Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [232-250]. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [131]-153. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

La formation des fleurs comprend trois étapes successives. Tout d'abord, un méristème, contenant les cellules souches, se forme sur les flancs du méristème d'inflorescence. Puis, le méristème adopte une identité florale. Enfin, la morphogenèse florale permet le développement des différents organes floraux répartis en quatre verticilles. Ces étapes font intervenir des réseaux génétiques distincts. Le facteur de transcription LEAFY (LFY) est un régulateur majeur du développement floral chez les plantes à fleurs. Le but de ma thèse était de comprendre les fonctions précises de LFY au cours du développement floral, en particulier dans les étapes précoces du développement. Les études moléculaires de LFY chez la plante modèle A. thaliana ont permis de montrer que cette protéine a la capacité de se multimériser lors de sa liaison à l'ADN. En étudiant l'importance fonctionnelle de la dimérisation de LFY, j'ai pu mettre en évidence l'importante de cette propriété pour la régulation de ses gènes cibles, responsables de l'identité florale. De plus, en couplant des études génétiques, les études transcriptomiques et les données de liaisons à l'ADN à l'échelle génomique, j'ai mis en évidence un nouveau réseau de gènes régulé par LFY et impliqué dans le développement du méristème, avant sa détermination en fleur. Ces données ouvrent la perspective que cette nouvelle fonction de LFY est une fonction indépendante de sa fonction florale et déjà présente chez la plupart des plantes terrestres.LFY est hautement conservé chez toutes les plantes terrestres, mais ne fait pas partie d'une famille multigénique contrairement à la plupart des facteurs de transcription qui ont formé des familles multigéniques par duplication au cours de l'évolution. J'ai étudié l'évolution des propriétés de LFY, notamment sa capacité de se dimériser. Pour cela, nous nous sommes intéressés aux homologues de LFY et nous avons découvert que LFY était déjà présent chez les algues vertes multicellulaires. En étudiant l'interface de dimérisation chez les différents homologues de LFY, nous avons mis en évidence que l'acquisition de cette propriété a joué un rôle crucial dans l'évolution de la protéine.Enfin, je me suis intéressé au contrôle post-traductionnel de l'activité de la protéine LFY. Les résultats préliminaires sont présentés et permettent de penser que ce mode de régulation est important pour les fonctions de ce facteur de transcription unique. / Flower formation comprises three successive steps. First, a new meristem, containing stem cells, is formed on the flanc of the inflorescence meristem. Then, this meristem adopts a floral identity. Finally, floral morphogenesis occurs that allow the development of floral organs arranged into four distinct whorls. The LEAFY (LFY) transcription factor is a major regulator of floral development in flowering plants. The aim of my thesis was to precisely understand the roles of LFY during floral development, especially during early stages. Previous studies in the model plant A. thaliana demonstrate that LFY can multimerize upon binding to DNA. By studying the functional importance of the dimerization property of LFY, we were able to show that this property is important for the regulation of its target genes, including those responsible for floral identity. In addition, by combining genetic studies, transcriptomic datas as well as whole-genome LFY binding sites, we have shown that LFY controls a new network of genes which are directly involved in meristem formation, before its determination into flower. These data raise the prospect that this new function of LFY is in fact a non-floral function already present in most land plants.LFY is highly conserved in all land plants, but is not part of a multigene family in contrast to most transcription factors. I studied the evolution of LFY properties, including its ability to dimerize on specific DNA sequences. For this purpose, we looked for the ancestor form of LFY and found out that LFY was already present in multicellular green algae. By studying the dimerization interface in different counterparts of LFY, we demonstrate that the acquisition of this dimerization property has played a crucial role during the evolution of the protein.Finally, I studied the post-translational control of LFY activity which remains largely unknown. Preliminary results are presented and suggest that this mode of regulation is important for many functions of this orphan transcription factor.

