au niveau brachial, caractérisée et spécifiée par ce facteur, et qui innerve les muscles dorsaux des membres (Livet et al., 2002 ; Vrieseling et al., 2006). Cette population représente un des exemples les mieux compris de l'acquisition d'une identité neuronale par des signaux provenant du muscle cible. Au cours du développement, l'expression de PEA3 se met en place de manière séquentielle. PEA3 est d'abord exprimé dans un premier sous-groupe de neurones localisé en position postérieure dans le domaine (neurones pionniers), puis dans un deuxième sous-groupe de neurones situé en position plus antérieure. Le développement de cette population implique des échanges de signaux entre les neurones pionniers, instruits par le muscle cible, et le deuxième groupe de neurones antérieurs, instruit par les neurones pionniers. Le GDNF, produit par les cellules du futur muscle cible, induit PEA3 dans les neurones pionniers (Haase et al., 2002). Puis le HGF, un autre facteur dérivé du membre, induit les neurones pionniers à sécréter un ‘signal de propagation’, qui agit à distance et induit l'expression de PEA3 dans le deuxième groupe de neurones (neurones recrutés) (Helmbacher et al., 2003). L'objectif initial de ma thèse a été basé sur l'identification de ce signal de propagation. J'ai d'abord utilisé une approche pharmacologique dans un système in vitro de cultures d'explants de moelles épinières d'embryons de souris. En y inhibant la voie EGF, j'ai démontré que le signal de propagation appartient à cette famille de molécules. Les récepteurs de la voie EGF (ErbB1 à ErbB4) sont exprimés chez l'embryon de poulet et de souris dans la moelle épinière brachiale, et spécifiquement dans les motoneurones, au moment où PEA3 est exprimé. Parmi les ligands de la voie EGF, je me suis intéressée aux neurégulines, une famille de glycoprotéines connue pour son implication dans la mise en place du système nerveux. J'ai montré que des isoformes du gène neuréguline1 (nrg1), possédant un domaine immunoglobuline (type I) sont capables d'induire l'expression de pea3 dans la moelle épinière brachiale, et spécifiquement dans les neurones recrutés. J'ai pu démontrer, en utilisant des souris mutantes pour le récepteur à l’HGF (metd/d), que le signal de propagation est vraisemblablement une isoforme NRG1, de type I. / Signals derived from the environment have an important influence on development of some motorneurons populations. I study the population that expresses the transcription factor PEA3, localized at the brachial level, characterized and specified by this factor. This population innervates the limb dorsal muscles (Livet et al., 2002 ; Vrieseling et al., 2006). This population represents one of the best understood examples of an acquisition of a neuronal identity induced by signals derived from the target muscle. During development, PEA3 expression is made in two times in motorneurons. Initially, PEA3 is expressed in a first population, localized in the posterior part of the domain (pionneers neurons), then in a second population, localized in a more anterior position. Development of this population implies exchanges of signals between pionneers neurons, instructed by the target muscle, and anterior neurons, instructed by pionneers neurons. GDNF, produced by cells of the future target muscle, induces PEA3 in the pioneers neurons (Haase et al., 2002). Then, HGF, another limb-derived factor, induces pioneers neurons to secrete a propagation signal’, which induces PEA3 expression in the second population of neurons (recruited neurons) (Helmbacher et al., 2003). The initial purpose of my phD was to identify this ‘propagation signal’. First, I used a pharmacological approach in an in vitro assay of mouse embryos spinal cord explants culture. I did inhibition of the EGF pathway in this assay, and I showed that the propagation signal belongs to this family. EGF receptors (ErbB1 à ErbB4) are expressed in chick and mouse embryos, and especially in motorneurons, when PEA3 is expressed. Among the EGF ligands, I studied neuregulins, a family of glycoproteins involved in the nervous system development. I showed that isoforms of neuregulin1 gene (nrg1), which have an immunoglobulin domain (type I) induce pea3 expression in the brachial spinal cord, and especially in the recruited neurons. I observed, by using mice mutants for HGF receptor (metd/d), that the propagation signal is plausibly a typeI NRG1 isoform. Keywords : motorneurons, PEA3, recruitment, ErbB.

