La Spondyloarthrite (SpA) est un rhumatisme inflammatoire chronique fréquent, avec une prévalence de 0,43 % en France. Elle consiste en une atteinte prédominante du squelette axial, mais aussi des articulations périphériques, et peut conduire à une immobilité du rachis et des articulations sacro-iliaques. Des atteintes extra-articulaires sont fréquentes, telles qu'une uvéite, un psoriasis ou une maladie inflammatoire chronique de l'intestin. Les traitements actuels ne sont que symptomatiques, ciblant principalement les manifestations inflammatoires. L'étiologie de la SpA est multifactorielle avec une composante génétique dominée par l'association forte et bien connue avec l'allèle HLA-B27. Cependant, ce facteur génétique n'est clairement pas suffisant pour induire le développement de la maladie. L'objectif de ce projet de thèse était donc d'identifier d'autres facteurs génétiques à l'origine du développement de la SpA.Mon travail a porté sur l'analyse de deux jeux de données complémentaires, dans une perspective de biologie des systèmes. Dans une première partie, j'ai conduit une analyse de liaison dans 210 familles atteintes de la maladie représentant 1310 personnes génotypées avec des puces Affymetrix 250k. Une nouvelle région significativement liée à la SpA a été détectée en 13q13, avec un intervalle de 1,3 Mb défini par des haplotypes recombinants chez les patients.Ensuite, une analyse transcriptomique des cellules dendritiques dérivées des monocytes de 23 patients HLA-B27+, 23 témoins sains HLA-B27+ et 21 témoins sains HLA-B27-, et stimulées ou non par du LPS, a tenté de distinguer les gènes dont l'expression est modifiée par la maladie de ceux influencés par l'allèle HLA-B27 seul. L'annotation fonctionnelle et une analyse par réseau de gènes ont mis en évidence l'inhibition chez les patients des étapes précoces de la biosynthèse du cholestérol. / Spondyloarthritis is a frequent chronic inflammatory rheumatism, with a prevalence of 0.43 % in France. This disease presents axial skeleton injuries, but also on peripheral joints, and can results in a total spinal and sacro-iliac motility loss. Extra-articular features including uveitis, psoriasis and inflammatory bowel disease are frequent. Current SpA treatments are only symptomatic, relieving inflammatory symptoms. SpA etiology is largely multifactorial with a genetic component dominated by the long-known strong association with the HLA-B27 allele. This allele, however, is not sufficient for the disease to occur. This thesis project objective was then to identify other genetic factors in the origin of SpA.My work was mainly divided in two complementary data analyses, in a way to get a systems biology approach. The first one consisted in proceed linking analyses on data from Affymetrix genotyping chips gathered from DNA of 1310 people grouped in 210 families. This study allowed notably to detect a new significantly linked region to SpA : 13q13, with an interval of 1.3 Mb. This part of genome is currently being sequenced to allow a better causal SNP identification.Secondly, an Affymetrix HumanGene 1.0 st transcriptomic chips analysis was performed on MD-DCs extracted from 68 people, stimulated or not by LPS during 6 or 24 hours. This cohort was grouped between 23 patients HLA-B27+, 23 healthy controls HLA-B27+ and 21 healthy controls HLA-B27-. I could notice that HLA-B27 allele is farly enough to considerably affect cell transcriptomic profiles, which encourages to include HLA-B27+ healthy controls. Otherwise, a gene network analysis allowed me to highlight on an inhibition of early steps of cholesterol biosyntthesis.

