L'érythropoïèse inefficace joue un rôle central dans la physiopathologie de l'anémie des β-TM. Ses caractéristiques sont triple: accélération de la différenciation érythroïde, arrêt de maturation au stade d'érythroblaste polychromatophile et mort par apoptose à ce stade de différenciation. Les mécanismes précis de cette apoptose et de l'arrêt de la maturation n'ont pas encore été élucidés. Il a été montré, au cours de l'érythropoïèse physiologique, que la protéine chaperonne Hsp70, en se localisant dans le noyau des érythroblastes en cours de différenciation, protège GATA-1 (facteur de transcription érythroïde majeur) de sa destruction par la caspase-3. Cette enzyme clé de l'apoptose est en effet activée physiologiquement au cours de la différenciation érythroïde et peut cliver GATA-1. Notre travail se base sur l'hypothèse suivante : Hsp70 pourrait, au cours de l'érythropoïèse des β-TM, être séquestrée dans le cytoplasme des érythroblastes matures (stade d'une intense hémoglobinisation) afin d'exercer son rôle de chaperonne des chaînes d'-globine libres. Cela aurait comme conséquence néfaste l'absence de localisation nucléaire d'Hsp70 et, en conséquence, la destruction de GATA-1 à l'origine de l'arrêt de maturation et de la mort cellulaire. Nous avons montré dans ce travail qu'Hsp70 était localisée principalement dans le cytoplasme des érythroblastes matures dans la moelle de patients β-TM, avec un défaut d'expression nucléaire. Par ailleurs, GATA-1 n'est plus exprimé dans ces cellules. Nous avons confirmé ces résultats dans un système de culture cellulaire érythroïde humaine en milieu liquide reproduisant les étapes de la différenciation érythroïde terminale. Une intéraction physique directe entre Hsp70 et l'-globine a été identifiée par techniques de microscopie confocale, d'immunoprécipitation et de double hybride. Enfin, la transduction dans les érythroblastes de β-TM d'un mutant d'Hsp70-S400A, principalement nucléaire, ou d'un mutant de GATA-1 non clivable par la caspase-3 corrige l'érythropoïèse inefficace.Une modélisation mathématique du complexe Hsp70/-globine nous a permis de préciser les domaines impliqués dans l'intéraction, ce qui ouvre la voie à une possibilité de criblage de petites molécules permettant la rupture de ce complexe afin de ramener Hsp70 dans le noyau avec un espoir thérapeutique pour améliorer l'érythropoïèse inefficace des β-TM.

Dans l'embryon de vertébrés l'hématopoïèse se met en place à partir de deux vagues successives de précurseurs hématopoïétiques (PH). Alors que les précurseurs de la première vague, générée dans le Sac Vitellin (SV), présentent des capacités de maintenance et de différenciation réduites, ceux qui sont issus de la seconde présentent toutes les caractéristiques des cellules souches hématopoïétiques (CSH). Elles sont en effet capables de se différencier dans tous les lignages sanguins et permettent d'assurer, à long terme, la reconstitution hématopoïétique de souris létalement irradiées.<br />Le facteur de transcription GATA-3 est exprimé dans l'embryon au cours des phases de détermination et de génération des CSH. Il n'est jamais exprimé aux stades équivalents dans le SV. GATA-3 pourrait jouer un rôle important dans la génération des CSH et dans l'acquisition des propriétés différentes des précurseurs hématopoïétiques des deux sites.<br />Nous avons développé une démarche expérimentale permettant d'effectuer l'analyse fonctionnelle de gènes présentant une expression différente entre les deux sites de génération des précurseurs hématopoïétiques de l'embryon. Nous avons sélectionné l'électroporation in situ pour perturber l'expression génique au moment de la détermination de ces précurseurs, et la transduction rétrovirale pour cibler les PH au moment de leur génération.<br />Nous avons réalisé l'expression ectopique de GATA-3 dans les PH du SV en utilisant l'infection rétrovirale. Nos résultats montrent que GATA-3 est capable d'amplifier et de maintenir des PH immatures. Des tests effectués en parallèle en effectuant l'expression forcée de GATA-5 (naturellement absent du SV), ou la surexpression GATA-1, nous ont permis de conclure à la spécificité de ces effets. De façon remarquable, GATA-3 est également capable d'amplifier une population répondant à un phénotype de type mésodermique/pré-hématopoïétique.<br />En conclusion, nos résultats montrent que GATA-3 pourrait être impliqué dans les phénomènes liés au maintien du contingent de CSH.