LEAFY (LFY) est un facteur de transcription unique et très conservé chez les plantes terrestres. Il contrôle le développement floral chez les angiospermes (plantes à fleurs), mais son rôle est encore mal connu chez toutes les autres plantes terrestres à l'exception de la mousse Physcomitrella patens où l'orthologue de LFY (PpLFY) est requis pour la première division cellulaire du zygote. PpLFY ne reconnaît pas les mêmes séquences d'ADN que LFY d'Arabidopsis thaliana, malgré la très forte conservation de leurs domaines de liaison à l'ADN. LFY semble donc avoir changé de propriétés au cours de l'évolution ; l'objectif de ma thèse a été de déterminer si de tels changements s'étaient produits fréquemment chez les plantes terrestres, et de comprendre leur origine et leur impact sur la régulation des gènes cibles de LFY. Pour cela, j'ai étudié la spécificité de liaison à l'ADN des orthologues de LFY chez les grands groupes de plantes terrestres par des expériences de SELEX, et cette spécificité s'est révélée très fortement conservée, excepté dans le cas de PpLFY. Ces résultats nous ont permis de construire un modèle biophysique performant pour prédire la liaison de LFY à l'échelle génomique, ce que nous avons appliqué à l'étude de l'évolution de la régulation de quelques gènes clés par LFY. Nous avons ainsi pu prédire la régulation du gène floral AGAMOUS par LFY chez différentes espèces angiospermes, et nous avons pu montrer que LFY régulait très vraisemblablement les orthologues des gènes d'identité florale chez les gymnospermes, c'est-à-dire avant l'apparition de la fleur. La divergence de spécificité de PpLFY nous a poussés à étudier les gènes cibles de PpLFY : pour cela, j'ai initié des approches bioinformatiques et expérimentales chez P. patens. Enfin, pour comprendre comment ce changement de spécificité s'est déroulé au cours de l'évolution, nous nous sommes penchés sur l'ancêtre de LFY et avons découvert que LFY était déjà présent chez les algues vertes. Des études pour déterminer la spécificité ancestrale de LFY chez ces espèces ont été initiées. / LEAFY (LFY) is a unique transcription factor, highly conserved within land plants. LFY directly regulates a set of genes participating in floral development in angiosperms (flowering plants), but its role in the other groups of land plants is unknown, except in the moss Physcomitrella patens where the LFY ortholog (PpLFY) regulates the first cell division in the zygote. PpLFY does not bind to the same DNA sequences as LFY from Arabidopsis thaliana, in spite of the very high degree of conservation of their DNA binding domains. Thus, it appears that the properties of LFY have changed during evolution ; the goal of my thesis was to find out if such changes had occurred frequently in land plants, and what are their origins and consequences on target genes regulation. I performed SELEX experiments on LFY orthologs from all land plants, which revealed that their DNA binding specificty was highly conserved, except in the case of PpLFY. These results allowed us to build an accurate biophysical model to predict LFY binding on DNA fragments at a genomic level, which we applied on the evolution of the regulation of key target genes by LFY. We were able to predict the regulation of the floral gene AGAMOUS by LFY in various angiosperm species, et we could also show that LFY was very likely regulating gymnosperm orthologs of genes involved in floral organ identity, even before the appearance of the flower. The change in DNA binding specificity observed for PpLFY led us to study more precisely the consequences of this change for the regulation of target genes : for this, I initiated bioinformatic and experimental work in P. patens. Finally, to understand how this change in DNA binding specificity had occurred during evolution, we looked for the ancestor of LFY and found out that LFY already existed in green algae. We are currently investigating the ancestral specificity of LFY in these species.

Le but de mon travail était d’étudier les modifications post-traductionnelles et plus précisément la sumoylation d’Ikaros. Mes études ont montré que le facteur de transcription Ikaros est modifié non seulement par SUMO-1 mais aussi par SUMO-2/3 sur plusieurs sites consensus. Cette modification est conditionnelle et dépendante du stade de développement des cellules T. J’ai trouvé un site consensus en plus des sites déjà décrits dans l’étude de Gómez-del Arco et al., 2005. En accord avec les résultats publiés, dans mon système expérimental, l’absence de sumoylation augmente les propriétés anti-prolifératives d’Ikaros, car ses mutants qui ne peuvent pas être sumoylés inhibent mieux la prolifération des cellules leucémiques. Un effet surprenant est l’absence d’un effet cumulatif de l’absence de sumoylation sur la prolifération des cellules. Par exemple, des mutants ponctuels qui ne perdent pas complètement leur sumoylation sont les meilleurs répresseurs de la prolifération, comparés avec le mutant où tous les sites modifiés sont mutés. Ce résultat est en contradiction avec les données publiées, parce qu’il suggère un rôle différent de la sumoylation, et non seulement comme un interrupteur physique des complexes Ikaros – NURD. J’ai fait des expériences utilisant l’expression d’un gène rapporteur comme un moyen de révéler des différences subtiles entre