L'objectif de mon travail de thèse a consisté à étudier la fonction chez le riz d'une famille de facteurs de transcription de type MADS box (OsMADS23, OsMADS25, OsMADS27, OsMADS57 et OsMADS61) homologues au clade AGL17-like d'Arabidopsis thaliana dans le développement du riz. Dans un premier temps, nous avons recherché les profils d'expression des différents gènes étudiés. Nous avons pu mettre en évidence que les gènes OsMADS23, OsMADS25 et OsMADS27 sont des gènes principalement exprimés dans la racine au niveau du cylindre central, OsMADS57 dans les parties aériennes et OsMADS61 au niveau des bases de tige. Nous avons pu également montrer que l'expression de ces gènes est différente en réponse aux stress salin et osmotique, aux hormones et au nitrate. Ceci suggère que ces gènes possèdent des fonctions distinctes et non redondantes.Mon travail s'est ensuite focalisé sur l'étude fonctionnelle du gène OsMADS25 dont l'expression est spécifiquement détectée dans le cylindre central des racines. Le mutant d'insertion Osmads25 présente un phénotype aérien caractérisé par une réduction drastique du nombre de talles, et un phénotype racinaire caractérisé par une diminution importante du nombre de racines adventives. Ce phénotype a pu être mimé par la création de lignées transgéniques sur-exprimant l'ADNc de OsMADS25 en fusion avec le motif dominant-répresseur de la transcription « EAR ». Ces résultats ainsi que la complémentation du mutant Osmads25 par surexpression de l'ADNc correspondant montre que OsMADS25 agit en tant qu'activateur est un régulateur positif du développement des méristèmes axillaires et de racines adventives chez le riz, agissant probablement des racines aux bases de tiges via une voie de signalisation systémique. Des études complémentaires de phénotypage du mutant au niveau histologique sont en cours afin de préciser le rôle joué par OsMADS25 sur l'initiation ou le développement des méristèmes axillaires. Des analyses de qRT-PCR dans les fonds mutant et sauvage ont montré que ce gène est impliqué dans le développement du riz via une voie de signalisation indépendante des strigolactones. En revanche, l'expression de facteurs de transcription comme OsNAC2 et MOC1, connus pour être impliqués dans le développement des talles ou de CRL1, un régulateur de l'initiation des primordia de racines adventives est atténuée chez les mutant Osmads25 suggérant qu'OsMADS25 pourrait, au moins en partie, directement ou indirectement réguler l'expression de ces gènes. Enfin, des analyses de transcriptome différentiel entre Osmads25 et le fond sauvage ont révélé l'inhibition de l'expression chez le mutant de 60 gènes dont neuf ont une fonction relative à des mécanismes de sécrétion, de transport d'auxine, ou de développement. De manière intéressante, l'un d'entre eux RCN4/Oscen4, appartient à une famille de protéines mobiles connues pour réguler l'activité des méristèmes et qui pourrait constituer un relais moléculaire systémique entre les racines et les bases de tiges permettant d'expliquer le phénotype contrôlé par OsMADS25. / The aim of this work was to study AGL17-like clade MADS box transcription factors (OsMADS23, OsMADS25, OsMADS27 and OsMADS61) in rice development. First, we analyzed expression patterns of the different genes. We showed that OsMADS23, OsMADS25 and OsMADS27 are mainly expressed in the central cylinder of roots; OsMADS57 in aerial parts and OsMADS61 in stem base. Then, we showed that all these have a different response to osmotic and salt stresses, nitrate and hormone. This suggests that these genes have distinct and no redundant functions. My work focused on functional characterization of OsMADS25 which is specifically expressed in root stele. T-DNA mutant Osmads25 presents aerial phenotype characterized by drastic reduction of culm number; and also a root phenotype characterized by a strong decrease of adventitious root number. This phenotype was mimicked by the creation of transgenic lines overexpressing cDNA OsMADS25 in fusion with the “EAR” motif, which acts as a dominant repressor of transcription. These results added to mutant complementation by overexpression of corresponding cDNA show that OsMADS25 acts as an positive regulator of axillary meristem and nodal root development in rice; acting probably from root to stem base via a systemic pathway. Complementary studies as regards mutant microscopic phenotyping are in progress to precise the role acting by OsMADS25 on initiation or development of axillary buds. RT-qPCR analyses showed that this gene is involved in rice development by an strigolactones-independent pathway. On the other hand, expression if transcription factors as OsNAC2 and OsMOC1, known to be involved in tiller development, or as CRL1, regulator of adventitious root primordia initiation, are decreased in Osmads25; suggesting that OsMADS25 could directly or indirectly regulate expression of these genes. Eventually transcriptomic analyses between Osmads25 and WT revealed inhibition of expression of 60 genes which 9 have relative function to secretion mechanism, auxin transport or development. Interestingly, one of its, RCN4/Oscen4 belonging to mobile protein family known to regulate meristem activity and which could constitute a systemic molecular intermediary between root and stem base allowing to explain the controlled phenotype by OsMADS25.

