L’arrivée des technologies à haut-débit pour mesurer l’expression des gènes a permis l’utilisation de signatures génomiques pour prédire des conditions cliniques ou la survie du patient. Cependant de telles signatures ont des limitations, comme la dépendance au jeu de données d’entrainement et le manque de généralisation. Nous proposons un nouvel algorithme, Integration Transcriptome-Interactome (ITI) (Garcia et al.) pour extraire une signature generalisable prédisant la rechute métastatique dans le cancer du sein par superimposition d’un très large jeu de données d’interaction protèine-protèine sur de multiples jeux de données d’expression des gènes. Cette méthode ré-implemente l’algorithme Chuang et al. , avec la capacité supplémentaire d’extraire une signature génomique à partir de plusieurs jeux de donnés d’expression des gènes simultanément. Une analyse non-supervisée et une analyse supervisée ont été réalisés sur un compendium de jeux de donnés issus de puces à ADN en cancer du sein. Les performances des signatures trouvées par ITI ont été comparé aux performances des signatures préalablement publiées (Wang et al. , Van De Vijver et al. , Sotiriou et al. ). Nos résultats montrent que les signatures ITI sont plus stables et plus généralisables, et sont plus performantes pour classifier un jeu de données indépendant. Nous avons trouvés des sous-réseaux formant des complexes précédement relié à des fonctions biologiques impliquées dans la nétastase et le cancer du sein. Plusieurs gènes directeurs ont été détectés, dont CDK1, NCK1 et PDGFB, certains n’étant pas déjà relié à la rechute métastatique dans le cancer du sein. / High-throughput gene-expression profiling technologies yeild genomic signatures to predict clinical condition or patient outcome. However, such signatures have limitations, such as dependency on training set, and lack of generalization. We propose a novel algorithm, Interactome-Transcriptome Integration (ITI) (Garcia et al.) extract a generalizable signature predicting breast cancer relapse by superimposition of a large-scale protein-protein interaction data over several gene-expression data sets. This method re-implements the Chuang et al. algorithm, with the added capability to extract a genomic signature from several gene expression data sets simultaneously. A non-supervised and a supervised analysis were made with a breast cancer compendium of DNA microarray data sets. Performances of signatures found with ITI were compared with previously published signatures (Wang et al. , Van De Vijver et al. , Sotiriou et al. ). Our results show that ITI’s signatures are more stable and more generalizable, and perfom better when classifying an independant dataset. We found that subnetworks formed complexes functionally linked to biological functions related to metastasis and breast cancer. Several drivers genes were detected, including CDK1, NCK1 and PDGFB, some not previously linked to breast cancer relapse.

L'expression du gène Igf2, qui est soumis à l'empreinte génomique parentale chez les mammifères, est hautement régulée au cours du développement embryonnaire et de la période périnatale grâce à divers mécanismes transcriptionnels et post-transcriptionnels. Ces mécanismes mettent à contribution de longs ARN non codants produits au sein même du locus, dont le plus connu est l'ARN H19. En utilisant une approche de complémentation génétique par un transgène H19 dans myoblastes H19 KO de souris, nous démontrons l'existence de plusieurs nouveaux promoteurs d'Igf2. L'un de ces promoteurs, qui est conservé chez l'homme, peut être activé par un ARN ectopique antisens d'H19 (lncARN 91H) en dépit d'une méthylation complète de la région de contrôle empreinte située en cis sur le même allèle. Nous montrons également que les lncARN 91H présentent une certaine spécificité tissulaire et que leur transcription peut être initiée à partir des séquences conservées CS4, CS5 et CS9 situées en aval du gène H19. Quant à l'ARN H19, qui est l'ARN non codant majeur du locus, il semble pouvoir réguler ses transcrits antisens dans les myoblastes H19 KO complémentés par le transgène H19, mais surtout il participe activement à la régulation post-transcriptionnelle du gène Igf2 chez la souris. Nous observons en effet qu'il favorise la coupure endoribonucléolytique de l'ARN Igf2 par un mécanisme qui reste à découvrir. Enfin, nous mettons en évidence l'existence d'un l'arrêt de l'élongation de la transcription du gène d'Igf2, pour lequel nous proposons un modèle de régulation faisant intervenir un autre long ARN non codant du locus: le lncARN PIHit. Au-delà des mécanismes qui restent à explorer, nos résultats renforcent l'idée que la structure tridimensionnelle de la chromatine participe à la régulation de l'expression des gènes chez les mammifères. / In mammals, the expression of the Igf2 gene, which is subject to parental genomic imprinting, is tightly regulated during embryonic development and the perinatal period through several transcriptional and post-transcriptional mechanisms. These mechanisms are involving long non-coding RNAs (lncRNAs) produced within the locus; among them the best known is probably the H19 RNA. Using a genetic complementation assay consisting in transfections of an H19 transgene into H19 KO myoblasts, we discovered several novel Igf2 promoters in the mouse. One of these promoters, that is conserved in the human, can be activated by ectopic H19 antisens RNAs (91H lncRNAs) despite a complete methylation of the Imprinting-Control Region located in cis on the same allele. We also show that the 91H lncRNAs possess some tissue-specific features and that their transcription can be initiated from the CS4, CS5 and CS9 conserved sequences located downstream of the H19 gene. On the other hand, the H19 RNA, that is the major lncRNA of the locus, appears to regulate its antisense transcripts in H19 KO myoblasts complemented with the H19 transgene, but its major function seems to be in regulating post-transcriptionally the Igf2 gene expression. Indeed, we have observed that it favours the endoribonucleolytic cleavage of the Igf2 messenger RNAs through a mechanism that remains to be elucidated. Finally, we reveal the existence of a premature transcriptional elongation stop of the Igf2 gene, for which we propose a regulation model involving another lncRNA of the locus: the PIHit lncRNA. Beyond the mechanisms that remain to be explored, our results strengthen the idea that, in mammals, the three-dimensional organization of the chromatin is involved in regulating gene expression.