Tick-borne encephalitis virus is the cause of much morbidity and sometimes a fatal infection. A vaccine based on formaldehyde inactivated virus is currently the only available way of preventing disease. This vaccine gives a high rate of seroconversion but there are reports of vaccination breakthrough, even in people who have demonstrated a neutralizing antibody response. The T cell response to inactivated TBE vaccine is largely unknown, but could be of importance for the effect of the vaccine. This study characterizes aspects of the T cell response by investigating the expression of two transcription factors, T-bet and GATA-3 with RT-PCR. T-bet is expressed in CD4+ T cells of the Th1 type, while GATA-3 is expressed in CD4+ T cells of the Th2 type. Our data show that vaccination with inactivated TBE vaccine leads to increase in expression of the T-bet gene when cells of vaccinated subjects are cultured with TBE virus. In contrast, the expression of GATA-3 remains unaffected by vaccination. Thus, this study suggests that the inactivated TBE vaccine leads to a Th1-like immune response in humans.

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La régulation transcriptionnelle des gènes est cruciale pour permettre le bon fonctionnement des cellules. Afin que les cellules puissent accomplir leurs fonctions, les gènes doivent être exprimés adéquatement dans le bon type cellulaire et au stade de développement et de différenciation approprié. Un dérèglement dans l’expression de un ou plusieurs gènes peut entraîner de graves conséquences sur le destin de la cellule. Divers éléments en cis (ex : promoteurs et enhancers) et en trans (machinerie transcriptionnelle et facteurs de transcription) sont impliqués dans la régulation de la transcription. Les gènes du locus humain beta-globine (hub) sont exprimés dans les cellules érythroïdes et sont finenement régulés lors du développement et de la différenciation. Des mutations dans différentes régions du locus causent entre autres les beta-thalassémies. Nous avons utilisé ce modèle bien caractérisé afin d’étudier différents mécanismes de régulation favorisés par les facteurs de transcription qui sont exprimés dans les cellules érythroïdes. Nous nous sommes intéressés à l’importance de l’élément en cis HS2 du Locus control region. Cet élément possède plusieurs sites de liaison pour des facteurs de transcription impliqués dans la régulation des gènes du locus hub. Nos résultats montrent que HS2 possède un rôle dans l’organisation de la chromatine du locus qui peut être dissocié de son rôle d’enhancer. De plus, HS2 n’est pas essentiel pour l’expression à haut niveau du gène beta alors qu’il est important pour l’expression des gènes gamma. Ceci suggère que le recrutement des différents facteurs au site HS2 lors du développement influence différement les gènes du locus. Dans un deuxième temps, nous avons investigué l’importance de HS2 lors de la différenciation des cellules érythroïdes. Il avait été rapporté que l’absence de HS2 influence grandement la potentialisation de la chromatine du gène beta. La potentialisation dans les cellules progénitrices favorise l’activation transcriptionnelle du gène dans les cellules matures. Nous avons caractérisé le recrutement de différents facteurs de transcription au site HS2 et au promoteur beta dans les cellules progénitrices hématopoïétiques (CPH) ainsi que dans les cellules érythroïdes matures. Nos résultats montrent que le facteur EKLF est impliqué dans la potentialisation de la chromatine et favorise le recrutement des facteurs BRG1, p45 et CBP dans les CPH. L’expression de GATA-1 dans les cellules érythroïdes matures permet le recrutement de GATA-1 au locus hub dans ces cellules. Ces données suggèrent que la combinaison de EKLF et GATA-1 est requise pour permettre une activation maximale du gène beta dans les cellules érythroïdes matures. Un autre facteur impliqué dans la régulation du locus hub est Ikaros. Nous avons étudié son recrutement au locus hub et avons observé que Ikaros est impliqué dans la répression des gènes gamma. Nos résultats montrent aussi que GATA-1 est impliqué dans la répression de ces gènes et qu’il interagit avec Ikaros. Ensemble, Ikaros et GATA-1 favorisent la formation d’un complexe de répression aux promoteurs gamma. Cette étude nous a aussi permis d’observer que Ikaros et GATA-1 sont impliqués dans la répression du gène Gata2. De façon intéressante, nous avons caractérisé le mécanisme de répression du gène Hes1 (un gène cible de la voie Notch) lors de la différenciation érythroïde. Similairement à ce qui a été observé