Le cancer de l’ovaire représente 4% de tous les cancers chez la femme et est la première cause de décès parmi les tumeurs gynécologiques en occident. Le cancer épithélial de l’ovaire (CEO) représente 90% de toutes les tumeurs de l’ovaire. Malgré les avancées médicales et chirurgicales, le taux de survie à long terme demeure décevant en raison de la nature asymptomatique de la maladie. Le traitement repose sur la chirurgie cytoréductive suivie de la chimiothérapie combinant les dérivés de platine et de taxanes avec un taux de réponse de plus de 80%. Cependant, la des patientes font une récidive par l’émergence de la résistance à ces drogues conventionnelles. Les bases moléculaires du déclenchement et de la progression du cancer de l’ovaire sont encore méconnues. Au cours d’un cancer, l’hyperméthylation des ilots CpG de certains promoteurs géniques conduit souvent à l’inactivation des gènes suppresseurs de tumeur. Parallèlement, l’hypométhylation des ilots CpG de certains promoteurs est également impliquée dans la réactivation des proto-oncogènes et des gènes pro-métastatiques. La technologie des micropuces à ADN est grandement utilisée au niveau de la recherche sur le cancer, y compris celles portant sur les mécanismes et les biomarqueurs associés à la progression et à la chimiorésistance dans les cancers ovariens. Dans ce travail de thèse, nous avons évalué le profil de méthylation abberante dans les différents grades des tumeurs de CEO de type séreux par rapport aux tissus normaux de l’ovaire, et dans les cellules primaires post-chimiothérapeutiques par rapport aux cellules primaires pré-chimiothérapeutiques de l’ovaire de deux patientes. Nos résultats ont montré que l’hyperméthylation est un événement très précoce de la carcinogenèse avec suppression des gènes ayant un rôle protecteur. Alors que l’hypométhylation massive est associée à la phase avancée de la maladie avec la surexpression des gènes impliqués dans l’invasion et la métastase. Découlant de ces études, RUNX1 et RUNX2 ont été identifiés comme des gènes hypométhylés dans les cellules post-chimiothérapeutiques. Les études fonctionnelles ont montré que ces deux gènes sont associés à la prolifération, la migration et l’invasion cellulaire dans le CEO. Cependant, ces effets similaires sont exercés par des mécanismes moléculaires différents. / Ovarian cancer accounts for 4% of all cancers in women and is the leading cause of death among Gynecologic tumours in the western countries. The epithelial ovarian cancer (EOC), which represents 90% of all ovarian tumors. Despite advances in medical and surgical treatment, long term survival rate remains disappointing due to the asymptomatic nature of the disease. The treatment uses cytoreductive surgery followed by chemotherapy combining derivatives of platinum and taxanes with a response rate of over 80%. However, the most part of the patients have a recurrence by the emergence of resistance to these conventional drugs. The molecular basis of the initiation and progression of ovarian cancer are still unknown. During cancer, hypermethylation of gene promoter CpG islands often leads to inactivation of some tumor suppressor genes. At the same time, CpG islands hypomethylation is also associated to reactivation of proto-oncogenes and pro-metastatiques genes. The microarray technology has been successfully used in cancer research, including studies on mechanisms and biomarkers linked to ovarian cancer progression and chemoresistance. In this study, we have evaluated the aberrant DNA methylation profile in tumour grades of serous type EOC compared to normal ovarian tissue, and primary cells culture prior to and post chemotherapy (CT) treatment from 2 EOC patients. Our results showed that hypermethylation is an early event in carcinogenesis with down-regulation of genes having a protective role. While massive hypomethylation is associated with advanced serous EOC with upregulation of genes involved in cell invasion and metastasis. From these studies, we identified RUNX1 and RUNX2 as hypomethylated genes in post-chemotherapy primary cells culture. Sebsequent functional analyses pointed to RUNX1 and RUNX2 association with EOC cell proliferation (including cell cycle control for RUNX1), migration and invasion. However, RUNX1 and RUNX2 display overlapping functions in EOC dissemination, these nevertheless employ distinct molecular mechanisms, specific for each gene. Our data are indicative of strong oncogenic potential of both transcription factors in EOC progression.