La diversité génétique des arbres tropicaux exploités pour leur bois est potentiellement menacée. Pourtant les mécanismes à l’origine de la distribution et de l’organisation de cette diversité génétique sont encore mal connus, notamment en Afrique. Parmi les hypothèses évoquées pour expliquer les patrons de diversité actuellement observés, l’hypothèse des refuges forestiers (liée aux changements climatiques du Tertiaire et du Quaternaire) est souvent la plus testée. Cependant, l’histoire commune des espèces forestières n’est pas toujours en accord avec les patrons phylogéographiques observés entre les espèces. Les différences de traits d'histoire de vie entre espèces, notamment leurs capacités de dispersion, pourraient influencer fortement la réponse des espèces aux changements environnementaux. La présente thèse ambitionne ainsi de caractériser le tempo de diversification des arbres des forêts tropicales africaines en relation avec les variations paléo-environnementales et d’évaluer l’impact éventuel de ces variations sur l’organisation de la diversité génétique au sein des populations. Elle ambitionne également de caractériser le système reproducteur et d’évaluer les capacités de dispersion des espèces en relation avec les pressions actuelles que subissent les forêts tropicales africaines.Afin d’atteindre ces objectifs, nous avons utilisé le genre Entandrophragma CDC (Meliaceae) qui compte une dizaine d’espèces distribuées des forêts humides guinéo-congolaises d’Afrique Centrale et de l’Ouest (E. angolense, E. cylindricum, E. candollei, E. utile, E. palustre), aux forêts humides des régions montagneuses d’Afrique de l’Est (E. excelsum), en passant par les forêts sèches des régions zambéziennes (E. bussei, E. caudatum, E. delevoyi, E. spicatum). Morphologiquement bien délimitées à l’exception de E. congoense parfois mis en synonymie avec E. angolense, les espèces forestières de ce genre sont caractérisées par la qualité de leur bois, qualité à l’origine de fortes pressions d’exploitation.Les relations phylogénétiques entre les espèces, basées sur le séquençage du génome chloroplastique complet et du ADN ribosomique confirment taxonomie actuelle (espèces généralement monophylétiques), et les délimitations au sein du genre à partir des caractères morphologiques (fleurs et fruits). Deux périodes majeures de diversification ont été inférées :au début du Miocène pour les sections et de la fin du Miocène au Pléistocène pour les espèces au sein des sections. La phylogénie montre trois transitions entre biomes, deux des forêts humides vers les forêts sèches et une vers les forêts de montagnes. Les phylogénies multi-marqueurs montrent également que E. congoense se distingue bien de E. angolense, ce qui a été confirmé par le génotypage de microsatellites nucléaires, mettant en évidence deux clusters génétiques correspondant aux espèces attendues. Chez les espèces des forêts tropicales humides, l’analyse comparative de l’organisation de la diversité génétique intraspécifique a permis de mettre en évidence le rôle de la trouée du Dahomey et de la ligne volcanique du Cameroun comme principales barrières aux flux de gènes entre l’Afrique de l’Ouest et l’Afrique Centrale. Cependant, nous observons une faible différentiation génétique au sein des forêts d’Afrique Centrale, avec aux plus deux clusters génétiques définis chez E. angolense et E. cylindricum et aucune congruence avec les zones traditionnellement proposées comme candidates de refuges forestiers. Cette faible différentiation serait probablement liée à des flux de gènes à longue distance observés chez ces espèces d’Entandrophragma.L’étude de la dispersion des graines et du pollen par analyses de parenté chez quatre espèces exploitées d’Entandrophragma (E. angolense, E. candollei, E. cylindricum, E. utile) révèle des événements de dispersion à longues distances (> 1000 m), associés à un système de reproduction principalement allogame (taux d’autofécondation < 10 %). Ces traits suggèrent que des arbres relativement isolés suite à l’exploitation sélective d’un peuplement forestier ne devraient pas rencontrer de problèmes de fertilité. Toutefois, l’analyse de la variation du succès reproducteur montre un pic de reproduction pour les arbres dont le diamètre à hauteur de poitrine est élevé et généralement supérieur au diamètre minimum d’exploitation (DME), ce qui peut affecter fortement le potentiel reproducteur d’un peuplement exploité. Ces résultats suggèrent que le DME devrait être augmenté en République du Congo afin d’assurer une gestion durable de la ressource.Cette thèse représente donc une contribution à la compréhension des processus évolutifs à l’origine de la diversité génétique des espèces forestières tropicales africaines. Elle fournit via l’analyse des flux de gènes, une contribution significative pour appréhender le devenir des populations d’arbres exploitées et favoriser une exploitation durable des ressources forestières. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse a étudié l’interaction entre l’obésité induit par la diète et la physiologie fcHFHS) avec un régime gras et sucrée ou un régime normocalorique chez la souris et le rat. Le régime fcHFHS a modifié le profile journalier de prise alimentaire et l’expression de la protéine PER2 dans l’habenula latérale (LHb) chez la souris. Cependant chez le rat, ni la prise alimentaire ni l’expression du gène Per2 dans la LHb n’ont changé, mais des altérations ont été observées dans le noyau accumbens. Chez les rats nourris avec une diète standard ou fcHFHS, le blocage glutamatergique dans la LHb induit une altération de la prise alimentaire dépendant du temps du blocage. Finalement, nous avons étudié le comportement alimentaire chez des souris contrôle et mutantes du gène horloge Npas2 nourris avec le régime fcHFHS. Le comportement alimentaire, néanmoins, était similaire entre les deux génotypes. Les résultats indiquent une relation entre le type de diète et une expression anormale des gènes horloges dans le circuit de la récompense, ainsi comme un rôle important de la LHb dans la prise alimentaire. / This thesis studied the interaction between diet-induced obesity and the 24h variations in behavior and physiology paced by the circadian system. Mice and rats were fed with a free choice high-fat high-sugar diet (fcHFHS). In mice, fcHFHS diet changed day-night eating patterns and PER2 clock-protein expression in the Lateral Habenula (LHb), a food-reward related area. In rats, no feeding patterns or clock-gene changes in LHb were found, however, Per2 gene expression was disrupted in the Nucleus Accumbens, which is indirectly connected to LHb. When blocking pharmacologically the glutamatergic functioning of the LHb, food intake was altered in both chow and fcHFHS-fed rats in a time-dependent manner. Finally, we tested the influence of Npas2 clock-gene on the disruption of rhythmic behavior produced by the fcHFHS-diet using Npas2 mutant and WT mice. Both genotypes, however, displayed similar altered eating patterns caused by the fcHFHS diet. Our findings indicate a relationship between nutrient type and an abnormal clock-gene expression in food reward-related areas, and an important role for the LHb in feeding behavior.

