Les cellules T auxiliaires TH17 sont caractérisées par l’expression de la cytokine IL-17A, ainsi que le facteur de transcription RORɣt. Elles sont connues pour jouer un rôle clé dans la pathogenèse de la sclérose en plaques. Ces cellules existent sous deux formes : les cellules régulatrices, immunomodulatrices, et les cellules pathogènes qui sont critiques pour l'inflammation. Il est donc important de comprendre le mécanisme qui sous-tend la différenciation des cellules TCD4+ naïves en ces deux types cellulaires. J'ai trouvé que le facteur de transcription Ikaros est un répresseur indirect de la transcription des gènes pathogéniques (Il3, Csf2, Ifng, Stat4…) dans les cellules TCD4+ naïves murines, cultivées pour induire une polarisation vers le phénotype TH17 régulateur. De plus, en absence d’Ikaros et en conditions de culture régulatrice, l’ajout d’IL-6 seul augmente l’expression de GM-CSF, facteur clé dans l’induction des maladies auto-immunes, suggérant un rôle d’Ikaros dans la régulation de cette voie. En conclusion, nos résultats suggèrent que Ikaros est nécessaire pour polariser correctement les cellules TCD4+ naïves dans le programme TH17. / TH17 cells are characterized by the expression of the cytokine IL-17A, as well as the transcription factor RORɣt. They are known to play key role in the pathogenesis of the multiple sclerosis. These cells exist in two forms: the regulating cells, immunomodulatory, and the pathogenic cells which are critical for the inflammation. Thus it is important to understand the mechanism which underlies the differentiation of naïve CD4+ T cells in these two cellular types. I found that the transcription factor Ikaros is an indirect repressor of the transcription of pathogenic genes (Il3, Csf2, Ifng, Stat4…) in naïve CD4+ T cells, cultured to induce a polarization toward regulatory TH17 cells. Moreover, in absence of Ikaros and in regulatory condition of culture, adding IL-6 alone increases the expression of GM-CSF, key factor to induce auto-immune diseases, suggesting a role of Ikaros in this pathway. In conclusion, our results suggest that Ikaros is necessary to polarize correctly naïve CD4+ T cells in TH17 cells.

L’hormone anti-Müllerienne (AMH) est un membre de la famille TGF-β impliquée dans la différenciation du tractus reproductif mâle. Elle est aussi exprimée par les cellules de la granulosa de l’ovaire adulte. Cependant, son rôle physiologique chez la femelle n’a pas encore été entièrement établi. Mon projet de thèse a pour objectif d’élucider le(s) rôle(s) de l’AMH dans le tractus reproductif femelle. L’AMH transduit ses effets par l’intermédiaire de deux récepteurs transmembranaires sérine/thréonine kinase : un récepteur de type II qui lui est spécifique (AMHR-II) et un récepteur de type I (ActR-IA, BMPR-IA, BMPR-IB) qu’elle partage avec les BMPs. Après fixation de l’hormone sur le récepteur de type II, celui-ci recrute et phosphoryle le récepteur de type I. Ce dernier phosphoryle à son tour les Smads spécifiques (Smad1, 5 et 8) qui s’associent à la Smad commune, Smad4. L’ensemble transloque dans le noyau et en association avec des facteurs de transcription régule les gènes cibles de l’hormone. L'utilisation de souris KO conditionnelles pour les récepteurs Acvr1 et Bmpr1a et d'une technique de siRNA dirigés contre chacun des trois récepteurs de type I a permis de mettre en évidence que le récepteur BMPR-IA est un acteur essentiel de la voie de signalisation de l'AMH dans les cellules de la granulosa. Pour déterminer la ou les Smad(s) impliquées, une technique de gènes rapporteurs, Smad-Gal4/UAS-luciférase, a été utilisée. Nous avons pu montrer que les Smad1 et 5 sont importantes pour la transduction du signal de l'AMH dans les cellules de la granulosa. Récemment des corécepteurs aux BMPs, les Repulsive Guidance Molecule (RGMs), ont été mis en évidence. L’AMH partageant sa voie de signalisation avec les BMPs, nous avons cherché à déterminer si ces corécepteurs pouvaient également intervenir dans la voie de signalisation de l’AMH. Il existe 3 types de RGMs: RGMa, RGMb et RGMc. Nous avons montré en q-PCR que seul RGMb est exprimé dans les cellules de la granulosa alors que les 3 RGMs sont exprimés