INTRODUCTION : Les femmes souffrant d'un cancer du sein (CS) ont un risque accru de développer un second cancer du sein controlatéral (CSC). Ce risque est 3 à 5 fois plus élevé que le risque de développer un premier cancer par des femmes de la population générale. La méthylation de l'ADN est connue pour être impliquée dans le développement du cancer, et des changements dans le profil de méthylation des cellules tumorales mammaires ont déjà été observés. OBJECTIF : Nos objectifs étaient d’étudier les changements de la méthylation globale de l'ADN dans les tissus mammaires normaux ainsi qu’identifier les sites spécifiques différentiellement méthylés qui étaient associés à une augmentation du risque de CSC. MÉTHODES : Il s’agit d’une étude cas-témoins (1:1) nichée dans une cohorte de 1242 femmes avec CS. Les cas (n=20) ont été diagnostiqués avec un CSC pendant leur suivi, mais pas les témoins (n=20). Les cas étaient appariés aux témoins pour les facteurs de risque de CSC tels que l'année de chirurgie, l'âge, l’histoire familiale de CS et le traitement. L’ADN a été extrait des tissus mammaires normaux (pour minimiser l’effet de champs) à plus de 1 cm de la tumeur enrobés en paraffine et la méthylation a été mesurée par Illumina Infinium 450K. RÉSULTATS : L’hypométhylation globale de l’ADN a été associée à une diminution de risque de CSC avec un rapport de cotes et intervalle de confiance à 95% = 0,714 (0,227-2,251), mais cette association n’était pas significative. De plus, une hypométhylation non significative dans les régions 3’UTR et intergéniques a été observée chez les cas par rapport aux témoins. Nous avons noté aussi une hyperméthylation des gènes ELOVL6, DACT2, LHX2, GABRA5 et OSBP2 qui peut être associée au risque de développer un CSC. CONCLUSION : L'hypométhylation à l'échelle de l'épigénome de l'ADN à partir des tissus mammaires normaux adjacents à la tumeur peut être prédictive du risque de CSC. De plus, l’hyperméthylation de certains gènes spécifiques dans les tissus mammaires normaux peut possiblement être utile en tant que biomarqueur clinique du CSC si nos résultats étaient validés dans une cohorte plus grande / INTRODUCTION: Women with breast cancer (BC) have an increased risk of developing a contralateral breast cancer (CBC). This risk is 3 to 5 times higher than the risk of developing primary breast cancer by women in the general population. The methylation of DNA is known to be involved in the development of cancer, and changes in methylation profile in breast tumor cells have already been observed. OBJECTIVE: Our aims are to identify changes in global DNA methylation as well as the differentially methylated sites that are associated with an increased risk of developing CBC. METHODS: This is a case-control study (1:1) nested in a cohort of 1242 women. Cases (n = 20) were diagnosed with CBC during follow-up but not Controls (n = 20). Cases were matched to controls for CSC risk factors such as year of surgery, age, family history of BC, and the treatment. The DNA was extracted from normal breast tissue (to minimize field effect) more than 1 cm from the paraffin-embedded tumor and the methylation was measured by Illumina Infinium 450K. RESULTS: Global DNA hypomethylation was associated with a decreased risk of CBC with an odd ratios and a confidence interval at 95% = 0.714 (0.227-2.251), but this association was not significant. In addition, non-significant hypomethylation in 3'UTR and intergenic regions was observed in cases compared with controls. We have also found hypermethylation of the ELOVL6, DACT2, LHX2, GABRA5 and OSBP2 genes that may be associated with the risk of developing CBC. CONCLUSION: Global DNA hypomethylation from adjacent normal tissues may be predictive of the risk of CBC. In addition, hypermethylation of specific genes such as CCDC108, ELOVL6, DACT2, LHX2, GABRA5 and OSBP2 in normal breast tissues may therefore be useful as a clinical biomarker of CBC if our results were validated in a larger cohort.