Les cyanobactéries des genres Microcystis et Planktothrix sont des micro-organismes capables de proliférer dans de nombreux plans d'eau douce. Ces proliférations sont associées à des risques pour la santé humaine et animale en raison de la production de produits naturels, parmi lesquels des toxines. Ces molécules présentent une diversité de structure chimique de d'activités biologiques d'intérêt pour l'industrie pharmaceutique et biotechnologique. Nous avons revisité le potentiel en produits naturels de Microcystis et Planktothrix. Par des approches complémentaires de biologie moléculaire, génomique et transcriptomique, nous avons caractérisé des gènes impliqués dans la synthèse de ces produits naturels ainsi qu'exploré leur évolution et la régulation de leur expression. Ces travaux ont permis de mettre à jour une distribution, des évènements évolutifs et des profils d'expression surprenants et permettent d'envisager de nouvelles applications pour les produits naturels. / Microcystis and Planktothrix are cyanobacterial genus commonly proliferating in freshwater ecosystems. These blooms are associated with human and animal health threat because of synthesis of natural products and cyanotoxins. These compounds are of great chemical diversity and of interest for biotechnological and pharmaceutical applications. We revisited the natural products potential of Microcystis and Planktothrix. Combining molecular biology, genomics and transcriptomics investigations, we characterized natural products gene clusters. We studied their distribution, evolution and transcription as well. This work uncovered new distribution pattern, evolutionary events and unexpected expression patterns. These insights will allow new investigations and applications for cyanobacterial natural products.

La vigne (Vitis vinifera) possède un métabolisme secondaire particulièrement riche donnant naissance à une large palette de molécules dont certaines sont impliquées dans les défenses contre les pathogènes et d'autres dans la grande diversité d’arômes qui fait la renommée des vins. L’analyse de la séquence de référence du génome de la vigne a permis de mettre en évidence une remarquable expansion de certaines familles de gènes liés au métabolisme secondaire par rapport aux autres plantes. Dans ce travail, j'ai étudié les familles gènes codant pour les cytochromes P450, dont certains sont impliqués dans la production d’arômes, les gènes codant pour les stilbènes synthases (STS), les endo-β-1,3-glucanases et les gènes de résistance de type NBS impliqués dans les défenses de la vigne. Ma thèse vise à proposer des hypothèses expliquant l’organisation structurale de ces familles de gènes et ainsi à mieux comprendre pourquoi certaines familles présentent une amplification dans le génome de la vigne. Des approches bioinformatiques ont été utilisées afin d’étudier ces différentes familles de gènes. Les gènes cytochromes P450 et gènes R de type NBS ont tout d'abord été annotés de manière manuelle dans le génome de référence de la vigne. L’expression des gènes endo-β-1,3- glucanases, STS et cytochromes P450 a été analysée en utilisant une approche transcriptomique à grande échelle. Pour ce faire, un outil a été développé durant cette thèse pour estimer le niveau d’expression des gènes à partir de données RNA-Seq disponibles dans les banques de données publiques. Parallèlement, des données de reséquençage d’ADN de 56 cépages et espèces de vigne ont été analysées, afin de déterminer les variations structurales de type CNV au sein des familles de gènes à domaine NBS et de gènes STS. Ces différents travaux ont permis de montrer que l’amplification des familles de gènes étudiées n’est pas spécifique du génome de référence mais est retrouvée dans l'ensemble du genre Vitis, mais également de mettre en évidence des variations structurales au sein des différents génomes étudiés. L'analyse de la famille STS a montré que ces gènes sont organisés en blocs de duplication, et que les gènes plus conservés sont aussi les plus exprimés. Nous avons également montré que les gènes à domaine NBS sont organisés en cluster, dont certains sont particulièrement soumis à variation. Ces travaux contribuent à une meilleure connaissance de facteurs de défense efficaces et durables ainsi que des gènes impliqués dans la synthèse d’arômes dans la vigne. Ces connaissances pourront bénéficier aux programmes de création variétale mis en œuvre à l’INRA de Colmar. / Grapevine (Vitis vinifera) has a particularly rich secondary metabolism, giving rise to a wide range of molecules, some of which are involved in defences against pathogens and others in the great diversity of aromas that make wines famous. Analysis of grapevine reference genome has shown