Le Glypican-3 (GPC3) est surexprimé dans 72% des carcinomes hépatocellulaire (CHC). C’est un co-récepteur membranaire du récepteur WNT, qui appartient à la famille des protéoglycanes à sulfates d'héparane. L'objectif général de ma thèse vise à étudier les mécanismes de régulation post-transcriptionnelle de l’expression du GPC3 dans le CHC. Pour cela, j’ai développé un test fonctionnel qui m’a permis de cribler une bibliothèque de 876 microARNs humains. Ceci a conduit à l’identification de 5 microARNs régulateurs de l’expression de l’ARNm codant pour le GPC3 via sa région 3’ non traduite (NT). Mon travail de thèse porte plus particulièrement sur le miR-1271 et le miR-1291 car ils sont dérégulés dans le CHC et sont respectivement inhibiteur et inducteur de l’expression du GPC3. Dans un premier projet, j’ai démontré que le miR-1271 cible directement la région 3’NT du GPC3 et diminue la stabilité de son ARNm. Ce microARN est sous-exprimé dans le CHC et son expression corrèle négativement avec celle de l'ARNm du GPC3 dans les CHC associés à une infection par le virus de l’hépatite B. Dans un deuxième projet, j’ai démontré que le miR-1291 régule positivement l’expression du GPC3 en inhibant un facteur intermédiaire. Une analyse in silico a permis d’identifier IRE1α comme candidat. IRE1α est une protéine transmembranaire du réticulum endoplasmique (RE) qui participe à « l’Unfolded Protein Response », une réponse adaptative activée lors de l’accumulation de protéines mal conformées dans le RE. J’ai démontré qu’IRE1α clive l’ARNm codant pour le GPC3 grâce à son activité endoribonucléase. D’autre part, le miR-1291 cible directement l’ARNm codant pour IRE1α dans sa région 5’NT ce qui inhibe son expression et induit une surexpression du GPC3. Le miR-1291 est surexprimé dans le CHC et son expression corrèle positivement avec celle de l’ARNm du GPC3. En conclusion, mon travail de thèse m’a permis de mettre en évidence et de caractériser deux nouveaux microARNs (miR-1271 et miR-1291) contrôlant l’expression du GPC3 par des mécanismes directs ou indirects. La pertinence physiopathologique de ces régulations dans le CHC est en accord avec les niveaux d’expression respectifs de ces microARNs, qui pourraient contribuer à la surexpression du GPC3 dans ces tumeurs. / Glypican-3 (GPC3) is overexpressed in 72% of hepatocellular carcinoma (HCC). It is a co-receptor for WNT receptor and belongs to the heparan sulfate proteoglycans family. The general objective of my PhD thesis was to study the mechanisms by which GPC3 is post-transcriptionnally regulated in HCC. To this end, I developed a functional test that allowed me to screen a library of 876 human microRNAs. This led me to identify 5 microRNAs that regulate the expression of GPC3 mRNA through its 3’Untranslated Region (UTR). The work presented in this thesis particulary focuses on miR-1271 and miR-1291 as both microRNAs present a deregulated expression in HCC and are respectively inhibitor and activator of GPC3 mRNA expression. In a first project, I demonstrated that miR-1271 directly binds to GPC3 mRNA 3’UTR and affects its stability. This microRNA is underexpressed in HCC and its expression negatively correlates with that of GPC3 mRNA in a subgroup of HCC corresponding to those associated with hepatitis B virus infection. In a second project, I demonstrated that miR-1291 postively regulates the expression of GPC3 mRNA by targeting an intermediate factor. An in silico analysis led to the identification of the Inositol Requiring Enzyme 1 alpha (IRE1α) as a potential candidate. IRE1α is an endoplasmic reticulum (ER) resident type I transmembrane protein and contributes to the signaling of the Unfolded Protein Response (UPR). The UPR is an adaptive response activated upon accumulation of improperly folded proteins in the ER. I showed that IRE1α cleaves GPC3 mRNA through its endoribonuclease activity. Moreover I demonstrated that miR-1291 directly targets IRE1α mRNA through its 5’UTR, thereby decreasing its expression and contributing to GPC3 mRNA overexpression. MiR-1291 is overexpressed in HCC and its expression positively correlates with that of GPC3 mRNA. In summary, the work carried out during my PhD allowed the identification and the characterization of two new microRNAs (miR-1271 and miR-1291) that control the expression of GPC3 mRNA through direct or indirect mechanisms. The pathophysiological relevance of these regulatory mechanisms is in agreement with the respective expression levels of these microRNAs in HCC, which could therefore contribute to the overexpression of GPC3 in those tumors.