Les graines d’Arabidopsis sont constituées de trois principaux compartiments : l’embryon, l’albumen et les tissus maternels. Ces derniers sont composés en particulier d’une enveloppe, impliquée dans la protection de la graine, sa dormance, ainsi que dans le transport de nutriments. L’endothélium est la couche cellulaire la plus interne de l’enveloppe, et tient lieu d’interface entre l’albumen et le reste de l’enveloppe. C’est aussi le site de production dans la graine des proanthocyanidines (PAs), un type particulier de flavonoïdes, d’intérêt à la fois physiologique et agronomique, et responsables de la couleur marron des graines d’Arabidopsis. À ce jour, une vingtaine de gènes impliqués dans l’accumulation de PAs ont été découverts et nommés TRANSPARENT TESTA (TT) ou TRANSPARENT TESTA GLABRA (TTG), en référence à la couleur jaune des graines mutantes correspondantes. Contrairement à d’autres gènes TT ou TTG, montrés être impliqués dans des processus enzymatiques ou de régulation transcriptionnelle, on suspecte que TT16, TT1 et TTG2 sont plutôt impliqués dans des mécanismes développementaux, ce que nous nous proposons d’étudier ici en détail. Dans cette étude, nous montrons que TT16 et TT1 contrôlent la morphologie et la différentiation des cellules de l’endothélium et de sa couche cellulaire adjacente, l’« ii1’ », tandis que TTG2 apparaît ne contrôler que la différentiation de l’endothélium. Nos résultats suggèrent aussi que TT16, TT1 and TTG2 contrôlent différents aspects du profil développemental de l’ii1’. Par ailleurs, nous étudions les mécanismes moléculaires impliqués dans la déposition d’une barrière de cutine apoplastique séparant albumen et endothélium. Nos résultats indiquent en particulier que cette déposition fait partie du processus de différentiation de l’endothélium et qu’elle est contrôlée par TT16, TT1, et dans une moindre mesure TTG2. Finalement, nos données indiquent que le développement et la différentiation de l’endothélium – incluant la déposition de cette barrière apoplastique - sont contrôlés par la fécondation de la cellule centrale du sac embryonnaire, tandis que le développement de l’ii1' requiert aussi la fécondation de la cellule-œuf. / In Arabidopsis, seeds are composed of three main compartments: an embryo, an endosperm and maternal tissues. The latter comprise in particular a seed coat, involved in seed protection, nutrient transport and dormancy. The endothelium is the innermost cell layer of the seed coat, acting as the interface between seed coat and endosperm. Moreover, the endothelium is the production site of proanthocyanidins (PAs), a class of flavonoid compounds of physiological and agricultural interest that give their brown color to Arabidopsis seeds. To date, several genes involved in PA accumulation in the endothelium have been discovered and named TRANSPARENT TESTA (TT) or TRANSPARENT TESTA GLABRA (TTG), according to the yellow color of their respective mutant seeds. Contrary to other TT and TTG genes, rather involved in enzymatic processes or transcriptional regulation, TT16, TT1 and TTG2 are thought to be involved in developmental processes, which we propose here to thoroughly characterize. In this study, we show that TT16 and TT1 control cell morphology and differentiation in the endothelium and in its adjacent cell layer, the so-called ii1’, whereas TTG2 appears to play roles in endothelium differentiation solely. Our results also suggest that TT16, TT1 and TTG2 control different aspects of the ii1’ developmental patterning. Furthermore, we shed light on genetic mechanisms controlling the deposition of an apoplastic cutin barrier separating endothelium and endosperm. In particular, our results indicate that such a deposition makes part of endothelium differentiation process and is controlled by TT16, TT1, and in a lesser extent TTG2. Finally, our data indicate that endothelium development and differentiation – including deposition of this apoplastic barrier - are controlled by the fertilization of the embryo sac central cell, whereas ii1’ development also requires the fertilization of the egg-cell.