dans l’ovaire. L'utilisation de siRNA dirigés contre RGMb a permis de montrer que ce récepteur n'est pas nécessaire à la transduction du signal de l'AMH. Actuellement, seuls deux gènes cibles de l’AMH sont connus dans les cellules de la granulosa : l’aromatase et le récepteur LH. Nous avons réalisé des analyses de puces à ADN (ou micro-array) pour décrire de nouveaux gènes cibles de l'AMH. L'analyse des puces a permis de décrire de nouveaux gènes régulés par cette hormone tels qu’Ovgp1 ou Kcnj2. La dernière partie de mon projet visait à déterminer un rôle potentiel de l'AMH dans l'utérus. En effet, le récepteur de cette hormone est exprimé dans le myomètre utérin de souris permettant de supposer qu’elle peut agir sur cet organe. Nous avons pu mettre en évidence une expression faible du gène de l’Amh dans l’utérus. En revanche, l’expression et la localisation de la protéine restent encore à définir. Une expérience de PCR-array a permis de montrer que de nombreux gènes sont différentiellement exprimés entre l’utérus Wt et l’utérus KO Amh. Ceci indique que l’AMH jouerait un rôle sur la régulation de la fonction utérine qu’elle soit exprimée ou non dans cet organe. / Anti-Müllerian hormone (AMH) is a member of the TGF-ß superfamily. AMH is well known for its role in Müllerian duct regression in male fetuses. Postnatally, AMH is secreted by granulosa cells (GCs) of small growing follicles (preantral and small antral). However, despite the increasing interest of ovarian AMH in clinics, little is known on its mechanism of action and its role in female reproductive tract. My PhD project focuses on the identification of AMH function in the female reproductive tract.AMH signals through a type II transmembrane serine/threonine kinase receptor (AMHR-II) which forms a complex with a type I serine/threonine kinase receptor (ActR-IA, BMPR-IA, BMPR-IB). The type II receptor phosphorylates serine and threonine residues of type I receptor. Once activated, the type I receptor phosphorylates the receptor-regulated Smads (R-Smad1/5/8) which interact with a common partner Smad4. The Smad complex accumulates into the nucleus and regulates target gene expression. This canonical signalling pathway is regulated at different levels, in particular by co-receptors which amplify or antagonize TGF-ß family members action. The type I receptors and R-Smads involved in AMH effects on post-natal GCs remain unknown. In addition, to date, no co-receptor has been found for AMH. To define the involvement of the different type I receptors, we used siRNA technology to inactivate Acvr1, Bmpr1a and Bmpr1b in GC. In parallele, we analysed GC extracted from conditional mutant mice for Acvr1 and Bmpr1a. We found that BMPR-IA is the most important type I receptor for AMH to transduce its signal in GC. A Smad-Gal4/UAS-luciferase reporter gene technology allowed us to show that Smad1 and 5 are involved in AMH signaling pathway. Recently, new BMPs coreceptors were found, RGMs for Repulsive Guidance Molecules. There are three RGMs : RGMa, b and c. Because AMH shares with BMPs its type I receptors and R-Smad proteins, we hypothesized that they also share the same co-receptors, the RGM. We showed that RGMb was the only one expressed in GC and after siRNA transfection we demonstrated that this coreceptor is not essential for AMH to transduce its signal.To date, only few AMH target genes have been identified. Aromatase (Cyp19a1) and LH receptor (Lhcgr) are down-regulated by AMH in rat and porcine GCs. We used micro-array technology (Affymetrix) by comparing Wt and knockout immature ovaries to find new AMH target genes. This experiment evidenced that Ovgp1 and Kcnj2 are two new potential AMH target genes in the ovary.The last part of my project was to define a potential role of AMH in murine uterus. Only one study showed that AMHR-II is expressed in the mouse myometrium. We showed that Amh gene is slightly expressed in uterus but the results are not confirmed at the protein level. Using PCR-array, we found a lot of differentially expressed genes between Wt and Amh KO uterus. Therefore, AMH could regulate uterine function through the modulation of different genes located in the myometrium.