Chez l'homme, l'épissage alternatif (EA) affecte presque tous les gènes permettant de générer de vastes répertoires d'ARN et de protéines. L'épissage est un processus hautement régulé qui s'effectue principalement lorsque l'ARN est en cours de synthèse sur la chromatine. Beaucoup d'études suggèrent que la chromatine et ses marques épigénétiques influencent les décisions d'épissage au locus correspondant. A l'inverse, d'autres données laissent penser que l'épissage peut moduler les marques épigénétiques. Au cours de ma thèse, j'ai étudié différentes voies de couplage entre l'épissage et la chromatine. D'une part, j'ai exploré l'impact de la méthylation de l'ADN sur la régulation de l'épissage. J'ai montré que les enzymes qui méthylent l'ADN ont un effet global sur l'épissage d'exons enrichis en méthylation. Mes données suggèrent que les protéines qui lient la méthylation de l'ADN sont impliquées dans cette régulation. D'autre part, j'ai exploré les conséquences de l'EA sur la régulation de la chromatine en étudiant son impact de deux histones-methyltransferases (HMTase) : G9A et SUV39H2 dont les gènes génèrent des transcrits alternatifs. Tous les transcrits variants codent pour des protéines. La conservation des variants d'épissage de G9A dans des espèces et l'absence de différences dans leur activité HMTase, nous amènent à proposer que l'EA est associé à une fonction non liée aux histones. A l'inverse, les isoformes de SUV39H2 exhibent des activités HMTases différentes et régulent l'expression de gènes cibles différents. Ensemble, nos résultats apportent de nouvelles connexions dans le couplage épissage-chromatine et supporte un modèle où ces derniers s'auto-influencent. / In humans, alternative splicing affects almost all genes in the genome and generates extensive repertoires of RNAs and proteins. Splicing is a highly regulated process which occurs primarily when the RNA is being synthesized on chromatin. Many studies suggest that chromatin and epigenetic marks influence splicing choices to the corresponding locus. Conversely, other data suggest that splicing can modulate epigenetic marks. During my thesis, I studied different ways of crosstalk between splicing and chromatin. First, I investigated the effect of DNA methylation on splicing regulation. I have shown that the enzymes that methylate DNA have an overall effect on the splicing of exons with enriched methylation. My data suggest that proteins which bind to methylated DNA are involved in this regulation. On the other hand, I explored the impact of alternative splicing on chromatin regulation studying its impact on the expression and activity of both histone methyltransferases (HMTase): SUV39H2 and G9A. G9A and SUV39H2 generate variants transcripts whose expression is regulated according to tissues. All variants transcripts encode proteins. Conservation of G9A splice variants in species and no differences in their HMTase activity, lead us to propose that G9A alternative splicing is associated with a non-histone function. Conversely, SUV39H2 isoforms exhibit different HMTases activities, and regulate the expression of different target genes. All our results provide new connections in chromatin - splicing coupling and support a model in which they harbor self-influence.

Les streptomycètes, des bactéries au développement morphologique complexe, sont étudiés depuis des décennies en raison de leurs caractéristiques particulières incluant leur capacité à produire une grande diversité d'enzymes hydrolytiques et de molécules complexes telle que des centaines d'antibiotiques. Streptomyces coelicolor est l'organisme modèle pour l'étude des streptomycètes et le séquençage de son génome a ouvert la voie à l'étude de centaines de gènes dont la fonction est jusqu'à présent inconnue. La protéine TerD du Serratia marcescens joue un rôle dans la résistance au tellurite chez cet organisme. Plusieurs orthologues de cette protéine ont été identifiés chez le S. coelicolor. Sur la base de la similarité de leurs séquences avec la protéine TerD, ces protéines du S. coelicolor ont été désignées comme des protéines de résistance au tellurite. Ces mêmes protéines ont été identifiées comme étant induites ou réprimées dans de nombreuses conditions exemptes de tellurite, laissant croire qu'elles participent à d'autres voies métaboliques. Au cours de ce travail de doctorat, des souches mutantes du S. coelicolor ont été produites pour les gènes SCO2367, SCO2368 et SC04277, trois gènes homologues à ter D, afin d'évaluer les répercussions de la perte de ces gènes chez la bactérie.Les souches ont été caractérisées morphologiquement et nous avons démontré que la délétion de ces gènes nuit sérieusement au développement de la bactérie, à la production de spores et à la vitesse de croissance. Parallèlement, une approche protéomique a été utilisée afin de caractériser les effets de la délétion ou de la surexpression du gène SCO2368 sur la biosynthèse des protéines intracellulaires et extracellulaires de la bactérie. Ceci a permis de démontrer qu'une grande quantité de protéines reliées au stress sont induites chez les deux souches mutantes, laissant présumer qu'un déséquilibre dans le taux de cette protéine induit un stress physiologique important. Par ailleurs, différentes isoformes de la protéine SCO2368 ont été identifiées tant au niveau intracellulaire que dans le milieu extracellulaire. Par l'analyse des modifications post-traductionnelles de ces isoformes, nous avons prouvé que celles-ci étaient méthylées sur plusieurs acides aminés. De plus, nous avons démontré que la transcription du gène SCO2368 n'est pas induite par la présence de tellurite. Ces résultats démontrent que les gènes homologues à ter D ont une autre fonction que la résistance au tellurite et qu'ils jouent vraisemblablement un rôle dans la morphogénèse.