Le médulloblastome est la plus fréquente des tumeurs pédiatriques malignes du cerveau et est divisé en quatre sous-groupes moléculaires. Le groupe Sonic Hedgehog (SHH), caractérisé par l’activation de la voie SHH, présente une surexpression du facteur de transcription basique hélice-boucle-hélice Atoh1. Atoh1 est essentiel pour le développement du cervelet et plus spécifiquement pour la formation des précurseurs des cellules granulaires, qui sont aussi la cellule d’origine du médulloblastome SHH. Dans le médulloblastome SHH, Atoh1 agit comme un facteur pro-tumoral en collaboration avec la voie SHH. De plus, l’inhibition des niveaux protéiques d’Atoh1 inhibe la prolifération tumorale in vitro et in vivo. Etant donnée l’importance de la protéine Atoh1 dans la formation du médulloblastome SHH, Atoh1 pourrait être une cible thérapeutique potentielle pour traiter le médulloblastome SHH. Cependant, les mécanismes de régulation d’Atoh1 sont encore mal connus.Les modifications post-traductionnelles sont connues pour réguler les niveaux protéiques dans les cellules. Plusieurs types de modifications régulent la dégradation protéique et elles incluent l’ubiquitination et la phosphorylation. Nous avons décidé de nous concentrer dans un premier temps sur le rôle potentiel de la phosphorylation d’Atoh1 sur sa fonction et régulation durant le développement du cervelet et la formation de médulloblastome.Par une analyse de spectrométrie de masse, nous avons identifié douze sites de phosphorylation sur la protéine Atoh1. Parmi ces douze sites, seulement deux, la sérine 328 (S328) et la sérine 339 (S339), sont importantes pour la stabilité et la fonction de la protéine. En effet, les deux mutants de phosphorylation spécifiques de ces deux sites, Atoh1-S328A et Atoh1-S339A, ont une demi-vie plus longue ainsi qu’une activité transcriptionnelle augmentée dans les précurseurs des cellules granulaires par rapport à la forme sauvage d’Atoh1. Nous avons ensuite réalisé une purification d’affinité en tandem différentielle suivie par une analyse par la technologie d’identification protéique multidimensionnelle (MudPIT) pour définir les partenaires phospho-spécifiques d’Atoh1. Nous avons découvert que l’ubiquitine ligase E3 Huwe1 est responsable de la dégradation d’Atoh1 de manière phospho-dépendante dans les progéniteurs des cellules granulaires. Nous avons aussi montré que SHH protège Atoh1 de la dégradation médiée par Huwe1 par l’intermédiaire des phosphatases de la famille des PP2A. De manière importante, ce mécanisme de régulation d’Atoh1 est nécessaire au bon développement du cervelet. De plus, dans le contexte tumoral, un faible niveau d’ARNm d’HUWE1 est associé à une mauvaise survie chez les patients ayant un medulloblastome SHH.Au vu de ces résultats, nous souhaitons étudier plus en détail le rôle de la phosphorylation d’Atoh1 ainsi que la contribution de ce nouveau mécanisme dans le médulloblastome. Nous souhaiterions ainsi exploiter nos résultats pour développer de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le médulloblastome SHH. / Medulloblastoma (MB) is the most common pediatric malignant brain tumor and is divided in four subgroups by gene profiling. The well-known subgroup harboring an activation of the Sonic Hedgehog (SHH) pathway shows an upregulation of the proneural basic helix-loop-helix transcription factor Atoh1. Atoh1 is essential for cerebellum development and more specifically for the formation of the granule neuronal progenitors (GNPs), which are the cells of origin of SHH induced MB. In tumoral context, Atoh1 acts as a pro-tumor factor in cooperation with SHH pathway. In addition, the inhibition of Atoh1 protein level prevents MB proliferation in vitro and in vivo. Thus, given the strong implication of Atoh1 protein in MB formation, Atoh1 seems to be a potential therapeutic target to treat SHH MB. However, up to date, mechanisms underlying its regulation remain to be elucidated. Posttranslational modifications are known to regulate protein levels in cells. Several modifications regulate protein turnover including the two most prominent, ubiquitination and phosphorylation. We decided to focus primarily our study on a potential role of Atoh1’s phosphorylation on its function