a remarkable expansion of certain families of genes linked to secondary metabolism in comparison with the other plants. In this work, I have analysed gene families coding for cytochromes P450, some of them being involved in the production of aromas, genes coding for stilbene synthases (STS), endo-β-1,3-glucanases and NBS type resistance genes involved in grapevine defences. My thesis intends to propose hypothesis to explain the structural organisation of these families and therefore better understand why some of these families are amplified in the grapevine genome. Bioinformatic approaches have been used to study these different genes families. The cytochromes P450 and R genes of NBS type were manually annotated to improve the knowledge of these families of genes. The expression of endo-β-1,3-glucanases, STS and cytochromes P450 genes has been quantified using a large-scale transcriptomic approach. To this purpose, a tool has been developed during this thesis to estimate the level of genes expression from RNA- Seq data available in public databases. In the meantime, DNA resequencing data from 56 cultivars and grapevine species have been analysed to identify structural variations of CNV types within the genes with a NBS domain and the STS genes. These works showed that the amplification of the gene families of interest was not specific to the reference genome but occurred at the scale of the Vitis genus, but also to highlighted structural variations in different genomes. Regarding the STS genes, blocks of duplication and more conserved and expressed genes were identified. For the genes with NBS domain, a clustered organisation has been highlighted with some clusters varying more than others in the studied genotypes. These works contribute to a better knowledge of gene families for efficient and durable defence against pathogens and optimal aromas synthesis in grapevine. This knowledge will benefit to breeding programs currently in progress at INRA Colmar.

Une reconnaissance appropriée des parasites est essentielle pour une réponse immunitaire efficace, assurant l'activation adéquate des mécanismes de défense immunitaire. Chez les vertébrés, il a été démontré que les gènes codant pour les récepteurs de l'immunité adaptative impliqués dans la reconnaissance des agents pathogènes sont soumis à une intense pression sélective. En revanche, beaucoup moins d’études se sont intéressées à la sélection agissant sur les récepteurs de l'immunité innée. Le but de cette thèse est de décrire la variabilité naturelle des gènes de l'immunité innée impliqués dans la détection des agents pathogènes chez les rongeurs et d’analyser les mécanismes responsables de leur évolution. Ce travail s’est focalisé principalement sur les rongeurs de la sous-famille des Murinae et de leur rôle potentiel en tant que réservoirs d’agents pathogènes dangereux pour l’Homme. Tout d´abord nous avons étudié la variabilité intraspécifique de cinq Toll-like récepteurs ciblant les bactéries (TLR1, TLR2, TLR4, TLR5 et TLR6) pour des lignées consanguines de souris domestiques issues d’une population sauvage de deux sous-espèces : Mus musculus domesticus (Mmd) et Mus musculus musculus (Mmm). Les souches consanguines constituent un outil adapté à l'étude de la variabilité des gènes immunitaires car elles confèrent une information sur les allèles présents dans les populations naturelles tout en bénéficiant de génotypes homozygotes. Les résultats les plus significatifs concernent la découverte d'un codon stop dans l'exon 2 du Tlr5 chez une lignée de Mmm et l’absence de variabilité du Tlr4 chez Mmd. A la suite de ces résultats, nous avons décidé de vérifier si l‘absence de polymorphisme du Tlr4 chez Mmd reflète une absence de variabilité dans les populations naturelles, ou si il s’agit plutôt d’un effet de l'échantillonnage ou des croisements ultérieurs. Nous avons donc séquencé le gène Tlr4 pour les deux sous-espèces provenant de la région du Paléarctique Occidentale (au total 39 Mmm et 62 Mmd) puis nous avons comparé ces résultats avec la variabilité génétique d’un gène mitochondrial (cytochrome b). Nous avons confirmé notre prédiction : la variabilité de Tlr4 chez Mmd est fortement réduite par rapport à Mmm, probablement à cause d’agents pathogènes ayant exercé une sélection purifiante chez Mmd durant la colonisation vers l’ouest. Cependant, l'influence de mécanismes évolutifs neutres, tel que la dérive consécutive à un goulot d’étranglement démographique, ne peut être exclue sur la base de nos données. La dernière partie a été consacrée à la comparaison interspécifique de deux récepteurs : TLR4 et TLR7. Ces deux TLRs se différencient à la fois par leur localisation et leur capacité de détection. TLR4 est un TLR