La régulation de l’expression des gènes est critique pour l’adaptation des cellules à leur environnement et pour leur homéostasie. La transcription, qui représente une étape essentielle de l’expression des gènes, est contrôlée par plusieurs facteurs et cofacteurs. L’un de ces cofacteurs, TRRAP, correspond à la plus grosse sous-unité de deux complexes de remodelage de la chromatine, SAGA et TIP60. TRRAP interagit avec divers facteurs de transcription, tels que c-MYC et E2Fs et permet ainsi le recrutement de SAGA et TIP60 aux promoteurs des gènes. TRRAP est un membre d’une famille de kinases atypiques, les PIKKs. Des études antérieures ont défini la co-chaperonne TTT comme régulateur essentiel de la stabilité et l’activité des PIKKs. Contrairement aux autres PIKKs, TRRAP ne possède pas les résidus requis à son activité catalytique et représente donc la seule pseudo-kinase parmi les PIKKs. Bien que TTT interagit et stabilise TRRAP, son rôle sur l’activité de ce dernier reste inconnu. En utilisant un système de dégron inductible qui permet la dégradation rapide de protéines endogènes, nous avons démontré que TTT est requis pour l’assemblage de TRRAP dans ses complexes fonctionnels précédent son import nucléaire. De plus, à travers des analyses transcriptomiques, nous avons pu déterminer que TTT régule la transcription de plusieurs gènes TRRAP-dépendants dans des cellules de cancer colorectal. L’analyse du profile de fixation de TRRAP à l’échelle du génome grâce à la technique du CUT&RUN suivie d’un séquençage à haut débit (CUT&RUN-seq), a permis d’identifier les cibles directes de TRRAP, parmi lesquelles seule une fraction restreinte correspond à des cibles directes de MYC. Nous avons également découvert que TRRAP possède un rôle de répresseur direct sur la transcription d’une partie des gènes stimulés par l’interféron (ISGs) qui interviennent dans la réponse à l’interféron du système immunitaire innée. En outre, nos résultats suggèrent que TRRAP et sa co-chaperonne TTT participent à la tumorigenèse notamment en maintenant et régulant un programme transcriptionnel spécifique. / Gene expression regulation is critical for cells to adapt to external changes and maintain their homeostasis. Transcription is an essential step in gene expression and is controlled by numerous factors and cofactors. One such cofactor is TRRAP, the largest subunit of two distinct chromatin-modifying complexes, SAGA and TIP60. TRRAP interacts with a diverse range of transcription factors including c-MYC and E2Fs, and mediates the recruitment of SAGA and TIP60 to gene promoters. TRRAP is a member of the PIKK family of atypical kinases. Prior studies defined the TTT co-chaperone as an essential regulator of PIKK stability and activity. In contrast to its cognate kinases, TRRAP lacks catalytic residues and is the sole pseudokinase among PIKKs. Although TTT has been shown to stabilize and interact with TRRAP, the role of TTT on TRRAP function remains unknown. Using an inducible degron system that allows the rapid and acute depletion of endogenous proteins, we demonstrated that TTT is required to assemble TRRAP within its functional complexes prior its nuclear import. Additionally, through transcriptomic analyses we determined that TTT regulates a large number of TRRAP-dependent genes in colorectal cancer cells. Profiling of the genome-wide binding of TRRAP via CUT&RUN-seq identified the direct targets of TRRAP, of which only a small fraction overlaps with MYC targets. We also uncovered a direct inhibitory role of TRRAP on a subset of the interferon-stimulated genes, which mediate the interferon response in the innate immune system. Altogether, our data suggest that TRRAP and its chaperone TTT are involved in tumorigenesis through the maintenance of a specific transcriptional program.

La mucoviscidose est une maladie monogénique, caractérisée par des mutations survenant au niveau du gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator). Le clonage en 1989 du gène CFTR a permis d’envisager de traiter cette maladie par thérapie génique. Cela consiste à transférer à l’aide d’un vecteur, une version normale du gène CFTR dans les cellules atteintes des patients. En raison de la gravité des complications pulmonaires, c’est l’épithélium respiratoire qui constitue aujourd’hui le tissu cible pour le transfert de gènes. Le principe de la thérapie génique est évidemment très séduisant et un certain nombre d’essais cliniques ont d’ores et déjà été réalisés. La thérapie génique nécessite des outils de vectorisation efficaces et compatibles avec une utilisation répétée en clinique.Mon sujet de thèse a porté donc sur le développement, la biodistribution et l’optimisation de vecteurs synthétiques (lipides cationiques) pour le transfert de gènes dans l’épithélium respiratoire. Au cours de mes travaux, nous avons donc pu mettre au point des lipophosphoramidates KLN47 fluorescents utiles pour les études de biodistribution in vivo. Comparés au KLN47 non fluorescent, ces nouveaux composés présentent les mêmes propriétés physicochimiques, à savoir une taille relativement petite et un potentiel zêta positif. Sur lignées cellulaires, nous avons montré que les nouvelles formulations étaient aussi efficaces que le KLN47, et pas ou peu toxiques. Ensuite, sur modèle animal, les profils de biodistribution de lipoplexes pégylés et non-pégylés ont été comparés après injection systémique. Les profils de biodistribution des lipoplexes pégylés et non-pégylés étaient similaires, cependant, la pégylation des complexes a conduit à une circulation prolongée dans la circulation sanguine, alors que l’expression du transgène (luciférase) était équivalente dans les deux cas. De plus, l’activité luciférase était similaire à