Dans le noyau cellulaire, l’ADN est compacté autour de petites protéines appelées histones formant ainsi le nucléosome, unité de base de la chromatine. Les nucléosomes contrôlent la liaison des facteurs de transcription à l’ADN et sont ainsi responsables de la régulation des processus cellulaires tels que la transcription. Afin de permettre l’expression des gènes, la chromatine est remodelée, c’est-à-dire que les nucléosomes sont repositionnés de manière à ce que la machinerie générale de la transcription puisse atteindre l’ADN afin de produire l’ARN messager. La moindre petite modification dans la fonction des facteurs de transcription ou des enzymes responsables du remodelage de la chromatine entraine des variations d’expression des gènes, et donc des maladies telles que les cancers. Le cancer du sein est le cancer le plus couramment développé chez les femmes. Cette maladie est principalement causée par l’activité du récepteur des œstrogènes ERα et de ses co-régulateurs ayant, pour la plupart, un rôle direct sur le remodelage de la chromatine. Afin de mieux comprendre le développement et la progression du cancer du sein, nous avons décidé d’étudier le rôle de deux co-régulateurs de ERα, TLE3 et KDM5A, impliqués dans le remodelage de la chromatine et dont la fonction dans le cancer du sein est indéterminée. Nous avons démontré que TLE3 est un partenaire d’interaction du facteur pionnier FoxA1, facteur nécessaire à la liaison de ERα sur l’ADN pour la transcription des gènes cibles de ce récepteur. L’interaction de TLE3 avec FoxA1 inhibe la liaison de ERα à l’ADN en absence d’œstrogènes, via le recrutement de HDAC2 qui déacétyle la chromatine, empêchant alors l’activation fortuite de la transcription en absence de signal. Quant à KDM5A, malgré sa réputation de répresseur de la transcription, dans le cancer du sein, cette déméthylase de H3K4me2/3 est un coactivateur de ERα, dû à son rôle direct sur l’expression du récepteur.

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

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

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La tomate (Solanum lycopsersicum), qui forme un clade monophylétique restreint au sein de la large famille des Solanacées, est utilisée comme modèle pour l’analyse du génome, et le développement du fruit. A ce jour, de nombreux efforts ont été consacrés à l'analyse de la diversité génétique des espèces de tomate. Cependant peu de travaux ont porté sur l'analyse de la diversité épigénétique, alors qu’il est aujourd’hui admis que les processus épigénétiques jouent un rôle essentiel dans la diversité phénotypique. Dans un premier temps, le niveau de méthylation de l'ADN a été comparé dans les feuilles et les fruits de différentes variétés de tomates sauvages et cultivées. Puis la famille des gènes Enhancer of zeste (E (z)) a été analysée. Chez la tomate, cette famille comprend deux gènes fonctionnels ainsi qu’un pseudogène. Finalement la stabilité épigénétique reste un facteur majeur pouvant avoir un impact essentiel sur les stratégies de sélection végétales. En outre nous avons fait une caractérisation fine des différents aspects du développement du fruit et de la maturation. / Tomato (Solanum lycopsersicum) which forms a small monophyletic clade within the large Solanaceae family has been chosen as a model system for studying the Solanaceae genome, fruit development and ripening. At that time, many efforts have been devoted to the analysis of the genetic diversity of tomato species, little work has focused on the analysis epigenetic diversity in this clade, although there is a general agreement that epigenetic processes play essential role in the phenotypic diversity in animal and plant system. As first step, DNA methylation level was analyzed in leaves and fruits of various wild and cultivated tomato species.Additionally, the Enhancer of zest (E(z)) gene family has been analyzed. In tomato, the E(z) family consists in two functional genes (SlEZ1, SlEZ2) and in a pseudogene (SlEZ3). In addition, the epigenetic stability is an important consideration that could have a significant on strategies for crop breading. Finally, we made a fine characterization of the different aspects of fruit development and ripening. / All’interno della grande famiglia delle Solanacee è stato scelto il pomodoro (Solanum lycopsersicum) come sistema modello per studio dello sviluppo e maturazione del frutto. Molti sforzi sono stati fatti per analizzare la diversità genetica delle specie di pomodoro, pochi lavori invece riguardano l’analisi della diversità epigenetica, sebbene ci sia accordo sul fatto che processi epigenetici giochino un ruolo essenziale nella diversità fenotipica dei sistemi animali e vegetali. Inizialmente è stato analizzato il livello di metilazione del DNA in foglie e frutti delle diverse specie di pomodoro selvatico e coltivato. Inoltre, è stata analizzata la famiglia genica Enhancer of Zeste (E (z)). In pomodoro la famiglia E(z) consiste di 2 geni funzionali SlEZ1, SlEZ2 e di uno pseudogene SlEZ3. Inoltre la stabilità epigenetica è importante in quanto può avere un impatto sulle strategie di miglioramento genetico delle specie coltivate. Infine è stata condotta una attenta caratterizzazione dei meccanismi cellulari dello sviluppo del frutto e della sua maturazione.

