La cytogénétique est une branche de la génétique qui étudie les chromosomes et leur intégrité ainsi que les conséquences de leur transmission et de leur expression. Plusieurs syndromes et maladies ont pu être expliqués par cette discipline. Certaines anomalies chromosomiques de structure ont d'ailleurs contribué à identifier des gènes, des fonctions de gènes ou à caractériser des structures chromosomiques. Dans cet ordre d'idées, nous avons utilisé deux isodicentriques du bras long du chromosome Y (idic(Y)(p11.3)) pour étudier la fonction d'une protéine du kinétochore, CENP-B, dans le mécanisme d'inactivation de kinétochore. Pour ce faire, nous avons premièrement fait une caractérisation cytogénétique des deux idic(Y)(p11.3) à l'aide des techniques de cytogénétique classique et de cytogénétique moléculaire. Nous avons ainsi déterminé approximativement le point de cassure des deux isodicentriques, soit en Yp11.3. Comme les deux chromosomes avaient une structure très semblable, mais que les patients présentaient un phénotype clinique très différent, nous avons investigué les niveaux de mosaïcisme dans différents tissus chez les deux patients. Il est connu qu'un chromosome possédant deux centromères capables de former le kinétochore peut être très instable lors des divisions cellulaires. Ainsi, la cellule a mis au point un mécanisme permettant d'inactiver un des kinétochores du chromosome dicentrique. Une récente revue a proposé que la protéine CENP-B jouerait un rôle dans ce mécanisme. Cependant, comme le chromosome Y ne possède pas la séquence d'ADN liant cette protéine, il était intéressant de vérifier si une inactivation des kinétochores avait eu lieu dans nos idic(Y)(p11.3). À l'aide d'un anticorps dirigé contre la protéine CENP-C, connue comme un marqueur de kinétochore actif, nous avons montré que plus de 40% des chromosomes dicentriques avaient subi une inactivation d'un de leur kinétochore. Enfin, la présence de la protéine CENP-B dans ces kinétochores a été étudiée. Nous avons montré que la protéine CENP-B était présente à tous les autres centromères, sauf ceux de l'idic(Y)(p11.3). Ainsi, nous proposons que la protéine CENP-B n'est pas impliquée directement dans le mécanisme d'inactivation de kinétochore du chromosome Y. Par contre, nous ne pouvons pas exclure qu'elle joue un rôle indirect, soit par une interaction protéine/protéine, soit à une étape en amont dans le mécanisme d'inactivation.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’organisation cellulaire repose sur une distribution organisée des macromolécules dans la cellule. Deux ARNm, cen et ik2, montrent une colocalisation parfaite aux centrosomes. Ces deux gènes font partie du même locus sur le chromosome 2L de Drosophila melanogaster et leur région 3’ non traduite (3’UTR) se chevauchent. Dans le mutant Cen, le transport de Ik2 est perturbé, mais dans le mutant Ik2, la localisation de cen n’est aucunement affectée. Ces résultats suggèrent que cen est le régulateur principal de la co-localisation de cen et ik2 aux centrosomes et que cette co-localisation se produit par un mécanisme impliquant la région complémentaire au niveau du 3’UTR des deux transcrits. La localisation de cen au niveau des centrosomes dans les cellules épithéliales de l’embryon est conservée dans différentes espèces de Drosophile : D. melanogater, D. simulans, D. virilis et D. mojavensis. Cependant, la localisation de ik2 n’est pas conservée dans D. virilis et D. mojavensis, deux espèces dont les gènes cen et ik2 sont dissociés dans le génome. Ces résultats suggèrent que la proximité de Cen et Ik2 dans le génome est importante afin d’avoir un événement de co-localisation de ces deux transcrits. J’ai généré différentes lignées de mouches transgéniques dans lesquelles un transgène contenant la séquence GFP fusionnée à différentes partie de Cen (partie codante, 3’UTR, Cod+3’UTR) qui sont sous le contrôle du promoteur UAS et qui sont gal4 inductibles. La région codante de l’ARNm cen était suffisante pour avoir un ciblage précis du transcrit aux centrosomes. / Messenger RNA (mRNA) localization plays a key role in establishing cellular architecture and function. The centrocortin (cen) and IkB Kinase-like 2 (ik2) mRNAs are co-localized to centrosomes in embryonic epithelial cells. Interestingly, both of these genes are organized in a head-to-head configuration in the genome, with their 3’ untranslated regions (3’UTRs) overlapping on opposite DNA strands. Here we show that gene positioning of cen and ik2 is important for the co-localization of these transcripts during Drosophila embryogenesis. The localization of cen is conserved within the Drosophila phylogeny and ik2 cannot localize when it is separated from the cen locus. Also, loss of function mutants of cen show a complete loss of ik2 localization, proposing that cen is the main driver of the co-localization. Structure-function analysis revealed that the coding region of cen is necessary for its centrosomal targeting, suggesting that a cis-regulatory motif that drives its localization is located in the coding region. This study reveals for the first time the importance of gene positioning for RNA localization. We suggest a model where cen mRNA is the main driver of centrosomal localization, which may occur through post-transcriptional interaction/annealing of these mRNAs via their 3’UTRs.