pour les gènes gamma, Hes1 est aussi réprimé par Ikaros et GATA-1. Ces résultats suggèrent donc que la combinaison de Ikaros et GATA-1 est associée à la répression de plusieurs de gènes dans les cellules érythroïdes. Globalement cette thèse rapporte de nouveaux mécanismes d’action de différents facteurs de transcription dans les cellules érythroïdes. Particulièrement, nos travaux ont permis de proposer un modèle pour la régulation des gènes du locus hub lors du développement et de la différenciation. De plus, nous rapportons pour la première fois l’importance de la collaboration entre les facteurs Ikaros et GATA-1 dans la régulation transcriptionnelle de gènes dans les cellules érythroïdes. Des mutations associées à certains des facteurs étudiés ont été rapportées dans des cas de beta-thalassémies ainsi que de leucémies. Nos travaux serviront donc à avoir une meilleure compréhension des mécanismes d’action de ces facteurs afin de potentiellement pouvoir les utiliser comme cibles thérapeutiques. / Gene transcriptional regulation is crucial for appropriate cell functioning. Genes must be properly expressed in the right cell type as well as at the right developmental and differenciation stage in order to allow the cells to accomplish their functions. Abnormal expression of one or many genes can dramatically influence cell fate. Diverse cis (ex : promoters and enhancers) and trans (transcriptional machinery and transcription factors) elements are involved in transcriptional regulation. Genes of the human beta-globin (hub) locus are expressed in erythroid cells and are thightly regulated during development and differentiation. Mutations in several regions of the locus are involved in beta-thalassemia. We used this well characterized model in order to study different regulation mechanisms that are mediated by transcription factors expressed in erythroid cells. We were interested in the important role of the cis element HS2 from the Locus control region. This region contains several binding sites for transcription factors that are involved in hub locus gene regulation. Our results show that HS2 has a role in chromatin organization of the locus which is distinct from its enhancer function. Moreover, HS2 is not essential for high level beta gene expression while it is important for gamma gene expression. This suggest that the influence of transcription factors recruited to HS2 varies during development. Secondly, we investigated HS2 importance during erythroid differentiation. It was reported the HS2 deletion strongly influences chromatin potentiation of beta gene. Potentiation in progenitor cells favors gene transcriptional activation in mature cells. We characterized transcription factor recruitment to HS2 and b promoter in hematopoietic progenitor cells (HPC). Our results show that EKLF is involved in chromatin potentiation and favors the recruitment of BRG1, p45 and CBP in HPC. GATA-1 expression in mature erythroid cells allows GATA-1 recruitment to hub locus in these cells. These data suggest that EKLF and GATA-1 combination is required to allow maximal beta gene activation in mature erythroid cells. Another factor involved in hub locus regulation is Ikaros. We studied its recruitment to hub locus and found that Ikaros is involved in gamma gene repression. Our data also shows that GATA-1 is involved in the repression of these genes and that it interacts with Ikaros. Together, Ikaros and GATA-1 favors the formation of a repressive complex to gamma promoters. In this study, we also observed that Ikaros and GATA-1 are involved in Gata2 gene repression. Interestingly, we have also characterized the repression mechanism of Hes1 gene (a Notch target gene) during erythroid differentiation. Similar to what is observed for gamma genes, Hes1 is also repressed by Ikaros and GATA-1. Collectivelly, our data suggest that Ikaros and GATA-1 combination is associated with the repression of several genes in erythroid cells. Globally, this thesis reports new mechanisms of action for different transcription factors in erythroid cells. Particularly, our work allows us to propose a model for hub locus gene regulation during development and differentiation. Moreover, we show for the first time that the combination of Ikaros and GATA-1 is relevant for gene regulation in erythroid cells. Several mutations in the transcription factors that we studied were associated with beta-thalassemia or leukemia. Our work will thus help to better understand mechanisms of action of these transcription factors in order to potentially use them as therapeutical targets.