extracellulaire reconnaissant principalement les ligands bactériens, essentiellement les lipopolysaccharides, tandis que TLR7 est localisé dans la cellule et détecte les virus à ARN simple brin. L‘objectif était de décrire la variabilité inter-spécifique de chaque récepteur et de révéler les mécanismes de sélection s’exerçant sur ces gènes au cours de leur évolution sur une échelle de temps plus importante. Nous avons analysé 23 espèces de Murinae provenant surtout d’Asie. Nos résultats suggèrent que la sélection purifiante est la force principale ayant agit sur l’évolution des deux TLRs. Cependant, nous avons également mis en évidence des épisodes de sélection diversifiante qui ont pu être à l’origine des variations intra-spécifiques de TLRs observée aujourd’hui chez les rongeurs. Des sites sous sélection positive sont principalement concentrés dans les domaines extracellulaires des deux récepteurs, domaines responsables de la reconnaissance des agents pathogènes. Enfin, la comparaison entre ces deux TLRs montre que le TLR7 est soumis à une sélection négative plus forte. Cette sélection peut s’expliquer en raison des interactions du TLR7 avec les acides nucléiques viraux. / Appropriate recognition of parasites is crucial for effective immune response, ensuring activation of adequate defence mechanisms. In vertebrates, it has frequently been demonstrated that genes encoding proteins involved in pathogen recognition by an adaptive immune system are often subject to intense selection pressures. On the contrary, much less information has been provided on the evolution of recognition mechanisms of innate immunity. The aim of this thesis is to describe the pattern of natural variation of innate immunity genes involved in pathogen recognition in rodents and to analyze the mechanisms of their evolution. We used murine rodents (subfamily Murinae) as a principal model group because they are potential reservoirs of various pathogens dangerous to humans. First, we studied the intraspecific variability of five bacterial sensing Toll-like receptors (TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, and TLR6) in inbred strains derived from two subspecies of the house mouse (M. m. musculus, hereafter abbreviated as Mmm and Mus musculus domesticus, Mmd). Wild-derived inbred strains are suitable tools for studying variation of immunity genes because they provide information about alleles that occur in natural populations, and at the same time they occur at homozygous state. The most significant results include the findings of a stop codon in exon 2 of the Tlr5 gene in one Mmm strain and no variability in Tlr4 of Mmd. Following these results we decided to check whether the absence of Tlr4 polymorphism in Mmd reflects the pattern found in natural populations, or whether it is a consequence of insufficient sampling or subsequent breeding. We therefore sequenced Tlr4 in both subspecies across a large part of the Western Palearctic region (in total 39 Mmm and 62 Mmd individuals), then we compared these results with variability on mitochondrial DNA (cytochrome b). The result confirmed our prediction that observed variability in Mmd is strongly reduced also in free-living populations (compared to Mmm), probably due to strong purifying selection by pathogens with which they met during the westward colonization. However, the influence of random evolutionary processes (e.g. drift during bottlenecks) cannot be excluded based on our data. At the intraspecific level, we could not find any sign of positive selection. The last part of my dissertation is devoted to interspecific comparison of two receptors, TLR4 and TLR7. These two TLRs differ in the exposure and the ligands detection. TLR4 is an extracellular receptor detecting mainly bacterial ligands (especially lipopolysaccharides), while TLR7 is located inside the cell and detects ssRNA viruses. The aim of this part of the thesis was to describe variability of both receptors at the interspecific level and to reveal selection forces acting on TLRs in longer evolutionary time scale. In total we analyzed 23 rodent species of the subfamily Murinae in Europe, Asia and Africa. Our results suggest that purifying selection has been a dominant force in evolution of the Tlr4 and Tlr7 genes, but we also demonstrated that episodic diversifying selection has shaped the present species-specific variation in rodent Tlrs. Sites under positive selection were concentrated mainly in the extracellular domain of both receptors, which is responsible for ligand binding. The comparison between two TLRs lead us to the conclusion that the intracellular TLR7 is under much stronger negative selection pressure, presumably due to its interaction with viral nucleic acids.