La couleur est un trait biologique essentiel et très variable qui permet à un organisme d'être adapté à son environnement biotique et abiotique. De multiples gènes influent sur la couleur ; leur évolution a été étudiée ici chez les Vertébrés en lien avec les duplications de génome survenues dans cette lignée . Alors que l'essentiel des gènes sont perdus lors de la rediploïdisation suivant une duplication totale de génome, ces travaux montrent que les gènes de la pigmentation appartiennent à des fa milles de gènes qui sont en moyenne plus retenues que le reste du génome . Ceci est particulièrement vrai pour les poissons Téléostéens, cette expansion du répertoire de gènes de pigmentation pouvant être en lien avec la grande diversité de cellules pigmenta ires et de patrons de pigmentation observés chez ces animaux . Par ailleurs, l'étude de la pigmentation d'un organisme modèle émergent, le poisson -clown Amphiprion oellaris, a été réalisée dans le cadre de cette thèse . La nature cellulaire de la bande blanche de ce poisson a été déterminée et a permis l'identification - d'un nouveau gène présent presque exclusivement chez les poissons Actinoptérygiens , probablement acquis par transfert horizontal, et impliqué dans le développement d'un type de cellules pigmentaires, les iridophores . Enfin, l'acquisition de la pigmentation au cours du développement du poisson -clown A. ocellaris, un poisson corallien au cycle de développement marqué par une métamorphose, a été étudiée en rapport avec la signalisation thyroïdienne, qui joue un rôle majeur au cours du développement des Vertébrés . / Color is a key biological trait that allows individuals to adapt to their biotic and abiotic environment, and many genes have been shown to play an essential role in color acquisition in vertebrates. In this work, the consequences on this specifie set of genes of the whole-genome duplications that occurred during vertebrate evolution were investigated. Whereas most genes a re lost after a w hole- genome duplication event, this work shows that pigmentation genes and other genes within their families have been more retained compared to the average observed genome retention. This was particularly the case for the teleost-specific whole-genome duplications . Hence, this high retention rate could  be related to the high pigmentation diversity observed in the teleost fish lineage, both  in terms of patterns and of pigment cell types . In addition, during this PhD thesis, pigmentation in an emerging model organism, the clownfish Amphiprion ocellaris, was investigated. The white color in clownfish was shawn to be due to specifie pigment cells,  iridophores, and new iridophore genetic markers were detected . One such marker is almost exclusively restricted to ray-finned fish and could have been acquired through a horizontal gene transfer event that occurred at the onset of the evolution of this lineage. Last, in this work, the genetic basis of pigmentation acquisition was scrutinized during the development of clownfish A. ocellar is, and especially during metamorphosis - a major life history transition  in coral  reef  fish . In particular, the  deployment  during  development  of thyroid  hormone signaling  which is a key pathway in metamorphosis regulation in vertebrates  was examined.