Les cellules souches somatiques présentent habituellement un comportement très différent des cellules souches pluripotentes. Les bases moléculaires de l’auto-renouvellement des cellules souches embryonnaires ont été récemment déchiffrées grâce à la facilité avec laquelle nous pouvons maintenant les purifier et les maintenir en culture durant de longues périodes de temps. Par contre, il en va tout autrement pour les cellules souches hématopoïétiques. Dans le but d’en apprendre davantage sur le fonctionnement moléculaire de l’auto-renouvellement des cellules souches hématopoïétiques, j’ai d’abord conçu une nouvelle méthode de criblage gain-de-fonction qui répond aux caprices particuliers de ces cellules. Partant d’une liste de plus de 700 facteurs nucléaires et facteurs de division asymétrique candidats, j’ai identifié 24 nouveaux facteurs qui augmentent l’activité des cellules souches hématopoïétiques lorsqu’ils sont surexprimés. J’ai par la suite démontré que neuf de ces facteurs agissent de manière extrinsèque aux cellules souches hématopoïétiques, c’est-à-dire que l’effet provient des cellules nourricières modifiées en co-culture. J’ai également mis à jour un nouveau réseau de régulation de transcription qui implique cinq des facteurs identifiés, c’est-à-dire PRDM16, SPI1, KLF10, FOS et TFEC. Ce réseau ressemble étrangement à celui soutenant l’ostéoclastogénèse. Ces résultats soulèvent l’hypothèse selon laquelle les ostéoclastes pourraient aussi faire partie de la niche fonctionnelle des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. De plus, j’ai identifié un second réseau de régulation impliquant SOX4, SMARCC1 et plusieurs facteurs identifiés précédemment dans le laboratoire, c’est-à-dire BMI1, MSI2 et KDM5B. D’autre part, plusieurs indices accumulés tendent à démontrer qu’il existe des différences fondamentales entre le fonctionnement des cellules souches hématopoïétiques murines et humaines. / Somatic stem cells usually exhibit a very different behavior compared to pluripotent stem cells. The molecular basis of embryonic stem cell self-renewal was recently decrypted by the relative straightforwardness with which we can now purify and maintain these cells in culture for long periods of time. However, this is not the case with hematopoietic stem cells. In order to elucidate the molecular mechanisms of hematopoietic stem cell self-renewal, I developed a novel gain-of-function screening strategy, which bypasses some constraints found with these cells. Starting from a list of more than 700 candidate nuclear factors and asymmetric division factors, I have identified 24 new factors that increase hematopoietic stem cell activity when overexpressed. I have also found that nine of these factors act extrinsically to hematopoietic stem cells, i.e., the effect comes from the engineered feeder cells in co-culture. Moreover, I have revealed a new transcriptional regulatory network including five of the factors identified, i.e., PRDM16, SPI1, KLF10, FOS and TFEC. This network is particularly similar to that involved in osteoclastogenesis. These results raise the hypothesis that osteoclasts might also be part of the functional hematopoietic stem cell niche in the bone marrow. Furthermore, I have identified a second regulatory network involving SOX4, SMARCC1 and several factors previously identified in the laboratory, i.e., BMI1, MSI2 and KDM5B. Besides, several lines of evidence tend to show that there are fundamental differences between mouse and human hematopoietic stem cells.

Les cellules souches somatiques présentent habituellement un comportement très différent des cellules souches pluripotentes. Les bases moléculaires de l’auto-renouvellement des cellules souches embryonnaires ont été récemment déchiffrées grâce à la facilité avec laquelle nous pouvons maintenant les purifier et les maintenir en culture durant de longues périodes de temps. Par contre, il en va tout autrement pour les cellules souches hématopoïétiques. Dans le but d’en apprendre davantage sur le fonctionnement moléculaire de l’auto-renouvellement des cellules souches hématopoïétiques, j’ai d’abord conçu une nouvelle méthode de criblage gain-de-fonction qui répond aux caprices particuliers de ces cellules. Partant d’une liste de plus de 700 facteurs nucléaires et facteurs de division asymétrique candidats, j’ai identifié 24 nouveaux facteurs qui augmentent l’activité des cellules souches hématopoïétiques lorsqu’ils sont surexprimés. J’ai par la suite démontré que neuf de ces facteurs agissent de manière extrinsèque aux cellules souches hématopoïétiques, c’est-à-dire que l’effet provient des cellules nourricières modifiées en co-culture. J’ai également mis à jour un nouveau réseau de régulation de transcription qui implique cinq des facteurs identifiés, c’est-à-dire PRDM16, SPI1, KLF10, FOS et TFEC. Ce réseau ressemble étrangement à celui soutenant l’ostéoclastogénèse. Ces résultats soulèvent l’hypothèse selon laquelle les ostéoclastes pourraient aussi faire partie de la niche fonctionnelle des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. De plus, j’ai identifié un second réseau de régulation impliquant SOX4, SMARCC1 et plusieurs facteurs identifiés précédemment dans le laboratoire, c’est-à-dire BMI1, MSI2 et KDM5B. D’autre part, plusieurs indices accumulés tendent à démontrer qu’il existe des différences fondamentales entre le fonctionnement des cellules souches hématopoïétiques murines et humaines. / Somatic stem cells usually exhibit a very different behavior compared to pluripotent stem cells. The molecular basis of embryonic stem cell self-renewal was recently decrypted by the relative straightforwardness with which we can now purify and maintain these cells in culture for long periods of time. However, this is not the case with hematopoietic stem cells. In order to elucidate the molecular mechanisms of hematopoietic stem cell self-renewal, I developed a novel gain-of-function screening strategy, which bypasses some constraints found with these cells. Starting from a list of more than 700 candidate nuclear factors and asymmetric division factors, I have identified 24 new factors that increase hematopoietic stem cell activity when overexpressed. I have also found that nine of these factors act extrinsically to hematopoietic stem cells, i.e., the effect comes from the engineered feeder cells in co-culture. Moreover, I have revealed a new transcriptional regulatory network including five of the factors identified, i.e., PRDM16, SPI1, KLF10, FOS and TFEC. This network is particularly similar to that involved in osteoclastogenesis. These results raise the hypothesis that osteoclasts might also be part of the functional hematopoietic stem cell niche in the bone marrow. Furthermore, I have identified a second regulatory network involving SOX4, SMARCC1 and several factors previously identified in the laboratory, i.e., BMI1, MSI2 and KDM5B. Besides, several lines of evidence tend to show that there are fundamental differences between mouse and human hematopoietic stem cells.