les propriétés répressives d’Ikaros et ses mutants sumo-déficients. Pour ces essais j’ai utilisé des cellules HeLa, un type cellulaire qui n’exprime pas Ikaros endogène et qu’il est donc théoriquement convenable pour étudier son effet sur l’expression d’un gène rapporteur. Mes résultats ont démontré que dans des cellules HeLa, il n’y pas de différence significative entre les propriétés répressives d’Ikaros et ses mutants sumo-déficients. Ces différences par rapport aux résultats obtenues avec la lignée de cellule T suggèrent une grande importance de contexte du système utilisé et que certains effets peuvent être observés uniquement dans des cellules T. Pour mieux comprendre le rôle de la sumoylation dans le fonctionnement d’Ikaros, j’ai analysé les transcriptomes des lignées cellulaires T qui surexpriment IK1-ER ou ses mutants. L’analyse des puces d’ADN a démontré un phénotype de dérégulation d’expression des gènes cibles d’Ikaros, différent entre la protéine WT et les mutants, ainsi qu’entre les mutants mêmes. Ce résultat suggère un rôle de la sumoylation d’Ikaros beaucoup plus complexe que l’interruption mécanique de son interaction avec le complexe NURD. Mes résultats ont aussi démontré que les autres membres de la famille d’Ikaros (Helios, Aiolos et Eos) sont également sumoylés, un événement qui pourrait être important pour la régulation de leurs fonctions. / The main topic of my PhD studies was to investigate the role of sumoylation in the function of Ikaros transcription factor, that regulates the lymphocyte differentiation and function. Sumoylation is a posttranslational modification that can change the properties and regulate the function of a given protein. Up to now, one study addressed the question of how sumoylationmodulates Ikaros function. It shows that Ikaros is sumoylated in total primary thymocytes, and that this dynamic event modulates Ikaros' repressive function. It also describes two consensus sumoylation sites on Ikaros (K58 and K240), the sumoylation of which leads to loss of Ikaros repressive function in ectopic reporter gene assays. The final conclusion of the study is that sumoylation does not alter the nuclear localization of Ikaros but acts as a mechanism disrupting its participation in both histone deacetylase (HDAC) dependent and independent repression. My work shows the presence of additional sumoylation site on Ikaros and demonstrates that sumoylation does not significantly alter its interaction with the nucleosome remodelling and histone deacetylase (NURD) complex in T-cell lines. The functional analysis of sumo-deficientmutants indicates a complex role of this modification in regulating Ikaros' transcriptional properties. The identification of this new sumoylation site contributes to a better understanding of Ikaros' dual repressive - activating function and suggests the existence of conditional Ikaros' interacting partners. Moreover, the different Ikaros splicing isoforms would have differentsumoylation profiles, which would complete the knowledge of their functional diversity.

Des données suggéraient que le facteur de transcription ZNF143 régule l’expression de milliers de gènes mais très peu d’informations étaient disponibles sur les gènes cibles, réseaux de gènes, processus biologiques et mécanismes impliquant ZNF143. Pour mon travail de thèse je me suis intéressé au potentiel régulateur de ce facteur en particulier chez l’homme. Mon projet de recherche a premièrement consisté à identifier toutes les cibles génomiques de ZFN143 puis à caractériser fonctionnellement cet interactome. Les résultats obtenus ont permis d’identifier plus de 3000 gènes cibles de ZNF143, principalement impliqués dans des processus liés à la croissance cellulaire. Mes travaux ont aussi permis de mettre à jour de nouveaux mécanismes de régulation impliquant ce facteur. En effet, nous avons démontré que les facteurs de transcription ZNF143, THAP11 et Notch1 modulent l’expression d’un répertoire commun de gènes via des sites de liaison à l’ADN chevauchant. Nous avons aussi montré que ZNF143 joue un rôle essentiel dans l’expression des gènes dirigés par des promoteurs bidirectionnels et qu’il est aussi impliqué dans une boucle d’autorégulation transcriptionnelle de son expression. / Numerous data were suggesting that the transcription factor ZNF143 regulates the expression of thousand of genes. However, nothing was known about the genome wide regulatory networks, biological processes and transcriptional mechanisms involving this factor.For my PhD thesis I was interested in exploring the regulatory potential of the ZNF143 transcription factor in human. The goal of my project was to identify all the genomic targets of this factor and functionally characterize this ZNF143-DNA interactome. The results I obtained allowed us to identify more than 3000 genes targeted by ZNF143, mainly involved in biological processes linked to cell proliferation. My work also led us to discover new transcriptional mechanisms involving ZNF143. We demonstrated that the transcription factors ZNF143, THAP11 and Notch1 modulate the expression of a common set f gene via overlapping DNA binding sites. Moreover, we also showed that ZNF143 in essential for the divergent expression of genes from bidirectional promoters and that its expression is regulated through auto-regulatory feedback loop.