and regulation both during cerebellar development and MB genesis. Using mass spectrometry analysis, we identified twelve phosphorylation sites on Atoh1 protein. Among them, only two, the serine 328 (S328) and serine 339 (S339), were critical for Atoh1 stability and function. The two single phospho-deficient mutants, Atoh1-S328A and Atoh1-S339A, displayed a longer half-life and increased transcriptional activity in granule neuron progenitors when compared to the wild-type form of Atoh1. Next, we employed differential tandem affinity purification followed by Multidimensional Protein Identification Technology (MudPIT) analysis to define Atoh1 phospho-specific partners. We uncovered that the E3 ubiquitin ligase Huwe1 is responsible for Atoh1 degradation in a phospho-dependent manner in granule neuron progenitors. We also discovered that SHH protects Atoh1 against its degradation mediated by Huwe1 through the phosphatases of PP2A family. Importantly, this machinery is required for proper cerebellar development and we highlighted that low levels of HUWE1 are associated with a poor prognosis in patient harboring a SHH medulloblastoma.Given this data, we wish to dissect the role of Atoh1 phosphorylation, and the contribution of this new pathway in MB. We anticipate exploiting our findings to develop new therapeutic strategies in SHH MB.

Les gliomes sont les tumeurs cérébrales de l’adulte les plus fréquentes, dont l’étiologie reste encore largement inconnue. Plusieurs études épidémiologiques ont montré l’existence d’une corrélation entre maladies neurodégénératives et cancers cérébraux. Nous avons émis l’hypothèse qu’il existait des dénominateurs moléculaires communs entre ces pathologies. Je me suis particulièrement intéressé au rôle de la parkine (PK), une ubiquitine ligase responsable des formes génétiques de la maladie de Parkinson (MP). En effet, plusieurs arguments soutiennent l'implication de la PK dans les gliomes.Des études ont montré que la PK présente une expression altérée dans les cas de cancers du sein et de la prostate. La PK possède également une fonction de facteur de transcription. Elle est capable de se fixer à l’ADN de p53 et inhibe sa transcription. p53 est un suppresseur de tumeur fréquemment inactivé (50% des cancers). Une étude a mis en évidence l'existence de mutations somatiques de la PK spécifiques des cancers cérébraux. Mon projet s'est articulé autour de trois axes. 1- PK et Maladie d’Alzheimer. Elle active la transcription de la préséniline 1 et d’inhiber celle de la préséniline 2. 2- PK et MP. La PK par l’intermédiaire de p53 régule XBP-1, un facteur de transcription notamment activé par le stress du réticulum, qui à son tour régule l’expression de DJ-1. 3- PK et gliomes. Nous avons observé une diminution d’expression de la PK corrélé à l’augmentation d’expression de p53 dans des biopsies de gliomes. Nous avons alors montré que p53 est capable d’activer la synthèse de la PK, effet aboli par des mutations de p53 dans les gliomes. / Gliomas are the most common form of brain tumor, the etiology of which remains unknown. Several epidemiological studies have shown the existence of a correlation between neurodegenerative diseases and brain tumor. We hypothesis that these two pathology share common molecular denominators. Here I study the role of parkin (PK) an ubiquitin ligase responsible of early onset Parkinson diseases. Several arguments support the involvement of PK in glioma. Studies have shown that PK expression is alterated in many types of cancers. PK is also a transcription factor which can bind to p53 DNA and inhibits its transcription. P53 is a tumor suppressor often find inactivate in cancers (50%). There is evidence of specific somatic mutations found in glioma. My work was organize according to three axes 1- PK and Alzheimer disease: PK activates préséniline 1 expression and inhibits préséniline 2. 2- PK through XBP-1 regulates p53, a transcription factor activated by reticulum stress, which in turn regulates the expression of DJ-1. 3- PK and Glioma: There is a decrease in parkin expression that can be correlated to p53 expression increase in glioma biopsies. I show that p53 is able to activate PK synthesis, a mechanism abolish by p53 mutations in tumors.