celle obtenue avec le KLN47 non fluorescent. Nous avons ainsi démontré que l’ajout des sondes lipidiques fluorescentes dans la solution liposomale du KLN47, ne modifie pas ses propriétés physicochimiques et transfectantes. L’ensemble des résultats montre que nous disposons d’outils prometteurs pour les études de biodistribution in vivo. D’autres molécules ont également été testées avec succès. / Cystic fibrosis is a monogenic disease characterized by mutations occurring at the CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) gene. The clonining in 1989 of the CFTR gene has enabled to consider treating this disease by gene therapy. This consists of transferring a normal version of the CFTR gene in the affected patients’ cells, using a vector. Due to the severity of pulmonary complications, it is obvious that the respiratory epithelium constitutes the target tissue for the gene transfer. The principle of gene therapy is indeed very attractive and a number of clinical trials have already been made. Gene therapy requires vectorization tools that are efficient and compatible with repeated clinical use.My thesis has focused on the development, biodistribution and optimization of synthetic vectors (cationic lipids) for gene transfer in the respiratory epithelium. During my work, we were able to develop useful fluorescent KLN47 lipophosphoramidates for in vivo biodistribution studies. Compared to non fluorescent KLN47, these new compounds exhibit the same physicochemical properties: a relatively small size and a positive zeta potential. On cell lines, we found that the new formulations were as effective as the KLN47, with little or no toxicity. Then, in animal models, the biodistribution profiles of pegylated and non-pegylated lipoplexes were compared after systemic injection. The biodistribution profiles of pegylated and non-pegylated lipoplexes were similar. However, the pegylation of the complex resulted in prolonged circulation in the bloodstream, whereas transgene expression (luciferase) was equivalent in both cases. In addition, luciferase activity was similar to that obtained with the non-fluorescent KLN47. We have demonstrated that the addition of fluorescent lipid probes in the liposomal solution KLN47, does not change its physicochemical and transfectant properties. The overall results show that we have promising tools for in vivo biodistribution studies. Other molecules have also been tested successfully.

La cathepsine D est une aspartyl protéase lysosomale surexprimée et hypersécrétée par les cellules épithéliales cancéreuses mammaires. C'est un marqueur de mauvais pronostic du cancer du sein. Elle stimule la prolifération des cellules cancéreuses, la croissance invasive des fibroblastes et la formation des métastases. Les travaux de l'équipe ont montré qu'elle peut agir indépendamment de son activité catalytique par interaction protéique. Le répresseur transcriptionnel Tricho-Rhino-Phalangeal Syndrome type 1, TRPS1, a été identifié comme un partenaire potentiel de la cathepsine D. Différentes études indiquent que des cystéines cathepsines peuvent être localisées au noyau et être protéolytiquement actives. Par exemple, la cystéine cathepsine L agit par protéolyse limitée sur le facteur de transcription CDP/Cux et sur l'histone H3 lorsqu'elle est localisée au noyau.Dans cette thèse nous avons étudié le rôle de la cathepsine D nucléaire dans des cellules cancéreuses mammaires. Nos résultats indiquent que la cathepsine D, comme TRPS1, est localisée au noyau et est associée à la chromatine dans les cellules positives aux récepteurs aux œstrogènes. De plus elle interagit de manière directe et endogène avec TRPS1 et participe à la régulation transcriptionnelle de PTHrP (parathyroïd hormone-related protein) un gène cible de TRPS1. Finalement nous avons identifié de nouveaux gènes co-régulés par TRPS1 et la cathepsine D dans le cancer du sein montrant que leur action n'est pas limitée à PTHrP. L'ensemble de ces résultats suggère que la cathepsine D est la première cathepsine identifiée comme un co-facteur transcriptionnel et que son rôle dans le cancer pourrait impliquer, en plus de ses activités extracellulaires, ses activités nucléaires. / Cathepsin D is a lysosomal aspartyl protease which is overexpressed and hyper-secreted by epithelial breast cancer cells. This is a poor prognosis factor in breast cancer. It stimulates cancer cell proliferation and metastasis formation. Team works have shown it can acts in an independent manner of its catalytic activity by protein interactions. The transcriptional repressor trichorhinophalangeal syndrome type 1 protein, TRPS1, has been identified as a new potential partner of Cathepsin D. Several studies indicate that cystein cathepsins can be localized in nucleus and are proteolytically actives. For example, the cystein Cathepsin L acts by limited proteolysis of the CDP/Cux transcription factor and histone H3 when located to the nucleus.During this thesis, we studied the role of nuclear Cathepsin D in breast cancer cells. Our results indicate that Cathepsin D, as TRPS1, is localized in nucleus and is associated with chromatin in estrogen-receptor positive breast cancer cells. Furthermore it interacts in a direct and endogenous manner with TRPS1 and participates to the transcriptional repression of PTHrP, parathyroïd hormone-related protein, a TRPS1 target gene. Finally, we identified new co-regulated genes by TRPS1 and Cathepsin D in breast cancer showing their action is not limited to PTHrP.Together, our results suggest that Cathepsin D is the first cathepsin identified as a transcriptional co-repressor and that its role in cancer may involve, in addition to its extracellular activities, its nuclear activities.

L'expression du génome plastidial, un des trois génomes (nucléaire, mitochondrial et plastidial) qui coexistent dans les cellules végétales, est assurée par trois ARN polymérases. Deux NEP (Nuclear-Encoded RNA Polymerase) transcrivent la plupart des gènes de ménage tandis que la PEP (Plastid-Encoded RNA Polymerase) transcrit principalement les gènes liés à la fonction photosynthétique en s'associant à des facteurs de transcription d'origine nucléaire (facteurs sigma) importés dans le plaste. De précédents travaux dans l'équipe ont montré que, contrairement aux observations généralement admises, les trois ARN polymérases sont nécessaires pour assurer une germination efficace des graines d'Arabidopsis. L'objectif de notre travail est de comprendre comment ces enzymes ont été mises en place au cours de la formation de la graine. Pour cela, nous avons analysé l'expression de l'appareil transcriptionnel et du transcriptome plastidial durant les trois phases de formation de la graine d'Arabidopsis thaliana, c'est à dire l'embryogenèse, la maturation (phase photosynthétique) et la dessiccation. L'expression globale du transcriptome plastidial montre que les changements quantitatifs des transcrits sont les plus élevés pour les transcrits des gènes liés à la fonction photosynthétique. Ils sont très fortement exprimés pendant la phase de la maturation et diminuent ensuite, comme leurs protéines correspondantes. Nous observons également une forte accumulation des protéines codant les NEP et les sous unités de la PEP pendant la période de maturation des graines, suivie d'une forte diminution pendant la dessiccation. Cependant, les ARNm correspondants augmentent pendant la dessiccation. Le stockage de ces ARNm codant l'appareil transcriptionnel constitue une étape cruciale pour l'efficacité de la germination de la graine. La quantité de matériel biologique disponible pour ces études étant très limitée, nous avons développé une nouvelle technique de détection des ADNc sur lame de quartz, utilisant la microscopie TIRF. Cette méthode augmente la résolution (elle permet la détection de molécules uniques) et diminue considérablement la quantité de matériel nécessaire à l'hybridation. Finalement, nous avons analysé les conditions sous lesquelles se déroule la photosynthèse embryonnaire. Ces études ont montré que la photosynthèse dans l'embryon se déroule dans un environnement particulier, hypoxique, et sous un éclairement enrichi en longueurs d'onde vertes. Cependant, la structure et le fonctionnement de l'appareil photosynthétique sont semblables à ceux d'une feuille. Nous avons également montré que l'étape transitoire de la photosynthèse embryonnaire est indispensable à la vigueur germinative des graines. Les résultats obtenus lors de ce travail apportent de nouvelles informations sur le fonctionnement de la transcription plastidiale au cours de la formation de la graine. L'importance de l'accumulation d'ARNm, de certaines protéines ainsi que celle de la photosynthèse embryonnaire dans la vigueur germinative ont été soulignées. Ces données permettent de comprendre comment l'efficacité de la germination est conditionnée par la phase de formation de la graine. / Transcription of the plastid genome, one of the three genomes (nuclear, mitochondrial and plastidial) that co-exist in the plant cell, is performed by three ARN polymerases. Two NEPs (Nucleus-Encoded Plastid RNA polymerases) transcribe mainly housekeeping genes and one PEP (plastid-encoded RNA polymerase) transcribes principally photosynthesis related genes. PEP needs transcription factors of the sigma type that are nucleus-encoded. We have previously shown that all three RNA polymerases are present in dry seeds and are necessary for efficient germination. These findings raised the question of how theses RNA polymerases come into the dry seeds and what is the importance of plastid gene expression during seed formation. To answer this question my work consisted in the characterization of plastid gene expression profiles and the expression of the components of the plastid transcriptional machinery during the three phases of seed formation, i. e. embryogenesis, maturation (embryonic photosynthesis) and desiccation. The analysis of global plastid transcriptome patterns shows that mRNAs encoding proteins engaged in photosynthesis show the highest quantitative changes during seed formation. Highest mRNA levels are observed during maturation. During desiccation, photosynthesis related mRNA levels as well as the levels of the corresponding proteins strongly decrease. Concerning the expression of NEP and PEP components, we observe also a peak of protein accumulation during maturation that is followed by a strong diminution of the protein levels. On the other hand, the corresponding mRNAs increase continuously during desiccation. This means that these mRNAs accumulate without being translated. We conclude that the storage of mRNAs coding components of the plastid transcriptional machinery in dry seeds is important for efficient germination. Regarding the limited amount of biological material that is available for these types of studies, we have developed a new method for cDNA analyses on microchips that utilises quartz plates and TIRF microscopy. In this way we can visualise single molecules and the amount of necessary material is considerable diminished. Finally, we have also partially characterized the conditions under which embryonic photosynthesis is performed. These studies show that photosynthesis occurs in a special environment that is characterized by hypoxic atmosphere and green enriched light. However, the structure and functioning of the photosynthetic apparatus in seed chloroplasts seems to be very similar to that of chloroplasts in green leaves. This opens the question of how seed photosynthesis can be efficient. On the other hand we have shown that embryonic photosynthesis is indeed very important for efficient germination. Altogether, results provide new information on the functioning of plastid photosynthesis and transcription during seed formation. They underline the importance of the accumulation of NEP and PEP coding mRNAs in dry seeds. We suggest that embryonic photosynthesis influences seed germination not only by providing reserve compounds but also by producing NEP and PEP proteins. Although the majority of these proteins are degraded during desiccation, traces persist and are stored in dry seeds thus assuring immediate transcription of the plastid genome during imbibition/stratification. Our results explain how efficiency of germination is conditioned during seed formation.

Les maladies du blé causées par Fusarium, comme la brulure de l’épi (FHB) et la pourriture de la tige (FCR), entrainent une réduction de production, de la qualité du blé et des problèmes de sécurité alimentaire liés à la présence de mycotoxines affectant la santé de l’Homme et des animaux: la plus représentée étant le déoxynivalénol (DON). Le DON est un inhibiteur de la synthèse protéique qui agit durant l’infection comme un facteur de virulence. La glycosylation du DON en D3G (DON-3-O-glicoside) catalysée par des UDP-glycosyltransférases (UGTs) est le principal mécanisme de protection des plantes contre sa toxicité. Dans ce travail, nous avons démontré que la détoxification du DON par l’UGT confère une résistance à large spectre contre les champignons produisant DON F.graminearum et F.culmorum. Nous avons produit des plants de blé dur exprimant de manière constitutive le gène HvUGT13248 (Ubi-UGT) et des plants de blé panifiables exprimant ce gène au niveau du tissu floral (Lem-UGT). Les plants Ubi-UGT ont montré une réduction significative des symptômes de FHB durant les stades précoces et médians de l’infection, et de FCR à tous les stades de l’infection. De plus, les plants Lem-UGT ont montré une corrélation entre les niveaux d’expression de l’UGT et de protection observée. Finalement, nous avons démontré que la pyramidation des gènes associés à des mécanismes de résistance différents peut renforcer la résistance de l’hôte à l’infection. Des plants de blé ont été générés exprimant à la fois l’enzyme HvUGT13248, et des inhibiteurs de glycosidases: AcPMEI ou PvPGIP2, impliqués dans la dégradation de la paroi cellulosique, et qui ont montré une résistance accrue à la FHB. / Fusarium diseases, including Fusarium head blight (FHB) and Fusarium crown rot (FCR) represent major agricultural problems worldwide, causing reduction of grain yield and quality and food safety. In particular, grain contamination by Fusarium mycotoxins, mainly deoxynivalenol (DON), is responsible for health problems in humans and animals. DON is a protein synthesis inhibitor, acting as a virulence factor during pathogenesis. The principal mechanism involved in enhancing plant tolerance to DON is glycosylation, forming DON-3-β-D-glucoside (D3G), performed by specific UDP-glucosyltransferases (UGTs). In this work, we demonstrated that DON-detoxification by UGT confers a broad-spectrum resistance against the DON-producing fungi F. graminearum and F. culmorum, characterized by different time of infection and target organs. We produced transgenic durum wheat plants (Ubi-UGT) constitutively expressing the barley HvUGT13248 and bread wheat plants (Lem-UGT) expressing HvUGT13248 in flower tissues. Ubi-UGT plants revealed significant reduction of FHB symptom, during early-mid stages of infection, and of FCR symptom, throughout the infection timing. The floral-specific expression highlighted a dose-dependent efficacy of the UGT detoxification mechanism. In addition, we demonstrated that pyramiding of genes controlling different resistance mechanisms can further reinforce the host response by stacking transgenes controlling the DON-to-D3G conversion and the inhibition of cell wall degrading enzymes by glycosidase inhibitors in the same wheat genotype. We obtained plants expressing HvUGT13248 and AcPMEI or HvUGT13248 and PvPGIP2, which exhibited increased FHB resistance.

Le blé tendre, Triticum aestivum, est une des céréales les plus cultivées dans le monde. Le changement climatique qui se développe actuellement contraint fortement les cultures et altère leur rendement. La compréhension des mécanismes de réponse du blé tendre aux stress abiotiques est donc une problématique d’actualité. Plusieurs grandes familles de facteurs de transcription, dont la famille NAC,interviennent dans le développement de la plante et dans sa réponse aux stress environnementaux. Cette thèse, structurée en 3 volets, est ciblée sur l’étude de la famille NAC chez le blé tendre : les TaNAC. Dans un premier temps, nous avons étudié la structuration génomique et phylogénétique des 488 membres de la famille TaNAC, recensés à partir de la base de données la plus récente du blé tendre.Nous avons aussi étudié l’histoire évolutive de cette famille, qui a été marquée par des événements de duplication et de rétroposition. Enfin, une analyse de sa diversité allélique a permis d’identifier des gènes qui présentent des SNP montrant une forte association avec des paramètres d’accumulation des protéines de réserve dans le grain. Le deuxième chapitre de cette thèse a porté sur l’étude de l’expression de ces 488 gènes TaNAC dans plusieurs organes et en réponse aux stress thermique et sécheresse. Une analyse globale a été réalisée à partir de données bio-informatiques, suivie d’une étude in planta de l’expression d’une sélection de 23 gènes. Les profils d’expression obtenus ont révélé l’existence de 4 gènes TaNAC, encore jamais décrits dans la littérature et qui interviennent dans le développement du grain de blé tendre mais aussi dans sa réponse adaptative à plusieurs stress abiotiques. Le troisième volet de cette thèse a donc porté sur la caractérisation génétique, moléculaire et physiologique de ces 4 facteurs de transcription TaNAC. Ils appartiennent à un clade rassemblant des séquences présentant des similitudes génomique et structurale. De plus, ils sont localisés dans le noyau et leurs profils d’expression sont similaires, avec toutefois un niveau variable entre gènes et entre homéologues pour chaque gène. En réponse à un stress thermique modéré, ce profil d’expression est accéléré au cours du développement du grain ; le stade 120°Cj étant le stade clé qui montre la plus grande différence d’expression de ces gènes entre les conditions contrôle et stressée. Pour des raisons techniques, la production de plantes transgéniques sur- et sous-exprimant ces gènes n’a pas permis de valider l’implication de ces 4 TaNAC dans le développement du grain et en réponse à la température. Une analyse de génétique d’association a toutefois permis de mettre en évidence un lien entre des marqueurs moléculaires situés dans ces gènes et l’accumulation des protéines de réserve.Globalement, les résultats obtenus ont montré que des membres de la famille TaNAC sont impliqués dans le développement du blé tendre et dans sa réponse aux stress abiotiques. Plus particulièrement, 4 facteurs de transcription TaNAC semblent jouer un rôle clé dans l’accumulation des protéines dans le grain en réponse à un stress thermique modéré. / Bread wheat, Triticum aestivum, is one of the most cultivated cereal in the world. The climate change that is currently developing strongly constrains crops and impairs their yield. Understanding the wheat response mechanisms to abiotic stresses is therefore a current issue. Several major families of transcription factors, including the NAC family, are involved in the plant development and its response to environmental stresses. This thesis, structured in three parts, is focused on the study of the NAC family in bread wheat (TaNAC).First, we studied the genomic and phylogenetic structure of the 488 members of the TaNAC family identified from the latest database of bread wheat. We also studied the evolutionary history of this family, which was marked by duplication and retroposition events. Finally, an analysis of its allelic diversity allows us to identify genes with SNP showing a strong association with storage protein accumulation parameters in the grain. In a second part, we studied the expression of these 488 TaNAC genes in several organs and in response to heat and drought. An overall analysis was performed using bioinformatic data, followed by an in planta study of the expression of a selection of 23 genes. The expression profiles revealed that four TaNAC genes, never described in the literature, are involved in the wheat grain development but also in its adaptive response to several abiotic stresses. In a third part, we focused on the genetic, molecular and physiological characterization of these four TaNAC transcription factors. They belong to a clade gathering sequences with genomic and structural similarities. Moreover, they are localized in the nucleus and their expression profiles are similar, with a variable level between genes and between homeologs for each gene. In response to moderate heat stress, this expression profile is accelerated during grain development and a key stage at 120°Cj was identified, it shows the greatest difference in genes expression level between control and stressed conditions. For technical reasons, the production of transgenic plants over- and under-expressing these genes did not validate the involvement of these 4 TaNAC in grain development and in its temperature response. An association genetic analysis, however, showed a link between molecular markers located in these genes and the storage proteins accumulation. Overall, the results showed that members of the TaNAC family are involved in the bread wheat development and its response to abiotic stresses. In particular, four TaNAC transcription factors appear to play a key role in grain protein accumulation in response to a moderate heat stress.