La régulation transcriptionnelle des gènes est cruciale pour permettre le bon fonctionnement des cellules. Afin que les cellules puissent accomplir leurs fonctions, les gènes doivent être exprimés adéquatement dans le bon type cellulaire et au stade de développement et de différenciation approprié. Un dérèglement dans l’expression de un ou plusieurs gènes peut entraîner de graves conséquences sur le destin de la cellule. Divers éléments en cis (ex : promoteurs et enhancers) et en trans (machinerie transcriptionnelle et facteurs de transcription) sont impliqués dans la régulation de la transcription. Les gènes du locus humain beta-globine (hub) sont exprimés dans les cellules érythroïdes et sont finenement régulés lors du développement et de la différenciation. Des mutations dans différentes régions du locus causent entre autres les beta-thalassémies. Nous avons utilisé ce modèle bien caractérisé afin d’étudier différents mécanismes de régulation favorisés par les facteurs de transcription qui sont exprimés dans les cellules érythroïdes. Nous nous sommes intéressés à l’importance de l’élément en cis HS2 du Locus control region. Cet élément possède plusieurs sites de liaison pour des facteurs de transcription impliqués dans la régulation des gènes du locus hub. Nos résultats montrent que HS2 possède un rôle dans l’organisation de la chromatine du locus qui peut être dissocié de son rôle d’enhancer. De plus, HS2 n’est pas essentiel pour l’expression à haut niveau du gène beta alors qu’il est important pour l’expression des gènes gamma. Ceci suggère que le recrutement des différents facteurs au site HS2 lors du développement influence différement les gènes du locus. Dans un deuxième temps, nous avons investigué l’importance de HS2 lors de la différenciation des cellules érythroïdes. Il avait été rapporté que l’absence de HS2 influence grandement la potentialisation de la chromatine du gène beta. La potentialisation dans les cellules progénitrices favorise l’activation transcriptionnelle du gène dans les cellules matures. Nous avons caractérisé le recrutement de différents facteurs de transcription au site HS2 et au promoteur beta dans les cellules progénitrices hématopoïétiques (CPH) ainsi que dans les cellules érythroïdes matures. Nos résultats montrent que le facteur EKLF est impliqué dans la potentialisation de la chromatine et favorise le recrutement des facteurs BRG1, p45 et CBP dans les CPH. L’expression de GATA-1 dans les cellules érythroïdes matures permet le recrutement de GATA-1 au locus hub dans ces cellules. Ces données suggèrent que la combinaison de EKLF et GATA-1 est requise pour permettre une activation maximale du gène beta dans les cellules érythroïdes matures. Un autre facteur impliqué dans la régulation du locus hub est Ikaros. Nous avons étudié son recrutement au locus hub et avons observé que Ikaros est impliqué dans la répression des gènes gamma. Nos résultats montrent aussi que GATA-1 est impliqué dans la répression de ces gènes et qu’il interagit avec Ikaros. Ensemble, Ikaros et GATA-1 favorisent la formation d’un complexe de répression aux promoteurs gamma. Cette étude nous a aussi permis d’observer que Ikaros et GATA-1 sont impliqués dans la répression du gène Gata2. De façon intéressante, nous avons caractérisé le mécanisme de répression du gène Hes1 (un gène cible de la voie Notch) lors de la différenciation érythroïde. Similairement à ce qui a été observé pour les gènes gamma, Hes1 est aussi réprimé par Ikaros et GATA-1. Ces résultats suggèrent donc que la combinaison de Ikaros et GATA-1 est associée à la répression de plusieurs de gènes dans les cellules érythroïdes. Globalement cette thèse rapporte de nouveaux mécanismes d’action de différents facteurs de transcription dans les cellules érythroïdes. Particulièrement, nos travaux ont permis de proposer un modèle pour la régulation des gènes du locus hub lors du développement et de la différenciation. De plus, nous rapportons pour la première fois l’importance de la collaboration