Les plantes croissent de manière continue tout au long de leur vie. Elles sont notamment capablesde produire de nouveaux axes de croissance, ce qui nécessite la mise place d’une zone frontière, induitepar l’expression des facteurs de transcription CUP-SHAPED COTYLEDON 1-3 (CUC). Au cours de mathèse, j’ai utilisé les dents formées à la marge des feuilles chez Arabidopsis thaliana comme un modèlepour mieux comprendre le rôle du réseau régulateur centré sur les gènes CUC au cours de lamorphogenèse.La première partie de mon travail a consisté en l’étude des processus en aval de CUC2, le principalrégulateur de la formation des dents. Grâce à l’utilisation d’un système d’expression inductible pour CUC2combiné à des analyses morphométriques et à la quantification de gènes rapporteurs, j’ai montré queCUC2 agit comme un déclencheur primaire et quantitatif de la formation des dents. Plusieurs relaisagissent en aval de CUC2, à des moments et dans des domaines différents, et ensemble permettent à ladent de continuer de croitre.Dans une seconde partie de mon travail, j’ai identifié et caractérisé des régulateurs en amont desgènes CUC. En suivant une approche candidat, j’ai montré que le microARN miR164 et le complexepolycombe PRC2 interagissent et contrôlent finement l’expression de CUC2. De plus, j’ai réalisé un criblesimple hybride en levure suivi d’expériences de validation in planta pour identifier de nouveauxrégulateurs de l’expression des gènes CUC/MIR164. Enfin, j’ai initié une validation fonctionnelle pourcertains de ces nouveaux candidats et montré qu’il s’agit de régulateurs généraux de l’architecture de lapartie aérienne. En décryptant les mécanismes en amont et en aval des gènes CUC, ce travail a permis demettre en évidence de nouveaux aspects de la mise en place des zones frontières et de la manière dont elles régulent l’architecture des plantes. / Throughout their lives, plants are able to produce new axes by differential growth. The formationof such new growth axes depends on the establishment of a boundary domain, which requires the CUPSHAPEDCOTYLEDON 1-3 (CUC) transcription factors. In this work, I used the small outgrowthsformed at the margin of Arabidopsis thaliana leaves as a model to decipher the CUC-centered networkregulating morphogenesis.In the first part of my work, I focused on the events downstream of CUC2, the master regulator ofleaf margin morphogenesis. Using conditional CUC2 expression combined with morphometric analysesand quantification of reporter genes, I showed that CUC2 functions as a primary and quantitative triggerfor morphogenesis. This trigger then acts through multiple relays, which actions spatially and temporallydiffer, and together allow sustained differential growth.In the second part of this work, I identified and characterized upstream regulators of the CUCgenes. In a candidate-based approach, I showed that miR164 and the polycomb complex PRC2 interact totightly control CUC2 expression. Next, I uncovered new potential transcriptional regulators of theCUC/MIR164 genes through a yeast one-hybrid screen followed by an in planta assay. Finally, I initiateda functional study for some of these candidates, which showed that they are general regulators of shootarchitecture. By revealing upstream and downstream components of the CUC-centered network, this workprovides new insights into how boundaries are regulated and how they shape plants.