Le transport subcellulaire et la traduction localisée des molécules d'ARNm semble être un processus très répandu et important pour contrôler la distribution asymétrique des protéines dans les cellules. L’ARNm, Bsg25D, connu pour se localiser aux centrosomes et aux microtubules astraux dans les embryons de drosophile au cours des premiers événements d'embryogenèse, a été sélectionné pour déterminer le rôle et l'importance du ciblage de l'ARNm à l'appareil mitotique lors de la division cellulaire. La localisation de Bsg25D aux centrosomes dans les embryons de drosophile est conservée entre espèces telles que D. melanogaster, D. simulans et D. yakuba. Bsg25D encode une protéine qui est étroitement liée à la Ninein (Nin) et à la Ninein-like protein (Nlp), deux protéines associées aux centrosomes présentes dans les cellules mammifères. L’analyse structure-fonction démontre que la région codante et la région 3’UTR de Bsg25D sont nécessaires pour son ciblage. Ceci suggère qu’un élément de régulation en cis, qui favorise sa localisation se situe dans la région codante + 3’UTR. / The subcellular transport and localized translation of mRNA molecules is emerging as a highly prevalent and important process for controlling asymmetric protein distribution in cells. A candidate mRNA, Bsg25D, known to localize to centrosomes and astral microtubules in Drosophila embryos during early events of embryogenesis, was selected to determine the role and importance of mRNA targeting to the mitotic apparatus during cell division. The localization of Bsg25D to centrosomes in Drosophila embryos is conserved between species such as D. melanogaster, D. simulans and D. yakuba. Bsg25D encodes a protein closely related to centrosome-associated proteins Ninein (Nin) and Ninein-like protein (Nlp) in mammalian cells. Structure function analysis revealed that the coding and 3’UTR of Bsg25D are necessary for its targeting pattern, suggesting that a cis-regulatory motif that drives its localization, is in the coding + 3’ UTR region.

Le benzo-a-pyrène (BaP) est un cancérogène reconnu pour l'homme, contaminant présent dans notre environnement. Il cause des dommages à l'ADN que nous avons mesurés dans les lymphocytes exposés à de faibles concentrations de BaP, provenant de 20 jeunes volontaires non fumeurs et en santé. Suite à l’exposition, la fréquence des micronoyaux (MN) augmente significativement et décrit une courbe dose-réponse non linéaire, suggérant le déclenchement du processus de détoxification et la réparation de l’ADN. Des différences entre les individus et entre les sexes sont présentes dans la réponse génotoxique produite par le BaP. Le test des aberrations chromosomiques montre que le pourcentage de chromosomes cassés augmente significativement dans les cellules exposées au BaP. Combinés avec l'augmentation de la fréquence des MN, nos résultats confirment l'effet clastogène du BaP déjà rapporté dans la littérature. L’hybridation in situ en fluorescence (FISH) des MN avec une sonde pancentromérique est aussi utilisée pour établir leur mécanisme de formation. La FISH révèle que la majorité des MN formés après une exposition au BaP contient un centromère et plus, ce qui est significativement différent de la condition non exposée. Plus précisément, dans nos conditions expérimentales, les MN induits par le BaP contiennent surtout trois centromères et plus, indiquant également la présence d'un effet aneugène. L'effet clastogène du BaP est relié à son rôle d'initiateur dans la cancérogenèse, alors que l'effet aneugène le relierait à l'étape de progression. Ces résultats sont importants puisque l'exposition aux composés de la classe du BaP est de longue durée (cigarette, air pollué). / Benzo-a-pyrene (BaP) is a known human carcinogen, contaminating all spheres of our environment. In human cells, BaP can induce various genotoxic effects on DNA, such as micronuclei (MNs) and chromosomal aberrations (CAs). MNs and CAs are measured in human lymphocytes in vitro exposed to low BaP concentrations, taken from 20 young healthy non-smoking subjects. Following BaP exposure, MN frequency increases significantly and shows a non-linear dose-response curve, suggesting the induction of detoxification process and/or DNA repair. Also, interindividual and sex differences in BaP-induced genotoxic damages are present. CA test shows that chromosome breaks increase significantly in cells exposed to BaP even at low concentrations. Combined to the observed MN frequency increase, our results confirm the clastogenic properties of BaP, as already reported in literature. In addition, fluorescence in situ hybridization (FISH) on MN using a pancentromeric probe is done to assess MN content. FISH reveals that most BaP-induced MNs contain centromeres, and specifically three or more centromeres. This difference is significant when compared to the unexposed condition, and suggest presence of an aneugenic effect. Clastogenic effect of BaP is associated with initiation step of carcinogenesis, while the aneugenic effect would link it with cancer progression. These results could be particularly important because exposure to BaP and other member of its chemical class usually last for decades (smoking, air pollution, etc.), and need to be confirm in future studies.

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