Avec de nombreuses qualités exceptionnelles (biocompatible et ostéogénique), la nacre représente un biomatériau naturel comme substitut osseux. Mais les composés ostéogéniques dans la nacre ne sont pas encore connus. Nos travaux visent à l’identification des composés ostéogéniques de la nacre. L’ESM (éthanol soluble matrix) est un extrait de la nacre qui est démontré ostéogénique. A partir d’ESM, nous avons essayé plusieurs approches pour cibler et identifier ces composés. Grâce au couplage des cellules MC3T3-E1 et d’ostéoblastes humains arthrosiques, nous avons démontré que la partie cationique d’ESM est ostéogénique, sans interaction avec la partie anionique. Le calcium joue un rôle dans l’activité ostéogénique d’ESM. Ensuite, nous avons créé une lignée cellulaire exprimant de manière stable un plasmide contenant un gène rapporteur ostéogénique (ATDC5 pMetLuc2 ColX promoteur). Grâce à cette lignée, nous avons découvert que les lipides et les sucres présents dans l’ESM ont un effet ostéogénique. Les peptides précipités par TCA sont aussi démontrés ostéogéniques, et ont conduit à leur identification partielle par LC-MS. Ces résultats nous permettent d’avancer plus loin et plus rapidement vers l’identification des composés ostéogéniques de la nacre et vers les applications de la nacre en orthopédie clinique / With many exceptional qualities (biocompatible and osteogenic), nacre represents a natural biomaterial as a bone substitute. However, the osteogenic compounds in nacre are not yet known. Our work aims at the identification of the osteogenic compounds in nacre. The ESM (soluble ethanol matrix) is an extract of nacre that is shown to be osteogenic. From the ESM, we have tried several approaches to target and identify these compounds. Thanks to the coupling of MC3T3-E1 cells and the human osteoarthritis osteoblasts, we demonstrated that the cationic part of the ESM is osteogenic, without interaction with the anionic part. Calcium plays a role in the osteogenic activity of the ESM. Then, we created a cell line stably expressing a plasmid containing an osteogenic reporter gene (ATDC5 pMetLuc2 ColX promoter). Thanks to this cell line, we found out that the lipids and sugars in the ESM have an osteogenic effect. The peptides precipitated by TCA are also demonstrated to be osteogenic, which have led to their partial identification by LC-MS. These results allow us to move farther and faster towards the identification of osteogenic compounds in nacre and the applications of nacre in clinical orthopaedics

L’émergence des déterminants de résistances plasmidiques aux quinolones (PMQR), auxquels appartient le gène qnrD, participent de manière significative à la sélection des résistances de haut-niveau aux permet les réparations de l’ADN lors des stress soumis aux bactéries, et d’autre part, que les aminosides, une autre classe d’antibiotiques que les fluoroquinolones, induisaient la réponse SOS chez Escherichia coli. En effet, nous avons montré que les petits plasmides-qnrD chez E. coli, induisent la formation de monoxyde de nitrogène et l’inhibition de la voie de détoxification Hmp-dépendante. Ces processus génèrent des lésions à l’ADN qui s’ajoutent à celles occasionnées par les aminosides concourant à activer la réponse SOS chez E. coli. L’ensemble de nos résultats montrent que l’émergence de la résistance aux fluoroquinolones peut être occasionnée par l’exposition d’E. coli à une autre classe d’antibiotiques, ici les aminosides. / The emerging plasmid-mediated quinolones resistance (PMQR) determinants significantly participate in the selection of high-level of resistance to the major antibiotics fluoroquinolones, leading to numerous clinical failures. In this study, we reported for the first time that PMQR expression could be triggered by the fluoroquinolones but also by another major class of antibiotics, the aminoglycosides. We were able to show that this unique cross selection of antibiotic resistance was the consequence of the PMQR determinant qnrD being SOS-regulated in a RecA-LexA dependent manner. We demonstrated that sub inhibitory concentration of aminoglycoside induced nitric oxide formation associated with the repression of the Hmp-mediated detoxification pathway, resulting in the induction of the SOS response and thus up-regulation of the PMQR. Overall, our findings revealed an unexpected antibiotic resistance cross-selection with low aminoglycosides concentrations promoting emergence of fluoroquinolones resistance.

Le paludisme est une infection parasitaire de répartition mondiale notamment en zones intertropicales où l’infection par Plasmodium falciparum est responsable de centaines de milliers de morts par an principalement chez les enfants de moins de cinq ans. Le paludisme constitue également un problème en France par l’importation de cas de paludisme chez le voyageur de retour de zone d’endémie. L’infection à Plasmodium falciparum dans cette population, considérée comme à risque de développer les formes graves de la maladie, peut se présenter sous différentes formes cliniques plus ou moins associées au risque de mortalité. Même si certains facteurs de risque de gravité tels que l’âge et l’immunité ont été identifiés, cette interaction complexe hôte-parasite n’a été largement étudiée que chez l’enfant en zone d’endémie et peu de données sont disponibles pour le paludisme d’importation. L’objectif de ces travaux de thèse repose sur l’analyse des facteurs d’hôte et des facteurs parasitaires intervenant dans le paludisme d’importation. A travers le réseau de surveillance du centre national de référence du paludisme en France métropolitaine, l’ensemble des données démographiques, épidémiologiques, cliniques et biologiques des cas de paludisme d’importation, notifiés entre 2011 et 2015, ont été collectées ainsi que