Fusarium graminearum est un champignon phytopathogène responsable de la fusariose de l’épi, maladie affectant les céréales telles que le blé ou le maïs. Le champignon peut également produire des métabolites secondaires toxiques ou mycotoxines, tels que les trichothécènes de type B qui sont stables d’un point de vue chimique et thermique. Ces mycotoxines peuvent contaminer les grains avant récolte. Aucun procédé à l’heure actuelle ne permet de les éliminer ou de limiter leur toxicité. Un moyen de lutte efficace est donc de limiter la biosynthèse de ces toxines. Cette voie implique les gènes Tri qui sont regroupés dans un cluster dont la régulation est complexe. Lors de l’infection de la plante hôte, le champignon se retrouve potentiellement en contact avec des molécules pro ou antioxydantes intervenant dans les mécanismes de défense de la plante. In vitro, ces molécules prooxydantesactivent la production de trichothécènes via la surexpression des gènes Tri alors que les composés antioxydants la répriment, via la répression des gènes Tri.Le facteur de transcription Fgap1, homologue au facteur Yap1 de levure impliqué dans la réponse austress oxydant, a été identifié chez F. graminearum et son rôle potentiel dans la régulation de labiosynthèse des trichothecenes a été étudié. Des souches recombinantes ont été construites et ontpermis de montrer l’implication de ce facteur non seulement dans l’activation de l’expression des gènes de détoxification, mais aussi dans la modulation de la production de trichothécènes en réponseau stress oxydant. Ce facteur n’intervient cependant pas dans la réponse aux composés antioxydants.Une analyse RNA-seq a été entreprise pour identifier plus globalement les réseaux de régulation impliqués en réponse aux variations redox. / Fusarium graminearum is a pathogenic fungus responsible for “Fusarium Head Blight”, a diseaseaffecting cereals, including wheat or maize. The fungus can produce toxic secondary metabolitesbelonging to the type B trichothecene family. These metabolites are heat and chemically stablemolecules. These toxins can be found in grains before harvest and no available decontaminationprocess can eliminate or detoxify trichothecenes. The best way to restrict their occurrence is to limittheir biosynthesis. The Tri genes involved in the biosynthetic pathway are clustered and theirregulation is complex. During plant/pathogen interaction, the fungus must cope with pro orantioxidants, involved in plant defense mechanisms. In vitro, prooxidant molecules stimulatetrichothecenes biosynthesis via Tri genes overexpression, whereas antioxidants compounds repress Trigenes expression and toxin accumulation.The transcription factor Fgap1, homologous to Yap1 in yeast and involved in response to oxidativestress, was identified in F. graminearum and its potential role in the regulation of trichothecenesbiosynthesis was investigated. Using recombinant strains, we demonstrated that, in response tooxidative stress, Fgap1 is not only involved in expression of detoxifying activities, but also in themodulation of trichothecene accumulation. Nonetheless, Fgap1 is not involved in response toantioxidant compounds. RNA-seq analysis has been initiated to identify regulatory network involvedin response to redox variations.