entre les facteurs Ikaros et GATA-1 dans la régulation transcriptionnelle de gènes dans les cellules érythroïdes. Des mutations associées à certains des facteurs étudiés ont été rapportées dans des cas de beta-thalassémies ainsi que de leucémies. Nos travaux serviront donc à avoir une meilleure compréhension des mécanismes d’action de ces facteurs afin de potentiellement pouvoir les utiliser comme cibles thérapeutiques. / Gene transcriptional regulation is crucial for appropriate cell functioning. Genes must be properly expressed in the right cell type as well as at the right developmental and differenciation stage in order to allow the cells to accomplish their functions. Abnormal expression of one or many genes can dramatically influence cell fate. Diverse cis (ex : promoters and enhancers) and trans (transcriptional machinery and transcription factors) elements are involved in transcriptional regulation. Genes of the human beta-globin (hub) locus are expressed in erythroid cells and are thightly regulated during development and differentiation. Mutations in several regions of the locus are involved in beta-thalassemia. We used this well characterized model in order to study different regulation mechanisms that are mediated by transcription factors expressed in erythroid cells. We were interested in the important role of the cis element HS2 from the Locus control region. This region contains several binding sites for transcription factors that are involved in hub locus gene regulation. Our results show that HS2 has a role in chromatin organization of the locus which is distinct from its enhancer function. Moreover, HS2 is not essential for high level beta gene expression while it is important for gamma gene expression. This suggest that the influence of transcription factors recruited to HS2 varies during development. Secondly, we investigated HS2 importance during erythroid differentiation. It was reported the HS2 deletion strongly influences chromatin potentiation of beta gene. Potentiation in progenitor cells favors gene transcriptional activation in mature cells. We characterized transcription factor recruitment to HS2 and b promoter in hematopoietic progenitor cells (HPC). Our results show that EKLF is involved in chromatin potentiation and favors the recruitment of BRG1, p45 and CBP in HPC. GATA-1 expression in mature erythroid cells allows GATA-1 recruitment to hub locus in these cells. These data suggest that EKLF and GATA-1 combination is required to allow maximal beta gene activation in mature erythroid cells. Another factor involved in hub locus regulation is Ikaros. We studied its recruitment to hub locus and found that Ikaros is involved in gamma gene repression. Our data also shows that GATA-1 is involved in the repression of these genes and that it interacts with Ikaros. Together, Ikaros and GATA-1 favors the formation of a repressive complex to gamma promoters. In this study, we also observed that Ikaros and GATA-1 are involved in Gata2 gene repression. Interestingly, we have also characterized the repression mechanism of Hes1 gene (a Notch target gene) during erythroid differentiation. Similar to what is observed for gamma genes, Hes1 is also repressed by Ikaros and GATA-1. Collectivelly, our data suggest that Ikaros and GATA-1 combination is associated with the repression of several genes in erythroid cells. Globally, this thesis reports new mechanisms of action for different transcription factors in erythroid cells. Particularly, our work allows us to propose a model for hub locus gene regulation during development and differentiation. Moreover, we show for the first time that the combination of Ikaros and GATA-1 is relevant for gene regulation in erythroid cells. Several mutations in the transcription factors that we studied were associated with beta-thalassemia or leukemia. Our work will thus help to better understand mechanisms of action of these transcription factors in order to potentially use them as therapeutical targets.