les échantillons ayant servis au diagnostic. Après expertise diagnostique, le plasma obtenu après centrifugation a été utilisé pour les dosages des antipaludéens, pour la quantification d’HRP2 ainsi que pour la sérologie anti-palustre. L’ARN extrait par le TRIZOL® à partir du culot globulaire a été utilisé pour l’étude de l’expression des gènes var et des domaines cassettes par qRT-PCR. Le culot de globules rouges parasités a été mis en culture pour la maturation des formes parasitaires en vue de l’étude du phénotype de cytoadhérence sur les récepteurs solubles CD36, ICAM-1, EPCR et du phénomène de rosetting . L’ensemble de ces études a été réalisé sur une population de patients dans le cadre du paludisme d’importation groupée en migrants de première génération, migrants de deuxième génération et voyageurs/expatriés et dont la présentation clinique du paludisme d’importation a été classée en paludisme « très grave », paludisme « grave » et paludisme « simple ». L’ensemble des données épidémiologiques, cliniques et biologiques recueillies au cours de l’étude a permis d’identifier l’âge élevé, l’origine ethnique, la profondeur de la thrombopénie et l’absence d’antécédents de paludisme comme des facteurs de risque associés à la survenue d’un accès palustre « très grave », entité clinique caractérisée pour une biomasse parasitaire séquestrée élevée. L’effet de la pré-exposition au parasite, reflété par le statut sérologique des patients, semble être à l’origine de la présentation clinique de la maladie en limitant notamment la biomasse parasitaire séquestrée au cours de l’accès palustre. L’étude de l’expression des gènes var et des domaines cassettes réalisée dans cette population, en fonction de la présentation clinique, de l’origine ethnique et du statut sérologique des patients, a révélé une surexpression du groupe de gènes var A et B et des motifs protéiques composant les domaines cassettes DC4, DC8 et DC13 dans le paludisme « grave » et « très grave » d’importation au sein de cette population hétérogène de patients. L’étude du phénotype de cytoadhérence et du rosetting, réalisée dans un autre groupe de patients rencontré dans le cadre du paludisme d’importation, a identifié le rosetting comme le phénotype d’adhérence à l’origine de l’accès palustre « très grave ». Le profil d’expression des gènes var et domaines cassettes correspondants à cette population a confirmé les observations antérieures et corrèle le phénotype de rosetting à l’expression des motifs protéiques DBLß3 et DBLa2 de DC4 et DC8 (...) / Malaria is a worldwide parasitic infection especially in tropical area where Plasmodium falciparum infection is responsible for hundreds of thousands annually mainly among children under five years old. Malaria is also a problem in France by the importation of malaria cases in travelers coming from endemic area. The Plasmodium falciparum infection in this population, considered at risk of developping severe malaria, can present different clinical forms more or less associated with mortality.While some risk factors for severity like age and immunity have been identified, this complex host-parasite interactions have been widely studied in children in endemic areas and few data are available for imported malaria. The aim of the thesis work is based on analysis of host factors and parasite factors in imported malaria.Through the monitoring network of the French National reference center of malaria, all the demographic, epidemiological, clinical and laboratory of imported malaria cases, notified between 2011 and 2015, were collected and also samples of the parasitological diagnosis. After diagnostic expertise, the plasma obtained after centrifugation was used for determinations of antimalarial drugs, for quantification of plasmatic HRP2 and for serological tests. RNA extracted by the Trizol® from red cells pellets was used to study the expression of var genes and domain cassettes by qRT-PCR. The pellet of parasitized red blood cells were cultured for maturation of parasitic forms for the study of phenotype cytoadherence on soluble receptor CD36, ICAM-1 and EPCR and for the study of the rosetting phenomenon. All of these studies was conducted in an imported malaria context,in a population of patients composed by first-generation migrants, second-generation migrants and travelers / expatriates and whose clinical presentation of imported malaria was classified into very severe (VSM), mild severe (MSM) and uncomplicated malaria (UM).All the epidemiological, clinical and biological data collected during the study identified the high age, ethnicity, depth of thrombocytopenia and no history of malaria as factors risk associated with the occurrence of very severe malaria, clinical entity characterized by high sequestered parasite biomass. The effect of pre-exposure to the parasite, reflected by the serological status of patients, seems to be the cause of the clinical presentation of the disease in particular by limiting parasite biomass sequestered during malaria. The study of the expression of var genes and domain cassettes performed in this population, according to clinical presentation, ethnicity and the serological status of patients, revealed an overexpression of the group of var genes A and B and protein patterns of the domain cassette DC4, DC8 and DC13 in mild severe and very severe malaria within this heterogeneous patient population. The study of cytoadherence phenotype and rosetting, made in another group of patients in imported malaria context, identified the rosetting as adhesion phenotype causing very severe malaria. The expression profile of var genes and domain cassettes corresponding to this population confirmed earlier observations and correlates rosetting phenotype to the expression of DBLß3 and DBLa2 of DC4 and DC8 (...)