Le contrôle post-transcriptionnel de l'expression des gènes représente un vaste ensemble de processus biologiques autour de la machinerie des ARNm, jouant un rôle majeur dans la création de la diversité du répertoire protéique. La dérégulation de ces processus, générant un phénotype altéré, pourrait contribuer à la progression tumorale dans les cancers du sein. Nos travaux se sont axés sur l'étude de l'épissage alternatif des pré-ARNm et la dérégulation de la machinerie de l'épissage dans la progression métastatique des cancers du sein. Dans un modèle murin de carcinome mammaire, nous avons identifié des variants d'épissage spécifiquement associés au potentiel métastatique. Dans une large cohorte de patientes, nous avons montré que l'expression de certains de ces variants dans des tumeurs est associée à un pronostic défavorable. Enfin, nous avons caractérisé le profil d'expression des protéines régulatrices de l'épissage dans plusieurs séries de cancer du sein. Cette étude offre de nouvelles connaissances et perspectives pour le développement de biomarqueurs de la progression tumorale. / Alternative RNA processing is a mechanism that plays a critical role for creation of protein diversity through selective inclusion or exclusion of RNA sequences during post-transcriptional control of gene expression. We hypothesized that alteration in this process might contribute greatly to tumour development and progression in breast cancer. The aim of our study was to identify and characterize defects in alternative splicing during breast tumour progression. In a murine model, we could identify specific mRNA splicing variants associated with metastatic development. In a large cohort of breast cancer patients, expression of a subset of these variants was correlated to poor prognosis. Finally, we characterised the expression profile of a large panel of proteins of the splicing machinery in breast cancer. Our study provides new insights in the understanding of mechanisms leading to tumour progression and perspectives for the development of new biomarkers and therapies.

Les gradients morphogénétiques contrôlent l'émergence de polarités axiales au cours du développement. Bien que la dynamique d'établissement de ces gradients soit bien comprise, la précision des mécanismes d'activation agissant en aval restent à élucider. Nous abordons cette question avec le gradient de Bicoid qui fournit rapidement une réponse transcriptionnelle robuste dans l'embryon de drosophile. Cette robustesse survient malgré le challenge imposé par de fréquentes mitoses dépourvues de transcription. Un calcul théorique intégrant les paramètres physiques de Bicoid (concentration, diffusion) indique que la mesure précise de concentration de Bicoid ne peut être effectuée à chaque interphase en 5-6mn. Il a donc été proposé que l'acquisition rapide de cette robustesse repose sur une mémorisation de l'état transcriptionnel au cours des divisions. Pour tester cette hypothèse, j'ai adapté à l'embryon de drosophile le système MS2 d'étiquetage des ARN dans les cellules vivantes et démontré qu'il permettait de suivre la dynamique transcriptionnelle dans un organisme pluricellulaire vivant. De manière inattendue, le rapporteur MS2 s'exprime aussi postérieurement ce qui m'a empêché de tester l'hypothèse de mémorisation. J'ai montré que cette expression postérieure est due à la présence de sites de fixation pour le facteur de transcription Zelda dans la cassette MS2. Un nouveau rapporteur MS2, dépourvu de ces sites récapitule l'expression endogène et fournit un outil de choix pour tester l'hypothèse de mémorisation. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre la dynamique transcriptionnelle sur laquelle repose l'émergence des patrons d'expression développementaux. / Morphogen gradients provide concentration-dependent positional information along polarity axes. Although the dynamics of these gradients is well described, precision and noise in the activation processes acting downstream remain unclear. To address this question, we study the response to the Bicoid gradient that elicits very rapidly a robust transcriptional response in young fly embryos. This robustness occurs despite the challenge imposed by frequent mitoses during which transcription is interrupted suggesting that nuclei measure the Bicoid concentration during the 5-6 mn interphases. Modeling using statistical mechanics and Bicoid physical parameters do not account for accurate measurement of Bicoid concentration in such a short period. It was proposed that rapid robustness of the Bicoid response relies on a memorization process allowing nuclei to recall Bicoid concentration from previous cycles. To understand how the Bicoid system resists to the challenge imposed by mitosis, I have adapted the MS2 RNA-tagging approach to fly embryos and shown that it can be used to quantify transcription dynamics in a living multicellular organism. Unexpectedly, the MS2 reporter was also expressed in the posterior of the embryo making it impossible to directly test the memorization hypothesis. I have shown that this posterior expression is due to binding sites for the transcription factor Zelda unexpectedly localized in the MS2 cassette. A newly engineered MS2 reporter removing those sites faithfully reproduces the endogenous expression providing a powerful tool to test the memory hypothesis. This work opens new avenue to decipher the transcription dynamics underlying pattern formation.