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Made available in DSpace on 2016-08-15T20:31:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandaAS_DISSERT.pdf: 1414995 bytes, checksum: e7e006bb87888d5b4777f2f259d7afd8 (MD5) Previous issue date: 2015-09-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Ovarian xenografting is an auxiliary reproductive technique that allows the conservation of germplasm of high value livestock or endangered species. The use of exogenous gonadotropins assists in developing these xenografted tissues and obtaining viable follicles for in vitro embryo production (IVEP), however this use has not been reported in xenograftings of cats ovaries with C57BL/6 SCID female mice as recipients. Thus, the aim of this study was to evaluate the response of xenografting of domestic cat ovaries to equine chorionic gonadotropin (eCG) when grafted into C57BL/6 SCID female mice. Therefore, domestic cats ovarian cortex fragments were grafted under the kidney capsule of fifteen C57BL/6 SCID mice after bilateral ovariectomy. At the end of 45 days, the female mice were divided into two groups and those who did not receive hormone induction (eCG ) were euthanized at the time of induction. Females who received hormonal induction (eCG +) were euthanized after 48 hours. All collected tissues were taken for histologic processing. The proportions between the different ovarian follicles were compared by the chi-square test. The morphometric analysis of the follicles were compared between the experimental groups by the Tukey test (primordial follicles, primary and secondary) and Kruskal-Wallis (antral follicles). Macroscopically, it was possible to observe a low number (16%) of antral follicles with more than 1mm in transplants treated with eCG. In the microscopic analysis, follicles from all categories were observed in transplants and all had normal morphology and morphometry for the studied species (Felis catus), being however observed larger primordial and primary follicles in those eCG + transplants. There was a decrease in primordial follicles percentages and an increase in subsequent categories, mainly in antral follicles of eCG + group, and this condition is proposed here characterized as Follicular Right Shift (FRS). Luteinized follicles were also observed in transplants treated with eCG. Thus, it is concluded that the treatment with eCG is effective when it comes to follicular development, but it did not show a good superovulatory response / Xenotransplante ovariano é uma técnica reprodutiva auxiliar que permite a conservação do germoplasma de espécies de alto valor zootécnico ou em perigo de extinção. O uso de gonadotrofinas exógenas auxilia no desenvolvimento desses tecidos xenotransplantados e na obtenção de folículos viáveis para produção in vitro de embriões (PIVE), entretanto esse uso não foi relatado em xenotransplante de ovários de gatas com fêmeas C57BL/6 SCID como receptora. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi avaliar a resposta do xenotransplante ovariano de gata doméstica à gonadotrofina coriônica equina (eCG) quando transplantados em fêmeas C57BL/6 SCID. Para tanto, fragmentos de córtex ovariano de gatas domésticas foram transplantados sob a cápsula renal de quinze camundongas C57BL/6 SCID após ovariectomia bilateral. Ao final de 45 dias, as fêmeas foram divididas em dois grupos e aquelas que não receberam indução hormonal (eCG ) foram eutanasiadas no momento da indução. As fêmeas que receberam indução hormonal (eCG +) foram eutanasiadas 48h após. Todos os tecidos colhidos foram levados para processamento histológico. As proporções entre os diferentes folículos ovarianos foram comparadas pelo teste de qui-quadrado. A análise morfométrica dos folículos foi comparada entre os grupos experimentais pelo teste de Tukey (folículos primordial, primário e secundário) e Kruskal-Wallis (folículo antral). Macroscopicamente foi possível observar um baixo número (16%) de folículos antrais com mais de 1mm nos transplantes tratados com eCG. Na análise microscópica, folículos de todas as categorias foram observados nos transplantes e todos apresentaram morfologia e morfometria normais para a espécie estudada (Felis catus), sendo, porém observado folículos primordiais e primários maiores naqueles transplantes eCG +. Houve uma redução nas porcentagens de folículos primordiais e aumento nas categorias subsequentes, principalmente nas de folículos antrais do grupo eCG +, sendo essa condição caracterizada como Follicular Right Shift (FRS). Folículos luteinizados também foram observados nos transplantes tratados com eCG. Dessa maneira, conclui-se que o tratamento com eCG foi eficaz em se tratando de desenvolvimento folicular, mas não apresentou boa resposta superovulatória