Le syndrome d'Ehlers-Danlos (SEDv) est une maladie artérielle génétique autosomique dominante, affectant le collagène de type III au sein de la matrice extracellulaire de la paroi artérielle notamment. Les patients atteints de SEDv ont une prédisposition aux ruptures artérielles, digestives et utérines qui font toute la sévérité de cette maladie. Les mutations du gène COL3A1 codant pour le collagène de type III sont le plus souvent des mutations hétérozygotes faux-sens, responsables de la substitution d'une glycine par un autre acide aminé, affectant la structure en triple hélice du collagène de type III. Des variants d'un site d'épissage, des insertions-délétions sont également rencontrées, et plus rarement des mutations faux-sens n'affectant pas une glycine, ou des mutations responsables d'haploinsuffisance. Les mutations du COL3A1 sont presque exclusivement privées, et une corrélation entre le phénotype observé et les mutations retrouvées n'a jamais été mise en évidence. Nous avons rapporté l'expérience du centre de référence français du SEDv sur 215 patients, et retrouvé une sévérité de la maladie plus importante chez ceux avec une substitution glycine, ou une insertion/délétion du cadre de lecture dans région de la triple hélice comparativement aux autres génotypes: variants responsables d'haploinsuffisance, variants faux-sens n'affectant pas une glycine, ou les altérations des extrémités N ou C-terminales. Par ailleurs, le phénotype de ces 3 derniers groupes de génotype ne rassemblait pas l'ensemble des symptômes habituellement décrits dans le SEDv et notamment pas de complication digestive. Afin de mieux comprendre l'altération des propriétés biomécaniques de la paroi artérielle des patients atteints de SEDv nous avons utilisé une nouvelle technologie ultrasonore, ultrafastécho, permettant de visualiser et mesurer la vitesse de l'onde de pouls (VOP) localement au niveau carotidien et tout au long du cycle cardiaque. La VOP est un marqueur de rigidité artérielle bien étudié dans l'athérosclérose, et connu pour être un facteur indépendant de mortalité cardiovasculaire. Nous avons établi des valeurs normales des paramètres de l'ultrafastécho chez 102 volontaires sains et analysés 37 patients avec SEDv. Cette étude n'a pas retrouvé de différence de la VOP, donc de rigidité artérielle, en début de systole. En revanche, au cours du cycle cardiaque on a pu observer une moindre rigidification de la paroi artérielle avec l'augmentation de la pression artérielle chez les patients SEDv. Nous avons poursuivi nos explorations par ultrafastécho sur un modèle murin haploinsuffisant pour le collagène de type III (souris Col3a1 hétérozygote) et retrouvé le même profil de réponse. En effet une moindre augmentation de la rigidité artérielle alors que la pression artérielle était augmentée par perfusion de vasopresseur était constatée chez les souris col3a1 hétérozygotes comparativement aux souris sauvages. En conclusion, l'altération du collagène de type III dans le SEDv affecte les propriétés biomécaniques de la paroi artérielle des patients, avec notamment une moindre rigidification lors de l'augmentation de la pression artérielle. Nos travaux ont permis d’affiner la physiopathologie du SEDv, de préciser le phénotype vasculaire par une nouvelle mesure de la VOP et ouvrent des pistes de recherche thérapeutiques d'un traitement augmentant la rigidité artérielle afin de tenter de réduire les risques de ruptures artérielles. / Vascular Elhers-Danlos syndrome (vEDS) is an autosomal dominant genetic vascular disease, affecting the collagen type III, a component in the extracellular matrix of the arterial wall. Patients with vEDS are prone to arterial, intestine or uterine ruptures, which explain the severity of the disease. Mutations in COL3A1, gene encoding for collagen type III are usually heterozygous missense mutations responsible for the substitution of a glycine amino acid for another, which affects the triple helical conformational structure of the collagen type III. Variants of a splice site, deletions/insertions, are also encountered, and more rarely missense mutations not affecting a glycine residue, or alterations responsible for haploinsufficiency. The COL3A1 mutations are almost exclusively private, and a genotype/phenotype correlation has not been clearly studied. We reported the experience of the French reference center for vEDS of 215 patients and found a greater severity of the disease in those with a glycine substitution, or in frame insertion / deletion within the triple helix domain than in other genotypes: responsible variants of haploinsufficiency, missense variants not affecting glycine, or alteration of the N- or C-terminal ends. Furthermore, the phenotype of these last three genotype groups did not combine the complete phenotype described in vEDS especially no gastrointestinal complication. To better understand the alteration of the biomechanical properties of the arterial wall of patients with vEDS we used a new ultrasound technology, ultrafastecho, to visualize and measure the pulse wave velocity (PWV) locally on carotids, over the cardiac cycle. The PWV is a marker of arterial stiffness studied in atherosclerosis, and well known to be an independent risk factor for cardiovascular mortality. We have established normal values ultrafastecho parameters in 102 healthy volunteers and 37 patients with vEDS. This study found no difference in PWV, thus arterial stiffness, in early systole cardiac at diastolic blood pressure. However, in patients with vEDS, weaker stiffening of the arterial wall was observed when blood pressure increases during the cardiac cycle. We continued our explorations by ultrafastecho on a mouse model of vEDS, haploinsufficient for the collagen type III (Col3a1 heterozygous mice). We figured out that Col3a1 heterozygous mice presented the same response profile. Indeed a smaller increase in arterial stiffness while blood pressure was increasing secondary to vasopressor infusion was revealed in the mice compared to the wild mice. In conclusion, alterations of collagen type III in the vEDS affect the biomechanical properties of the arterial wall of the patient, through lower stiffening during the increase of blood pressure over the cardiac cycle. This provides a therapeutic approach for targeting treatment increasing arterial stiffness in vEDS in order to reduce the risk of arterial rupture.

L’hyperplasie bilatérale macronodulaire des surrénales (HBMS) conduit au développement de nodules corticosurrénaliens bilatéraux entraînant un syndrome de Cushing diagnostiqué souvent au cours de la cinquième décennie. L’étiologie de cette maladie n’était que partiellement connue mais le caractère bilatéral de l’atteinte surrénalienne et l’observation de cas familiaux suggéraient, au début de ce travail, une origine génétique. L’analyse de l’ADN tumoral et leucocytaire d’une série de 33 patients opérés a permis de mettre en évidence chez 25% des patients une perte d’hétérozygotie neutre en nombres de copies (LOH) de tout le bras court du chromosome 16 (16p) au niveau du tissu surrénalien. Un séquençage complet du génome de 5 patients (ADN germinal et tumoral) a permis de mettre en évidence une mutation du gène ARMC5 localisé en 16p pour 4 patients. Le séquençage direct des parties codantes d’ARMC5 à partir de l’ADN somatique et germinal de l’ensemble des patients opérés de la cohorte a montré qu’au total, 55% des patients avaient une mutation d’ARMC5. L’inactivation du gène se fait selon la théorie de Knudson (un événement germinal inactivant le premier allèle associé à un autre événement somatique inactivant le second allèle) ce qui laisse supposer qu’ARMC5 est un gène suppresseur de tumeur. L’analyse de la cohorte d’HBMS de nos collaborateurs américains au National Institute Health (laboratoire de CA. Stratakis, Bethesda, USA) a permis de confirmer que les mutations d’ARMC5 étaient un événement fréquent. Des variants de ce gène sont aussi associés à l’hypertension à rénine basse chez les patients noirs-américains. Afin de déterminer des corrélations génotype-phénotype, notre cohorte initiale a été élargie pour constituer une série consécutive de 98 cas index de patients présentant des formes légères à sévères de la maladie, opérées ou non. Vingt-quatre patients (25%) présentaient une altération d’ARMC5. Par ailleurs, 31 nodules surrénaliens de 19 patients ont été analysés en somatique. Le second événement était une mutation dans 68% des cas et une LOH du locus pour les 32% restant. Chez un même patient, le second événement était différent dans chaque nodule présenté. Les patients mutés avaient un syndrome de Cushing plus sévère cliniquement et biologiquement par rapport aux patients non mutés. La taille de leurs surrénales étaient plus grandes avec un plus grand nombre de nodules. Les patients mutés étaient aussi plus jeunes au diagnostic et plus souvent hypertendus. Ces patients étaient ainsi plus souvent opérés. La fonction de la protéine ARMC5 n’était pas connue lors de son identification comme gène de l’HBMS. In vitro, la surexpression du gène sauvage induit l’apoptose. La surexpression des mutants faux-sens et du mutant p.F700del retrouvés chez les patients entraîne moins d’apoptose qu’ARMC5 sauvage. La protéine ARMC5 contient des domaines Armadillo et BTB, connus pour être impliqués dans l’interaction protéine-protéine. En physiologie, l’ACTH stimule la production d’AMPc et la voie de la protéine kinase A (PKA) est impliquée dans différentes pathologies corticosurrénaliennes. Nous avons pu montrer qu’ARMC5 interagissait avec la sous-unité catalytique alpha de la PKA. L’invalidation d’ARMC5 conduit in vitro à une diminution de l’expression d’enzymes de la stéroïdogénèse, de la production de cortisol et une diminution de l’activité PKA. Ainsi, l’hypothèse pour expliquer les HBMS liées à une inactivation d’ARMC5 est que la perte d’apoptose conduit à une hyperplasie nodulaire du tissu corticosurrénalien et que, même si la production de cortisol est diminuée à l’échelle unicellulaire, l’effet de masse global conduit au total à un hypercortisolisme. Nos travaux ont donc identifié et caractérisé un premier gène causal, ARMC5, fréquemment impliqué dans l’HBMS et associé à des formes plus sévères de la maladie. Cette découverte ouvre des perspectives pour le diagnostic familial et la prise en charge des patients. (...) / Primary bilateral macronodular adrenal hyperplasia (PBMAH) is a rare cause of adrenal Cushing’s syndrome and bilateral adrenal tumors. We suspected a genetic origin of the disease on the basis of the report of some familial cases and the involvement of both adrenal glands. The aim of this study was to find a genetic cause of non syndromic PBMAH. To look at chromosomal abnormalities, we use single-nucleotide polymorphism (SNP) arrays and microsatellite markers analysis in a first series of 33 patients all operated for PBMAH. We realize whole genome sequencing of 5 patients (blood and tumor DNAs matched). Then we genotyped by Sanger sequencing the gene Armadillo Repeat Containing 5 (ARMC5) in this first series and 66 additional patients. Clinical data were collected to establish genotype-phenotype correlation. In addition, the cohort of patients of our collaborators at the National Institute Health (Dr. Stratakis, Bethesda, USA) was studied. The effects of ARMC5 inactivation and overexpression and the partners of the protein were sought in cell-culture models. The most frequent somatic alteration was a loss of heterozygosity at 16p observed in tumors of 25% of the patients. The gene ARMC5, located at 16p11.2, was the most frequently mutated by whole genome sequencing: a mutation was found in 4/5 patients. 55% of the patients of the first cohort (33 patients treated by adrenalectomy for PBMAH) had ARMC5 alteration. One patient presented with germline microdeletion of the locus identified by SNP array. Every patient had two events: either a mutation or a deletion at the germline level, either a second mutation or a LOH at the somatic level. We showed that the two events were present on different alleles suggesting that ARMC5 is a tumor suppressor gene. In addition, we showed for several patients that the second hit was different in each adrenal nodules of a same patient. This first cohort included only operated patients with serious forms of the disease. The study of the American cohort and the analysis of the total cohort of our lab including non-operated patients and milder forms showed an alteration of ARMC5 in about 25% of the patients. Genotype-phenotype correlation showed that ARMC5 defects are associated with younger age at the diagnosis, higher hypercortisolism, bigger adrenals and higher number of nodules. In addition, a mutation of ARMC5 was shown in a patient with a PBMAH secreting both aldosterone and cortisol. Analysis of a series of patient affected by primary hyperaldosteronism suggested that ARMC5 may be associated with hypertension especially in African-American subjet. Overexpression of ARMC5 leads in vitro to cell apoptosis. We showed that this apoptosis was reduced when transfecting vector harboring missense mutations or single amino-acid deletion found in our cohort. Invalidation of ARMC5 leads to a decreased steroidogenic enzymes expression, cortisol production and reduced protein kinase A (PKA) activity. We showed that ARMC5 interacts with the calaytic subunit alpha of the PKA dissociated from the cAMP-bound regulatory subunits. More than one quarter of sporadic PBMAH patients present a pathogenic germline ARMC5 defect and these index cases present a more severe disease. Systematic genotyping of ARMC5 may help for early diagnosis of PBMAH, familial counseling, and patients’ management. ARMC5 appears to be a new regulator of PKA and might represent a new target for the development of pharmacological agents controlling PKA function and cortisol production.

La mucoviscidose (CF, Cystic Fibrosis), maladie autosomique récessive la plus fréquente dans la population caucasienne, se manifeste par l’atteinte de plusieurs organes due à l’absence ou au dysfonctionnement du canal CFTR. Au niveau des poumons, la perte de l’activité du canal se traduit par une déshydration du mucus, des cycles d’infections et d’inflammation aboutissant à terme à la destruction du parenchyme pulmonaire. Les thérapeutiques proposées à l’heure actuelle, sont principalement symptomatiques et l’exploration de nouvelles pistes reste nécessaire. De récents travaux émanant de notre équipe ont révélé qu’une intervention au niveau de la stabilisation des transcrits pourrait être bénéfique pour améliorer la quantité de protéines nécessaires pour restaurer une activité suffisante du canal CFTR. Une autre piste qui pourrait être explorée serait de cibler, en plus de l’expression du gène CFTR, des régulateurs clés qui participent aux processus de réparation cellulaire ou à la réponse inflammatoire. Dans cet objectif, nous nous sommes focalisés sur des régulateurs clés comme les miARN et les ARE-BP (protéines de liaison à l’ARN) qui sont dérégulés dans les tissus CF et qui peuvent agir ensemble dans le contrôle de l’expression de nombreux gènes.Les travaux que nous avons réalisés nous ont permis d’une part, de montrer la dérégulation de miARN dans des échantillons CF ainsi que des isoformes de certains miARN. Deux miARN ont retenu notre attention, le miR-101 dont la distribution de ses séquences isomiR varient dans des cultures CF et le miR-181a-5p qui présente une dérégulation de son expression dans trois modèles ex-vivo CF que nous avons utilisés. Ces miARN ont la particularité de moduler l’expression de gènes clés dans les voies de signalisation PI3K-Akt/MAPK-Erk et Wnt. D’autre part, nos travaux ont révélé la dérégulation de la protéine ARE-BP TTP (Tristétraproline ou ZFP36) en contexte CF. Cette protéine est d’autant plus intéressante qu’elle est connue pour être un régulateur clé de l’inflammation. La suite de ce travail a donc été d’étudier sa régulation et son impact sur ses ARNm cibles. L’activité de cette ARE-BP a été principalement décrite pour être contrôlée par la voie p38-MAPK. Nous montrons l’implication de la voie p42/p44-MAPK (Erk1/2) dans la régulation de la phosphorylation de TTP dans des cultures bronchiques. La recherche des interactions entre TTP et ses cibles a également révélé que cette protéine agissait sur ses propres régulateurs ainsi que sur l’ARNm CFTR. Nous montrons ainsi pour la première fois que TTP se fixe au niveau de la région 3’UTR du transcrit CFTR et joue un rôle de stabilisateur sur ce transcrit.Identifier de nouveaux acteurs de la régulation du gène CFTR mais également des régulateurs centraux des processus altérés en contexte CF offre de nouvelles opportunités pour concevoir des outils ciblés pour combattre cette maladie. / Cystic fibrosis (CF), the most common life-shortening genetic disorder in Caucasians, affects many organs but chronic lung disease is the main cause of morbidity and mortality. This disease, characterized by CFTR gene alterations, results in ions transport dysfunctions that contribute to impair mucociliary clearance, favoring bacterial colonization and inflammation, and ultimately leading to lung destruction. Nowadays, therapeutic drugs have limited benefit, so development of new alternatives or complementary molecules remains essential. Recently, our team demonstrated that the intervention on CFTR mRNA stability leads to an increase in CFTR protein level and an improvement of the CFTR channel activity. An alternative way would be to target key actors such as miRNA and ARE-BP (RNA binding protein), deregulated in CF tissues, that display a pleiotropic activity and act together to control expression of several genes.Our findings led to the identification of dysregulated miRNA in CF samples and revealed multiple isoforms relative to miRNA of reference (i.e. isomiRs). We focused on two miRNA, miR-101, that displays a modification in isomiR distribution and miR-181a-5p that is highly deregulated, in three CF airways models. These miRNA modulate expression of key genes or related genes in PI3K-Akt/MAPK-Erk and Wnt signaling pathways.Our work also revealed the deregulation of an ARE-BP protein, TTP (Tristetraprolin, ZFP36), in CF context. This protein is a master regulator in inflammatory resolution. We next investigated the mechanism whereby this ARE-BP is regulated in bronchial cells and showed that TTP phosphorylation is regulated by MK2 through ERK activation. We also determined for the first time that TTP binds to the 3’UTR of CFTR mRNA where TTP binding stabilizes CFTR mRNA level.These data bring new insights into CF physiopathology and open new research opportunities in CF.