Pendant la méiose, la division cellulaire qui forme les cellules haploïdes, les chromosomes homologues hérités de chacun des deux parents sont appariés et échangent des segments réciproques appelés crossing-overs (CO). Les CO ne sont pas distribués au hasard dans le génome et leur taux varie le long des chromosomes. Certains des mécanismes responsable ont été décrits chez les mammifères et la levure mais ne sont pas conservés chez les plantes. Les CO sont fortement inhibés dans l'hétérochromatine qui est riche en éléments répétés. Le degré élevé de méthylation d l'ADN qui caractérise les séquences répétées pourrait être un inhibiteur des CO. Cela a été clairement démontré chez le champignon Ascobolus immersus et des études récentes ont montré que la perte de méthylation modifiait la distribution des CO chez Arabidopsis thaliana. Le but de ma thèse a été de décrire plus précisément le rôle de la méthylation de l'ADN dans le contrôle des CO en l'absence de polymorphisme de séquence qui affecte aussi la recombinaison.Pour cela, j'ai mesuré la recombinaison dans différentes plantes dans lesquelles la méthylation de l'ADN a été partiellement ou totalement enlevée grâce à la mutation du gène ddm1. Pour tester l'effet opposé d'un gain de méthylation, j'ai aussi essayé de cibler la methylation de l'ADN à un point chaud de recombinaison connu. Mes résultats montrent que la parte de la méthylation de l'ADN entraîne une augmentation globale de la recombinaison. Paradoxalement, l'heterochromatine qui est normalement très méthylée est moins affectée par la perte de méthylation que le reste du chromosome, probablement car la méthylation de l'ADN a des effets à distance. L'augmentation de CO est accentuée dans les générations successives du mutant ddm1. Cependant, l'effet le plus important est observé dans les hétérozygotes où la moitié du génome seulement est hypométhylée, ce qui suggère un rôle complexe de la méthylation. Finalement, j'ai pu montrer que le polymorphisme affecte la recombinaison surtout dans l'hétérochromatine mais pas dans le sens attendu puisque les plantes homozygotes recombinent moins que les plantes hétérozygotes. / During meiosis, the cellular division that gives rise to haploid cells, homologous chromosomes inherited from each parent are paired and are subjected to reciprocal exchanges of chromosome segments called crossing-overs (COs). COs are not randomly distributed in the genome. Some of the involved mechanisms have recently been described in mammals and yeast bu they are not conserved in plants. Repeat-rich heterochromatin is suppressed for COs. The high level of DNA methylation associated with repeats could be an inhibitor of COs. This was clearly demonstrated in the fungus Ascobolus immersus and recent studies have shown that the loss of DNA methylation also affects COs in Arabidopsis thaliana. The aim of my thesis was to describe more precisely the role of DNA methylation in the control of CO distribution in the absence of any DNA sequence polymorphism which are known to affect recombination. For this purpose, I measured recombination in different plants where DNA methylation has been partially or completely removed thanks to the mutation of the DDM1 gene. To test the opposed effect of a gain of DNA methylation,.I also tried to target DNA methylation at a known recombination hotspot. My results show that the loss of DNA methylation induces a global increase of recombination. Paradoxically, the normally highly methylated heterochromatin is less affected by this loss than the rest of the chromosome, probably because DNA methylation has distal effects. The increased recombination is exacerbated in successive generations of the hypomethylated ddm1 mutants. However, the strongest effect is seen in the heterozygotes where only half of the genome is hypomethylated, suggesting a complex role in the control of CO distribution. Finally, I show that DNA sequence polymorphism affects mainly recombination in the heterochromatin but not in the expected sense, since homozygous plants recombine less than heterozygous.