Mon travail de thèse s’est axé sur deux projets, le premier a porté sur l’étude fonctionnelle de la sous unité TTDA de TFIIH, un facteur général de transcription impliqué dans la réparation NER, afin d’identifier de nouveaux partenaires de la sous unité TTDA nous avons réalisé un crible double hybride et ainsi sélectionné ZBTB38, une protéine impliqué dans la répression de gènes portant des methylations CpG, nous avons confirmé son interaction avec TTDA, et son implication dans la réparation NER. La deuxième partie a porté sur l’étude du recrutement des facteurs NER sur la chromatine en absence de lésions de l’ADN. En utilisant le système rapporteur LacO/LacR nous avons observé que l’immobilisation de l’un des facteurs NER sur la chromatine non endommagée permet l’assemblage du PInC de façon séquentielle et ordonnée. Nous avons aussi révélé que TTDA, connue pour être impliquée dans la trichothiodystrophie, joue un rôle clé dans la complétion du PInC. / During my thesis I worked on two projects, the first one was focused on the functional study of TTDA subunit of TFIIH, which is a general transcription factor involved in NER, we made a double hybrid screening to identify new interactants of TTDA subunit, and we could select ZBTB38, which is known to be implicated in methyl dependant gene repression; we confirmed its interaction with TTDA and its involvement in NER. The second project was entiteled Molecular Insights into the formation of the nucleotide excision repair complex revealed on undamaged chromatin. we analyzed the formation of the PInC independently of DNA damage by using the LacO-LacR system. We observed a sequential and ordered self-assembly of the PInC operating upon immobilization of individual NER factors on undamaged chromatin and mimicking that functioning on a bona fide NER substrate. We also revealed that the recruitment of TTDA, involved in Trichothiodystrophy disorder, was key in the completion of the PInC.

Le système neuro-sensoriel est considéré comme une synapomorphie des eumétazoaires, sur la base de la présence, chez ces organismes, du neurone. Les éponges, en tant que métazoaires non-bilatériens, sont d’un intérêt tout particulier pour comprendre l’origine et l’évolution de nombreux processus développementaux, tels que la mise en place du système neuro-sensoriel. Même si elles ne possèdent pas de neurones, ce ne sont pas des organismes passifs ; elles présentent des formes de communication chimiques et électriques. Cependant, rien n’est actuellement connu concernant les types cellulaires ni les mécanismes précis impliqués dans ces processus. Dans cette perspective de recherche, l’éponge homoscléromorphe Oscarella lobularis a été choisie comme modèle lors de cette thèse. Dans un premier temps, différents travaux pour la caractériser ont été réalisés. L’étude de ses relations phylogénétiques au sein des homoscléromorphes a notamment permis de restaurer une ancienne famille : les Oscarellidae. Je me suis attachée par la suite à identifier des gènes connus pour être impliqués dans la mise en place du système nerveux chez les eumétazoaires. Parmi les mécanismes moléculaires connus, la voie de signalisation Notch semble incontournable chez les bilatériens. Son origine et son évolution ont été étudiées à l’échelle des eucaryotes, révélant ainsi que cette voie est une synapomorphie des métazoaires bien que plusieurs de ses composants soient plus anciens. Mes résultats d’immunolocalisation de la protéine Notch révèlent un marquage dans les choanocytes. En parallèle, j'ai également montré l'expression dans ces cellules d'un facteur de transcription apparenté aux NK6-7, familles jouant un rôle dans la neurogenèse chez les bilatériens. Ces résultats semblent appuyer une hypothèse récente proposant que les choanocytes pourraient avoir des fonctions neuro-sensorielles. L'intégration d’autres données (moléculaires, physiologiques, biochimiques…) reste cependant indispensable à la validation de cette hypothèse et sont en cours de développement. Plus globalement, ces résultats vont dans le sens d'hypothèses récentes qui suggèrent que l'ancêtre commun des métazoaires présentait déjà une relative complexité moléculaire et fonctionnelle, même si ces fonctions devaient être assurées par des cellules multifonctionnelles. / The neuro-sensory system is considered to be a eumetazoan synapomorphy. Indeed, all these organisms share a specifialized cell: the neurone. Sponges, as non-bilateiran, are of special interest to investigate the origin and evolution of developmental processes, such as the emergence of neuro-sensory system. Although they are nerveless, sponges are not passive organisms; they harbour chemical and electric communication. Nevertheless, presently, nearly nothing is known concerning implicated cell types or conduction mechanisms. In the aim of understanding the nervous system origin, the homoscleromorph sponge Oscarella lobularis has been used as a sponge model in this thesis. First, diverse studies have been realised in order to characterise this species. The study of its phylogenetic position among homoscleromorph allowed us to restore an ancient family: the Oscarellidae. Then, I tried to identify genes that are known to be implicated in eumetazoan nervous system patterning. Among them, the Notch signalling pathway is crucial. Its origin and evolution have been investigated at the eukaryotic scale, revealing that this pathway is a metazoan synapomorphy, although several components emerged earlier. Notch protein immunolocalisation results in the staining of choanocytes. In parallel, I have also reported the expression pattern exclusively in this cell type, of a transcription factors related to NK6-7, those families being implicated in bilaterian neurogenesis. These results are in agreement with a recent hypothesis proposing that choanocytes may harbor neuro-sensory functions. The integration of other molecular, physiological and biochemical data is crucial to validate this hypothesis and is in progress. More globally, these results are in agreement with recent hypotheses suggesting a relative molecular and functional complexity of the metazoan common ancestor, although diverse functions may have been assumed by multifunctional cells.

SOX17 est un facteur de transcription à motif HMG-box, du sous-groupe SoxF, identifié comme étant un nouveau régulateur du développement oligodendrocytaire. L’expression de SOX17 est maximale au stade oligodendrocyte pré-myélinisant. In vitro, les approches de gain et perte de fonction de Sox17 suggèrent que ce facteur favorise la sortie de cycle et/ou la différenciation des OPCs (Sohn et al., 2006). In vivo, la fonction de SOX17 dans la prolifération et la différenciation des OPCs, restait à déterminer. Afin d’établir le rôle de SOX17 in vivo, nous avons généré un modèle de souris transgénique de surexpression inductible sous le contrôle du promoteur Sox10 (système Tet-On). Après traitement à la doxycycline, la surexpression de Sox17 est effective dans les cellules oligodendrogliales du système nerveux central (SNC) et les dérivés des crêtes neurales du système nerveux périphérique (SNP). Les souris TetSox17;Sox10rtTA/+ présentent un phénotype moteur sévère. Nos données montrent que la surexpression de Sox17 induit un délai de la différenciation des OPCs causant une hypomyélinisation de la moelle épinière. L’analyse de la myélinisation chez les souris KO conditionnel, Cnpase-cre;Sox17flox/flox, révèle que Sox17 n’est pas nécessaire à la myélinisation du SNC. De plus, au sein du SNP, le gain de fonction Sox17 provoque un défaut du processus de radial sorting et un blocage des cellules de Schwann au stade pro-myélinisant, résultant en une inhibition de la myélinisation. Nos résultats indiquent une fonction stade-dépendant de Sox17 sur la progression du lignage oligodendrocytaire et identifie Sox17 comme un nouveau régulateur du développement de la cellule de Schwann. / In the central nervous system (CNS), myelination is timely regulated by oligodendroglial cell lineage progression. During development, the transition from proliferative/migrating oligodendrocyte precursor cells (OPCs) towards myelinating oligodendrocytes occurs through OPC cycle exit and differentiation. The HMG-box transcription factor Sox17 was previously identified as a new regulator of oligodendrocyte development. The expression of Sox17 peaks at the pre-myelinating stage. In vitro gain- and loss-of-function experiments showed that Sox17 promotes OPC cycle exit and differentiation (Sohn et al., 2006). However in vivo, the function of Sox17 in oligodendrocyte development has not been reported. In the present, we generated a transgenic mouse model overexpressing Sox17 in Sox10+ cells, in a doxycycline (DOX)-inducible manner (Tet-ON system). After DOX treatment, gain of Sox17 function was effective in oligodendroglial cells and neural crest derivatives. Interestingly, Sox17-overexpressing mice exhibited severe motor deficits. Our results demonstrated that SOX17 overexpression induces a delay of OPC differentiation, leading to a severe hypomyelination in the developing spinal cord. Furthermore, our analysis of Cnpase-cre;Sox17flox/flox conditional null mice showed that Sox17 is not required for CNS myelination. Remarkably, our data revealed that Sox17 overexpression inhibits PNS myelination, due to defects of radial sorting and inhibition of Schwann cell at the pro-myelinating stage. Altogether, our data provide new insights into stage-specific functions of Sox17 in oligodendroglial cells and identify Sox17 as a potential regulator of Schwann cell development.