Les intégrons sont des éléments génétiques bactériens. Découverts récemment dans le contexte clinique, ils sont présents dans le génome d’un certain nombre de bactéries provenant d’environnements très variés. Ils sont composés d’un gène codant une intégrase et d’une succession de cassettes de gènes. L’activité de l’intégrase permet l’acquisition, la perte ou le réarrangement des cassettes. Par ailleurs un promoteur permet l’expression des cadres de lecture contenus dans les cassettes de gène. Ainsi les intégrons sont à la fois des réservoirs de gènes et des systèmes d'expression de ces gènes. Dans le contexte clinique, ils sont connus pour être impliqués dans l'adaptation des bactéries pathogènes. Ils sont en effet capables d'acquérir et de diffuser des gènes conférant un avantage sélectif face à la pression exercée par l’usage des antibiotiques et des biocides, et par ailleurs d’être mobilisés afin d’être transférés horizontalement. Quelques études ont porté sur les intégrons en dehors des environnements cliniques. Elles ont permis de caractériser de nombreuses cassettes de gènes, sans toutefois en atteindre toute la diversité, à partir de bactéries ou de communautés bactériennes issues d’environnements soumis à différents niveaux de contaminations. Cependant, la diversité de l'intégrase a été peu étudiée, car le plus souvent les études se sont limitées aux séquences d’intégrons cliniques. Ainsi, les intégrons environnementaux sont encore mal connus et mal caractérisés. Les objectifs de ma thèse étaient de caractériser la diversité des intégrons environnementaux, avec un focus particulier sur les intégrases, à partir d’environnements soumis à des contaminations chimiques variables, dans le but d’évaluer le rôle possible des intégrons dans l'adaptation des bactéries face à des perturbations environnementales. Au cours de ces travaux, environ 800 séquences d’intégrases différentes, pour la plupart encore inconnues, ont été obtenues à partir de différents sédiments d’eau douce et côtiers. Des études in situ et en microcosmes, d’environnements d’eau douce ou de milieux côtiers, et avec différents types et niveaux de polluants, ont permis de mettre en évidence un impact des contaminations du milieu sur la diversité des intégrons, sur l’intégrase comme sur les cassettes de gène, de manière indépendante à la structure de la communauté bactérienne. Enfin, lors de cette thèse a été réalisée la caractérisation d’un intégron potentiellement adaptatif face à une pollution pétrolière, porteur de la séquence intIOPS mise en évidence et nommée par Lionel Huang lors de sa thèse. Finalement, les résultats obtenus lors de cette thèse ont apporté de nouveaux éléments qui viennent soutenir notre hypothèse principale que les intégrons environnementaux seraient impliqués dans l’adaptation des communautés bactériennes en réponse à la présence de contaminants dans les milieux non cliniques. / Integrons are bacterial genetic elements. Recently discovered in the clinical context, they are present in the genome of a number of bacteria from a variety of environments. They are composed of a gene encoding an integrase and a succession of gene cassettes. The activity of integrase allows the acquisition, loss or rearrangement of cassettes. Furthermore, a promoter allows expression reading frames contained in the gene cassettes. Thus, integrons are both reservoirs of genes and these gene expression systems. In the clinical context, they are known to be involved in the adaptation of pathogenic bacteria. They are able to acquire and disseminate genes conferring a selective advantage over the pressure exerted by the use of antibiotics and biocides, and also being mobilized to be transferred horizontally. Some studies have focused on integrons outside of clinical environments. They have characterized many gene cassettes, without however reaching the diversity, from bacteria or bacterial communities coming from environments with different levels of contamination. However, the diversity of integrase has been little studied, because the majority of studies are limited to clinical integron sequences. Thus, environmental integrons are still poorly characterized and their diversity are little understood. The objectives of my thesis were to characterize the diversity of environmental integrate with a particular focus on integrase, from environments with varying chemical contamination, to evaluate the possible role of integrating in adapting bacteria face environmental disturbances. In this work, approximately 800 different integrase sequences, mostly unknown, were obtained from various freshwater and coastal water sediments. Field studies and microcosms of freshwater or coastal environments, with different types and levels of pollutants allowed to demonstrate an impact of environmental contaminations on the integron diversity, whether on the integrase or the gene cassettes, independently to the bacterial community structure. Finally, in this thesis the characterization of a potentially adaptive integron facing an oil pollution were performed. This integron carrying the intIOPS sequence highlighted and named by Lionel Huang during his thesis. Finally, the results obtained in this thesis provide further elements which support our main hypothesis that environmental integrons would be involved in the adaptation of bacterial communities in response to the presence of contaminants in non- clinical settings.