A E3.5 jours de développement (E3.5), l’embryon murin se compose d’une monocouche de cellules externes correspondant au Trophectoderme (TE) et d’une masse cellulaire interne (MCI), hétérogène, constituée de deux sous-populations de cellules précurseurs : les cellules épiblastiques (Epi) et les cellules d’endoderme primitif (EPr). NANOG, marqueur épiblastique et GATA6, marqueur de l’EPr, sont co-exprimés à E3.5 dans la MCI puis adoptent une expression exclusive au sein de leur lignage respectif. La différenciation du lignage EPr nécessite l’expression de GATA6 et l’activation de la voie Récepteur Tyrosine Kinase (RTK) activée par le FGF (RTK-FGF) pour l’induction de gènes cibles de GATA6 tels que Sox17 et Gata4.Au cours de ma thèse, j’ai, dans un premier temps, étudié la relation GATA6/voie RTK-FGF lors de l’induction de l’expression des gènes de différenciation de l’EPr. J’ai utilisé des cellules souches embryonnaires murines ES sauvages ou mutantes pour Gata6 (ES Gata6-/-), dans lesquelles j’ai surexprimé différentes formes mutantes de Gata6 inactivées sur les différents résidus identifiés comme potentiellement phosphorylables par la voie RTK-FGF. Ainsi, j’ai analysé l’expression protéique des gènes Sox17 et Gata4 ainsi que des expressions ARN de ces cibles et d’autres gènes caractéristiques exprimés dans l’EPr dans les différentes conditions de surexpression des formes de Gata6 en absence ou présence d’inhibiteurs de la voie RTK-FGF. Ainsi, j’ai pu mettre en évidence que la transmission du signal s’effectue au travers de récepteur au FGF et qu’il existe une compensation entre les branches RTK-MEK-ERK et RTK-PI3K ciblant le résidu Sérine 37 de GATA6. Enfin, les résidus S34 et T509 sont nécessaires et les résidus S34, S37 et T509 semblent coopérer, au travers d’un mécanisme pour le moment non détaillé, pour l’induction des gènes cibles exprimés au sein de l’EPr.Dans un second temps, j’ai débuté la caractérisation phénotypique du rôle des facteurs Dickkopf1 (DKK1), un inhibiteur de la voie WNT/β-caténine, et NOGGIN, un inhibiteur de la voie des Bone Morphogenic Protein (BMP) lors de la différentiation de l’EPr en endoderme pariétal (EP) et viscéral (EV). A l’aide de modèles de souris KO pour DKK1 et NOGGIN, croisées en fond C57Bl6 pur, j’ai pu observer que l’expression d’OCT4 était maintenue au sein des embryons homozygotes mutants pour Dkk1 et double homozygotes mutants pour Dkk1 et Noggin. Cependant, le mécanisme potentiel de compensation ou de coopération de ces deux marqueurs n’est pour le moment pas détaillé précisément et mérite l’analyse d’un plus grand nombre d’embryons mutants. / At E3.5 days of development (E3.5), mouse embryo consists of a monolayer of external cells corresponding to Trophectoderme (TE) and of an intern cell mass (ICM), heterogeneous, constituted by two subpopulations of precursory cells: epiblastic cells (Epi) and primitive endoderm cells (EPr). NANOG, an Epi marker and GATA6, a PrE marker, are co-expressed at E3,5 in the MCI and then adopt an exclusive expression within their respective lineage. EPr differentiation requires both expression of GATA6 and RTK pathway, activated by FGF ligand, in order to induce late markers Sox17 and Gata4 expression.First, I studied the relation GATA6/RTK during this process to understand the mechanism of induction of these target genes during final EPr differentiation. I used embryonic stem cells ES WT or Gata6 mutants (ES Gata6-/-), in which I transfected various Gata6 mutant constructions on different residues characterized as potentially phosphorylable by the RTK pathway. So, I analyzed protein expression of Sox17 and Gata4 target genes as well as RNA expression of characteristic genes expressed in the EPr in different inhibition conditions of RTK pathway. So, I was able to highlight that the transmission of the signal is made through the FGF receptor (FGFR1) and that there is compensation between RTK-MEK-ERK and RTK-PI3K pathways highlighted by later Gata6 overexpression of certain mutant forms. Finally, residue S34, S37 and T509 seems to cooperate, through a mechanism not detailed for the moment, for the induction of the EPr target genes.Then, I was interested to phenotypically characterize the role of Dickkopf1 (DKK1), an inhibitor of the WNT/β-catenin pathway, and NOGGIN, an inhibitor of the Bone Morphogenic Protein (BMP) pathway during the EPr differentiation in parietal endoderm (EP) and visceral (EV). Using models of mouse KO for Dkk1 and Noggin, met in pure background C57Bl6, I was able to observe that OCT4 expression was maintained within the Dkk1-/-, and Dkk1-/- Noggin-/- embryos. However, the potential compensation or cooperation mechanism of these two markers is not understanding well for the moment and deserves the analysis of a largest mutant embryos number.