The process of specific gene transcription by RNA polymerase II (Pol II) is initiated by the<p>binding of specific transcription factors to DNA. A global understanding of the mechanisms of gene<p>transcriptional regulation of Saccharomyces cerevisiae goes through the description of the targets and<p>the behavior of those transcription factors.<p>The GATA factors are specific transcription factors intervening in the regulation of Nitrogen<p>Catabolite Repression (NCR)-sensitive genes, a mechanism encompassing the transcriptional<p>regulations leading to the preferential use of good nitrogen sources of the growth medium of yeast in<p>the presence of less good nitrogen sources. Those 4 GATA factors involved in NCR comprise 2<p>activators (Gat1 and Gln3) and 2 repressors (Gzf3 and Dal80).<p>Generally speaking, the promoters of genes have always been described like the main place for<p>the integration of the transcription regulation signals relayed by the general and specific transcription<p>factors and the chromatin remodeling factors. Furthermore, the GATA factors have been described as<p>integrating the external signals of nitrogen availability thanks to their specific DNA binding to<p>consensus GATA sequences in the promoter of NCR-sensitive genes. The results presented here<p>introduce many nuances to the model, notably implying new proteins but also new regions in the<p>regulation process of the NCR-sensitive gene regulation. Indeed, the first goal of this work is to<p>discover and understand the mechanisms of NCR-sensitive gene regulation that will explain the<p>variations in their expression levels in the presence of various nitrogen sources and their dependency<p>towards the GATA factors.<p>Strikingly, it appeared that GATA factor positioning was not limited to the promoter, but<p>occurred also in the transcribed region. It seems that the transcription factors may have been driven<p>by the general transcription machinery (Pol II). The binding of a chromatin remodeling complex, RSC,<p>has also been demonstrated in the coding region of NCR-sensitive genes. Moreover, the binding of the<p>histone acetyltransferase complex, SAGA, recruited by the GATA activators, was highlighted along<p>NCR-sensitive genes. The SAGA complex was also implied in their transcriptional regulation.<p>Finally, a ChIP-sequencing experiment revealed an unsuspected number and diversification of<p>targets of the GATA factors in yeast, which were not limited to NCR-sensitive genes.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Nitrogen Catabolite Repression (NCR) is the regulatory pathway through which Saccharomyces cerevisiae reduces the expression of genes encoding components involved in the utilization of poor nitrogen sources when rich ones are available. Expression of NCR-sensitive genes is controlled by the negative regulator Ure2 and four DNA-binding GATA-like transcription factors: two activators (Gln3 and Gat1) and two repressors (Dal80 and Gzf3). In the presence of preferred nitrogen sources, Gln3 and Gat1 are sequestered in the cytoplasm in a Ure2-dependent manner, whereas upon growth under non-preferred nitrogen conditions, the GATA activators relocate to the nucleus and mediate the transcription of NCR-sensitive genes. Even though the Target of Rapamycin Complex 1 (TORC1) as well as several phosphatases are involved in regulating Gln3 and Gat1 subcellular localization, a detailed mechanistic understanding of the NCR process is still lacking. <p>In the first part of this work, we have shown that class C and D VPS (vacuolar protein sorting) components, involved in Golgi-to-vacuole vesicular trafficking, are required for intact Gat1 and Gln3 nuclear localization in response to TORC1-inhibiting rapamycin treatment or upon shifting cells from rich to poor nitrogen conditions. The requirements of Vps proteins for Gln3 function are media-specific: a requirement after rapamycin treatment was observed in minimal but not in rich medium. Moreover, we have seen that a significant fraction of Gat1, like Gln3, is associated with light intracellular membranes. These observations support the view that GATA factor regulation in response to nitrogen signals seems to occur at intracellular compartments.