L’étude des interactions hôte-pathogène permettra de mieux comprendre les bases des maladies infectieuses. Durant ma thèse, j’ai étudié les interactions entre l’organisme modèle Drosophila melanogaster et la bactérie pathogène à Gram négatif Serratia marcescens (S.m). Cette bactérie est capable de tuer les mouches en moins de 24 heures une fois introduite directement dans l’hémolymph. Au contraire, les mouches peuvent survivre plusieurs jours après avoir ingéré du Serratia malgré les dommages à l’épithélium intestinal qui en résulte. Le travail de ma thèse a mené à comprendre la virulence des vésicules de la membrane externe purifiés de S.m et injectés dans la mouche. En plus, nous avons mis en évidence deux gènes qui jouent un rôle dans la virulence de la bactérie en infection intestinale, notamment dans la capacité de S.m à endommager les cellules intestinales. Enfin, nous avons identifié plusieurs gènes impliqués dans un mécanisme de résilience de la drosophile aux infections intestinales par S.m. / The study of host-pathogen interactions will provide a better understanding of the basics of infectious diseases. During my thesis, I studied the interactions between the model organism Drosophila melanogaster and the Gram-negative pathogen Serratia marcescens (S.m). This bacterium is capable of killing flies in less than 24 hours once introduced directly into the hemolymph. On the contrary, flies can survive several days after ingesting Serratia despite he resulting damages to the intestinal epithelium. The work of my thesis led to an understanding of the virulence of the outer membrane vesicles purified from S.m and injected into the fly. In addition, we have identified two genes that play a role in the virulence of the bacterium in the intestinal infection model, particularly in the ability of S.m to damage the intestinal cells. Finally, we have identified several Drosophila genes involved in a resilience mechanism to intestinal infections by S.m.

La pulsatililité des sécrétions hormonales est cruciale dans le système endocrine, puisqu'elle confère aux hormones : leur rôle et leur efficacité d'action. Dans ce cadre, l'objectif de ma thèse a été d'étudier l'implication de l'horloge circadienne, qui contrôle les rythmes journaliers de nombreux aspects de la physiologie et du comportement, dans ces pulsatilités endocrines. Dans un premier temps, nous avons étudié deux fonctions impliquant une activité neuroendocrine pulsatile - la croissance et la reproduction -, chez les souris Cry1-/-Cry2-/-, dépourvues d'horloge circadienne fonctionnelle. Les principaux résultats indiquent, premièrement, que l'horloge circadienne interfère avec la pulsatilité ultradienne de GH, et deuxièmement, que l'horloge circadienne est nécessaire au maintien des cycles infradiens liés à la reproduction. Cette étude montre, d'une part, que l'horloge circadienne joue un rôle dans les mécanismes responsables des pulsatilités hormonales, et d'autre part, qu'elle peut contrôler des rythmes non-circadiens. Dans un second temps, afin de comprendre à quel niveau l'horloge agit pour réguler les pulsatilités endocrines, nous nous sommes intéressés à l'hypophyse, une glande majeure du système endocrine, qui présente différents types de pulsatilités, circadiennes et non circadiennes. L'hypophyse exprime les principaux gènes et protéines horloges avec un rythme journalier. Et, bien que les différentes cellules endocrines qui la composent, aient un fonctionnement rythmique différent, leurs horloges sont en phase. Enfin, l'horloge hypophysaire semble intégrer différents signaux : la lumière et la nourriture. Cette caractérisation sert de base pour de nouvelles études visant à comprendre si l'horloge hypophysaire pourrait aussi coordonner l'activité des cellules endocrines au sein de la glande et ainsi favoriser l'émergence d'une pulsatilité globale.