<p>In a second step, we confirmed an important role for the anabolic glutamate dehydrogenase (Gdh1) within NCR, through the control of Gat1 function. However, since we observed a strong correlation between the anabolic activity of Gdh1 and its NCR regulatory capacity, we do not exclude that an alteration of Gdh1-substrates or any other metabolite could be responsible for the phenotype exhibited by gdh1 mutants. We also showed that there is no simple and direct link between the intracellular levels of glutamine/glutamate (reported in the literature as signals for NCR), TORC1 activity and NCR. In conclusion, the mechanisms regulating the perception of the quality of the nitrogen sources are still not fully understood. <p>Several screens for multi-copy suppression of mutated phenotypes were conducted during this work and led to the identification of several elements (URE2, BAP2, STP2, GZF3 and KDX1) that could interfere with NCR-sensitive gene expression. Among these, the gene encoding the Kdx1 kinase was identified in two independent screens. <p>In the last part of this work, we uncovered a role for leucine in NCR signaling. We showed that the addition of leucine in the culture medium could impair Gat1-dependent expression of certain NCR genes, while leucine starvation had no effect at this level. The repressive effect of leucine appeared to involve elements of the SPS signaling pathway which is required for the induction of genes encoding amino acid transporters in response to extracellular amino acids. The mechanism(s) by which leucine regulates Gat1 function is still not fully clear and requires further investigation:La levure Saccharomyces cerevisiae adapte l’expression de ses gènes selon la disponibilité en azote dans son environnement au moyen d’un contrôle majeur appelé répression catabolique azotée (NCR, pour « nitrogen catabolite repression ». L’expression des gènes NCR est contrôlée par un régulateur négatif de type prion (Ure2) et quatre facteurs de transcription de type GATA :deux activateurs, Gat1 et Gln3 et deux répresseurs, Dal80 et Gzf3. Bien que le complexe TORC1 et les phosphatases qu’il régule soient impliquées dans la régulation NCR, le mécanisme précis par lequel la NCR se produit est loin d’être compris.<p>Dans la première partie de ce travail, nous avons montré que les composants VPS (vacuolar protein sorting) de classe C et D, impliqués dans le trafic vésiculaire entre le Golgi et la vacuole, sont requis pour que Gat1 et Gln3 rejoignent le noyau en réponse à un traitement par la rapamycine, un inhibiteur de TORC1. En accord avec cette observation, nous avons montré que Gat1, comme Gln3, est associé aux membranes intracellulaires légères. <p>Dans un second temps, nous avons confirmé un rôle important pour la glutamate déshydrogénase anabolique (Gdh1) au sein de la NCR, par l’intermédiaire du contrôle de la fonction de Gat1. Cependant, étant donné qu’il semble exister une forte corrélation entre l’activité anabolique de Gdh1 et sa capacité à réguler la NCR, nous n’excluons pas qu’une altération des substrats de Gdh1 ou de tout autre métabolite pourrait être responsable du phénotype observé du mutant gdh1. Nous avons également montré qu’il n’existait pas de lien simple et direct entre niveaux intracellulaires de glutamine/glutamate, activité de TORC1 et signalisation NCR. En conclusion, les mécanismes conditionnant la perception de la qualité de l’aliment azoté sont encore méconnus à ce jour. <p>Plusieurs cribles de suppression multicopie ont été menés pendant ce travail et ont conduit à l’identification de plusieurs éléments pouvant éventuellement intervenir dans la voie de signalisation NCR. Parmi ceux-ci, le gène codant pour la kinase KDX1 a été identifié à deux reprises. Nous avons caractérisé en détail le rôle qu’elle joue dans la régulation des gènes NCR.<p>Dans la dernière partie de ce travail, nous avons montré que l’addition de leucine dans le milieu de culture pouvait affecter l’expression Gat1-dépendante de certains gènes NCR, alors que par ailleurs une carence en leucine est sans effet à ce niveau. Cet effet de répression par la leucine semble nécessiter des éléments de la voie de signalisation SPS, requise pour l’induction, en réponse aux acides aminés extracellulaires, de gènes codant pour des transporteurs d’acides aminés. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished