La méthylation de l'ADN est une des marques épigénétiques majeures qui intervient dans la régulation de processus physiologiques importants. Par ailleurs, elle a été reconnue comme une cible majeure pour lutter contre le cancer car son dysfonctionnement est impliqué dans le développement de pathologies comme les cancers. Une meilleure compréhension de ce mécanisme permettrait aux chimistes médicinaux de développer de nouveaux inhibiteurs plus spécifiques. Actuellement, un grand nombre d'hypothèse ont été avancées concernant la méthylation de l'ADN et méritent d'être confirmées ou clarifiées. Dans ce contexte, nous avons décidé de développer de nouveaux analogues nucléosidiques fluorescents et ratiométriques présentant un motif 3-hydroxychromones, afin d'étudier la dynamique et le mécanisme de méthylation de la cytosine impliquant UHRF1 et DNMT1. Nous avons tout d'abord décidé de nous focaliser sur la première étape du mécanisme, la reconnaissance du duplexe hémi-méthylé par le domaine SRA de UHRF1. Deux stratégies de marquage de l'ADN ont ainsi été explorées. La première a consisté à remplacer une base azotée naturelle par le fluorophore, afin de sonder l'intérieur du duplexe. Ce biocapteur a ainsi pu être utilisé afin de détecter l'approche du domaine SRA de UHRF1 ainsi que le basculement de la cytosine méthylée dans son site de reconnaissance. La deuxième approche repose sur la modification d'une nucléobase naturelle sur laquelle la sonde ratiométrique est attachée à l'aide d'un bras espaceur insaturé rigide, lui permettant ainsi de sonder les interactions au niveau du grand sillon de l'ADN. / DNA methylation is one the major epigenetic modification and plays an important role in the regulation of major processes. DNA methylation was recently recognized as one of the major target to inhibit and to fight cancer. A deeper insight of the DNA methylation mechanism should help medicinal chemists in the design and research of more specific inhibitors of DNA methylation. Currently, miscellaneous hypotheses are advanced about DNA methylation mechanism and deserve to be confirmed or clarified. In this context, we decided to develop new ratiometric fluorescent nucleoside analogs, incorporating 3-hydroxychromone moiety, to study the dynamics and mechanism of cytosine methylation involving UHRF1 and DNMT1. We firts decided to focus on the first step of the mechanism, the recognition of the hemi-methylated duplex by the SRA domain of UHRF1. Two diferent strategies of labeling DNA were explored. In the firts one, a natural nucleobase was substituted by the fluorescent dye in order to probe inside the duplex. This biosensor allows to detect and monitor the binding of the SRA domain and flipping of the 5-methylcytosine from the duplex into its recognizing site. The second approach is based on a modification of a natural nucleobase on which, through a rigid unsaturated linker, the ratiometric probe was incorporated in order to sense the interaction in the major groove.

La dystrophie myotonique de type 1 (DM1) est une maladie à transmission autosomale dominante causée par une répétition trinucléotidique CTG située dans la région 3’ non-traduite du gène dystrophia myotonica protein kinase (DMPK). La prévalence mondiale de la DM1 est de 8,26 personnes atteintes par 100 000 habitants : celle-ci est presque 20 fois plus importante au Saguenay-Lac-St-Jean en raison d’un effet fondateur. La présentation clinique de la DM1 peut comprendre divers symptômes dont de la faiblesse musculaire, de la myotonie, des cataractes, de l’insuffisance respiratoire, de l’arythmie cardiaque, de l’hypersomnolence et des troubles cognitifs et endocriniens. Par ailleurs, une grande variation dans la présence et la sévérité de ces symptômes est observée chez les patients et celle-ci n’est qu’en partie expliquée par la longueur des répétitions CTG. Plusieurs mécanismes pourraient expliquer la variabilité inexpliquée dont les défauts d’épissage, la mauvaise régulation des facteurs de transcription, la traduction non-ATG associée aux répétitions et les modifications épigénétiques, en particulier la méthylation de l’ADN. L’objectif de ce projet était donc d’évaluer l’impact de la méthylation de l’ADN au locus DMPK sur la variabilité phénotypique des patients atteints de DM1. Nous rapportons que la méthylation de l’ADN mesurée en amont et en aval de la répétition CTG est respectivement corrélée négativement et positivement avec la longueur de la répétition CTG. La présence d’une interruption de la répétition est associée à un niveau plus élevé de méthylation de l’ADN. À l’aide de modèles de régression linéaire multiple, nous démontrons que la méthylation de l’ADN contribue significativement et indépendamment de la longueur des répétitions CTG, à expliquer la variabilité́ de la force des dorsifléchisseurs de la cheville, de la force de préhension, de la force des pinces, de la capacité́ vitale forcée, du débit expiratoire de pointe, de la pression expiratoire et inspiratoire maximale. La méthylation de l’ADN explique une fraction de la variabilité phénotypique en DM1 et en association avec la longueur de la répétition CTG pourrait aider à améliorer la prédiction de la progression de la maladie chez ces patients. / Abstract : Myotonic dystrophy type 1 (DM1) is an autosomal dominant disorder caused by a CTG repeat extension in the 3’ untranslated region of the dystrophia myotonica protein kinase (DMPK) gene. Worldwide, the prevalence of DM1 is 8.26 affected persons per 100 000 persons, but it goes up to 158 affected persons per 100 000 in the Saguenay-Lac-St-Jean region of the province of Quebec (Canada) due to a founder effect. Clinical presentation includes muscular weakness, myotonia, cataracts, respiratory insufficiency, cardiac arrhythmia, hypersomnolence and endocrine and cognitive problems. There is a large variability in the presence and severity of these symptoms that is only partially explained by the CTG repeat length. Many mechanisms such as splicing defects, impaired regulation of transcription factors, repeat-associated non-ATG translation and epigenetic modifications, including DNA methylation, may explain this variability. The objective of this study was to assess the impacts of DNA methylation measured at the DMPK gene locus on phenotypic variability in DM1. We report that DNA methylation upstream of the repeat was negatively correlated with CTG repeat length whereas downstream DNA methylation was positively correlated. The presence of a variant repeat within the CTG repeat was associated with a higher level of DNA methylation. Linear multiple regression models support that DNA methylation contributes significantly and independently of the CTG repeat length to the variability of the ankle dorsiflexor, grip and pinch strengths, as well as forced vital capacity, peak expiratory flow and maximal inspiratory and expiratory pressures. DNA methylation could thus explain part of the phenotypic variability in DM1 and, together with CTG repeat length, could help improve the prediction of the progression of the disease.

La maintenance de la méthylation ADN sur les sites CG joue un rôle crucial dans le silencing des éléments transposables (TE) et l’expression correcte des gènes. Chez Arabidopsis thaliana, on observe, dans le mutant met1-3 déficient en méthylation CG, une apparition ectopique de méthylation CHG sur de nombreux gènes, ainsi qu’une relocalisation de la diméthylation de la lysine 9 de l’histone H3 (H3K9me2) de l’hétérochromatine vers l’euchromatine. Nous avons démontré que ceci est lié à un défaut de transcription au niveau du grand intron du gène codant la déméthylase H3K9me2 IBM1. Nous avons également constaté que dans les épihybrides F1 issus du croisement de plantes met1-3 avec une plante sauvage la méthylation CHG présente dans l’intron de l’allèle IBM1 hérité du parent mutant était perdue. Afin de définir si la perte de méthylation affecte également d’autres loci génomiques, et plus globalement à l’échelle du génome entier l’impact de la rencontre de deux épigénomes différents, nous avons analysé les profils de méthylation, de siRNAs et de transcription des épihybrides F1. Nos données révèlent que l’union de deux méthylomes distincts au sein d’un même génome provoque une restructuration considérable des profils épigénétiques et transcriptionnels. La méthylation CHG apparaissant sur de nombreux gènes dans met1 tend à persister, créant ainsi de nouveaux épiallèles pouvant être hérités. Du côté des TE, nombre d’entre eux sont déméthylés et réactivés, tandis que d’autres sont immédiatement reméthylés et resilencés. Ainsi, ces résultats contribuent à la compréhension de la stabilité de la méthylation ADN et de son rôle dans le contrôle différentiel des gènes et des TE. / Maintenance of DNA methylation at CG sites is crucial for silencing of transposable element (TE) and proper expression of genes. In Arabidopsis thaliana, met1-3 mutant, deficient in CG methylation, shows ectopic appearance of CHG methylation at numerous genes, as well as relocation of H3K9me2, from heterochromatin towards euchromatin. We have shown that this is due to a defect of the transcription of the large intron of the gene encoding the IBM1 H3K9me2 demethylase. We also found that, in the F1 epihybrids from the cross between met1 and WT plants, CHG methylation at the intron of the met1-derived IBM1 allele is lost. In order to define whether the loss of methylation at IBM1 also affects other genomic loci, and the impact of the union of two different epigenomes on methylation and transcription genome-wide, we analyzed the methylation, siRNA and transcription patterns of F1 epihybrids. Our data reveal that the union of two distinct methylomes within the same genome triggers considerable restructuring of epigenetic and transcriptional patterns. CHG methylation appearing in the mutant parent tends to persist in F1, creating new epialleles that can be inherited. On the TE side, lots of them are demethylated and reactivated while others are immediately remethylated and resilenced. Thus, our results provide new insights to the understanding of DNA methylation stability and its role in the differential control of genes and TEs.

Malgré le succès de l’Aide Médicale à la Procréation (AMP), des données récentes suggèrent un lien entre le recours à l’AMP et des pathologies liées à des erreurs épigénétiques. Afin d’évaluer l’impact des procédés in vitro de l’AMP sur la méthylation de l’ADN, nous avons analysé : 1) le profil de méthylation de 2 locus soumis à empreinte, H19DMR et KvDMR1, dans des ovocytes recueillis immatures, vitrifiés, puis mûris in vitro après réchauffement. Nous avons montré pour la première fois que le procédé vitrification/MIV pouvait constituer une alternative prometteuse pour préserver le potentiel procréatif des femmes avant un traitement anticancéreux, puisqu’il n’altérait pas l’empreinte parentale. 2) le profil de méthylation de H19DMR dans des embryons humains en retard de développement ainsi que dans les gamètes des géniteurs. Nous avons mis en évidence des anomalies de l’empreinte dans ces embryons, sans lien apparent avec les indications d’ICSI mais liées à des altérations survenues soit au cours de l’ovogenèse, soit au cours du développement précoce. 3) le profil de méthylation des promoteurs d’OCT4 et NANOG, gènes essentiels à l’expression de la pluripotence, dans des embryons bloqués après culture prolongée. Nous avons montré que le promoteur d’OCT4 était significativement hyperméthylé dans les embryons bloqués, en particulier dans la population de couples présentant uniquement une infertilité masculine, alors que le promoteur de NANOG était hypométhylé / Despite the success of Assisted Reproductive Technologies (ART), recent data suggest a link between the use of ART and diseases related to epigenetic errors. To evaluate the impact of ART on DNA methylation, we analyzed: 1) the methylation profile of 2 imprinted loci, H19DMR and KvDMR1, in immature oocytes which were vitrified and matured in vitro after warming. We have shown for the first time that vitrification/IVM process did not alter the imprinting. Then, this new technology could be a promising alternative to preserve the procreative potential of women before cancer treatment. 2) the methylation profile of H19DMR in human embryos with developmental anomalies and in the gametes of the parents. We have shown that imprinting errors in these embryos have no apparent link with ICSI indications, but were related to alterations in H19DMR occurring either during oogenesis or early development. 3) the methylation profile of the promoters of OCT4 and NANOG, essential genes for the expression of pluripotency in arrested embryos after prolonged culture. We have shown that the promoter of OCT4 was highly methylated in arrested embryos particularly in the population of couples with male infertility only, whereas the NANOG promoter was hypomethylated

Parallèlement à leur action nucléaire, les œstrogènes exercent également des effets via une signalisation cytoplasmique par des mécanismes pas complètement élucidés. Nous avons mis en évidence la méthylation de ERα (mERα) sur arginine est l’évènement clé de la signalisation non génomique des œstrogènes dans les cellules tumorales mammaires. Cette méthylation entraîne la formation d’un complexe contenant ERα/SRc/PI3K/FAK qui active des cascades de phosphorylation régulant la prolifération cellulaire. La production d’un anticorps spécifique de la forme méthylée a permis de montrer que ERα est hyperméthylé dans 55% des tumeurs mammaires. Afin de comprendre les mécanismes de régulation de la méthylation, nous avons recherché de nouveaux partenaires impliqués dans ce processus. Au cours de ma thèse, j’ai montré que la protéine kinase LKB1 est impliquée dans la signalisation non génomique des œstrogènes. Dans les cellules MCF-7, les œstrogènes entraînent rapidement le recrutement de LKB1 au sein du complexe précédemment décrit. De plus, LKB1 est indispensable à la formation de ce macro complexe ainsi qu’à la phosphorylation de Bad en aval. En effet, par cette action, LKB1 participe au rôle protecteur des œstrogènes contre l’apoptose orchestré par les œstrogènes. De plus, une étude de l’expression de mERα et LKB1, sur une série de tumeurs mammaires, a montré une corrélation significative entre l’expression de ces deux protéines associée à l’envahissement ganglionnaire. Ces résultats révèlent une signification biologique de l’interaction LKB1/mERα, suggérant un rôle oncogénique putatif de LKB1 / Besides its nuclear action, estrogens mediate also cytoplasmic signaling, however the mechanisms are not fully understood. We recently showed that arginine methylation of estrogen receptor alpha (Erα) is required for the recruitment of PI3K and Src, activating downstream kinases. An antibody that specifically recognized Erα dimethylated was generated allowing the detection of Erα hypermethylation in 55% of breast tumors. To decipher the molecular mechanisms that regulate Erα methylation in non genomic pathways, we investigated new partners of the methylated form of Erα (mERα). We identified the tumor suppressor LKB1, a Ser/Thr kinase involved in cell metabolism and cell polarity as a new partner of mERα. To ascribe a biological role to this interaction, we analyzed the protein complexes containing mErα and LKB1. LKB1 is part of the complexe involved in Erα non genomic pathway. LKB1 is essential for Erα methylation and the formation of the macrocomplex Erα/p85/Src suggesting a functional role of LKB1 in Erα methylation and then activation of downstream signaling pathways. Using a phosphospecific antibody microarray, we observed that LKB1 was required for Bad phosphorylation, suggesting its involvement in apoptosis. Indeed, we found that LKB1 participes in the protective role of estrogen against apoptosis. Interestingly, an IHC study on human breast tumors points a correlation between the expression of LKB1 and mErα : their expression is correlated with lymph node metastasis. Altogether, these results reveal biological significance of mErα/LKB1 interaction, suggesting a putative oncogenic role to LKB1

Troisième dystrophie musculaire en terme d’incidence, la dystrophie facio-scapulo-humérale est une maladie qui reste encore énigmatique. Bien qu’elle a été montrée comme associée à la contraction d’un macrosatellite, D4Z4, au niveau du subtélomère 4q35 au début des années 1990, l’origine des modifications observées chez les patients est encore mal connue. C’est pourquoi nous nous sommes intéressés à différents aspects de la pathologie. Tout d’abord, nous avons étudié l’expression des gènes de la région 4q35 ainsi que de gènes impliqués dans la physiologie musculaire chez des fœtus et des adultes porteurs ou non d’une contraction du nombre de D4Z4 et avons ainsi pu mettre en évidence que les dérégulations géniques étaient déjà observable chez les fœtus, faisant de ceux-ci un modèle relevant d’étude de la pathogénèse précoce de la FSHD. Nous nous sommes ensuite intéressés à la régulation épigénétique de deux gènes situés au niveau du locus 4q35 et avons pu observer que des modifications épigénétiques globales pouvaient, ou non, moduler l’expression de ces gènes et ce dépendamment du nombre de répétitions du macrosatellite. Enfin, nous avons analysé la régulation de la région par l’effet de position télomérique et avons remarqué que seuls certains gènes de la région, distants, étaient régulés par ce mécanisme épigénétique. Ces résultats nous ont permis d’avancer un peu plus dans la connaissance de la dystrophie facio-scapulo-humérale et de valider un nouveau modèle d’étude de la pathologie. / Hird more frequently myopathy, the facioscapulohumeral dystrophy is an enigmatic disease. It is associated with the macrosatellite D4Z4 contraction since 90’s but the origin of the modifications observable in patients remains unclear. That’s why, we have focused our work in different aspects of this disease. First of all, we have studied expression of 4q35 and muscular genes in fetuses and adults carrying a contraction of the D4Z4 macrosatellite and shown that the molecular deregulations can be observed since the fetal stage. So, we have validated this model as an interesting model to study the early FSHD pathogenesis. Secondly, we have been interested in epigenetic regulation of two genes located in the 4q35 region and have observed a modulation of their expression in a global epigenetic modulation contest. Those deregulations depend on the number of D4Z4 repeats. Finally, we have analyzed the region regulation by telomere position effect and have noted only some genes are deregulated by this epigenetic mechanism. With those results, we have progressed in the FSHD pathogenesis knowledge and we have validated a new model to study this pathology.

La variabilité phénotypique est définie par la capacité d’une espèce donnée à produire des variants phénotypique à partir d’un seul génotype, sous l’influence de l’environnement. L’origine de la variabilité phénotypique constituait un débat entre les scientifiques jusqu’à l’heure actuelle. Il était généralement admis que les variations génétiques seraient la seule source de la variabilité phénotypique. Cependant, les études récentes montrent que des variations épigénétiques pourraient être une source alternative pour les variants phénotypiques, sans modifier la séquence de l’ADN. L’épigénétique est l’une des composante du « Dual inheritance system », une théorie qui évoque l’existence de deux systèmes d’héritabilité : la génétique et l’épigénétique. Dans les interactions hôte / parasite, les parasites exercent des pressions sélectives sur leurs hôtes et vice versa, conduisant à une véritable course aux armements entre les deux partenaires. Une telle interaction nécessite une adaptation rapide où chaque partenaire doit évoluer sa capacité d’exprimer de nouveaux variants phénotypiques. Schistosoma mansoni est un parasite humain responsable de la bilharziose intestinale. Cette maladie est classée au second rang mondial selon l’OMS. Le schistosome se caractérise par un cycle de vie qui est complexe nécessitant le passage par deux hôtes : l’hôte intermédiaire Biomphalaria glabrata et l’hôte définitif qui pourrait être l’homme ou les rongeurs. Nous nous sommes intéressés au cours de la thèse à l’interaction de S. mansoni avec B. glabrata. Cette thèse avait pour objectif de montrer l’implication des modifications épigénétiques dans la production des variants phénotypiques dans un contexte de coévolution de l’interaction entre S. mansoni et B. glabrata. Les deux principaux buts c’étaient : (i) Déterminer le poids relatif épigénétique / génétique dans l’expression des variants phénotypiques chez le parasite. (ii) Initier l’investigation autour des mécanismes épigénétiques chez l’hôte. Les résultats de nos travaux ont montré que les modifications des histones constituent en effet une origine des variants phénotypiques chez S. mansoni. Ces variants phénotypiques exprimés sont à la base d’une meilleure fitness voire d’une virulence pour le parasite. Finalement, l’étude de l’héritabilité des modifications épigénétiques a montré une transmission qui ne respecte pas les lois mendéliennes. En ce qui concerne B. glabrata, nous étions les premiers à mettre en évidence la méthylation de l’ADN chez ce mollusque. Au niveau du génome, 2% des cytosines totales sont méthylées. / Phenotypic variability is defined by the capacity of a given species to produce phenotypic variants from one genotype under the influence of the environment. There is several thinking about the origin of phenotypic variability. It was generally assumed that the genetic variations are the sole source of phenotypic variants. However, recent studies show that epigenetic variations can provide alternative source for phenotypic variants without change in DNA sequence. Epigenetic is one of the two components of the « Dual inheritance system », theory that evokes the existence of two inheritance system: genetics and epigenetics. In host / parasite interactions, parasites exert selective pressures on their hosts and vice versa, leading to a genuine arms race between both partners. Such interaction requires rapid adaptation where each partner has to evolve the capacity to express new phenotypic variants. We propose that epigenetic variations play an important role in the genesis of phenotypic variability. Schistosoma mansoni is a human parasite that causes intestinal schistosomiasis. Thisdisease is ranking second in the world according to the WHO. Schistosome is characterized by a life cycle that is complex requiring passage by two hosts: the intermediate host Biomphalaria glabrata and the definitive host that could be humansor rodents. During the PhD project, we are interested to the interaction of B. glabrata with S. mansoni. This PhD project aimed to show the involvement of epigenetic changes in the production of phenotypic variants in the context of coevolution of the interaction between S. mansoni and B. glabrata. The two main goals were: (i) To determine the relative weight epigenetic / genetic in the expression of phenotypic variants in the parasite. (ii) To initiate the investigation of epigenetic mechanisms in the host. The results have shown that histone modifications are indeed a source of phenotypic variants in S. mansoni. These phenotypic variants are the basis for better fitness and / or virulence of the parasite. Finally, studying the heritability of epigenetic changes showed a non-mendelian transmission. For B. glabrata, we were the first to highlight the DNA methylation in the snail. 2% of total cytosines are methylated in his genome.

La délétion du chromosome 7q est l'anomalie cytogénétique la plus caractéristique du lymphome de la zone marginale splénique (LZMS). Une étude par hybridation génomique comparative de haute résolution a été conduite sur une série de 27 échantillons de LZMS afin de détecter des micro-remaniements du chromosome 7q. Une région commune de délétion (RCD) de 10,6 Mb a été délimitée sur le chromosome 7q. De plus, une microdélétion somatique du gène AHCYL2 (S-adenosyl-homocystéine hydrolase-like 2) a été détectée au sein de la RCD, définissant la plus petite RCD connue sur le chromosome 7q32 dans le SMZL et l'anomalie la plus fréquente de notre série (10/27, 37%). Bien que le séquençage du gène AHCYL2 n'a pas mis en évidence de mutation somatique, la délétion monoallélique du gène AHCYL2 est corrélée à la sous-expression de transcrits du gène AHCYL2 indiquant une haplo-insuffisance. La fonction précise de AHCYL2 reste inconnue, mais certaines données suggèrent que les protéines de type AHCYL peuvent réguler l'activité de l'enzyme AHCY (Sadénosyl- homocystéine hydrolase) et par conséquent affecter les mécanismes de transméthylation. En outre, nous avons identifié, pour la première fois dans le LZMS, une mutation R882H du gène DNMT3A (1/27, 3,7%) impliqué également dans les processus de méthylation. Ces résultats suggèrent que la dérégulation des voies métaboliques impliquées dans la méthylation peut jouer un rôle crucial dans la pathogenèse du LZMS / The chromosome 7q deletion is the most characteristic alteration in splenic marginal zone lymphoma (SMZL). High-resolution genome-focused approach was performed on 27 SMZL samples to identify submicroscopic genetic alterations on chromosome 7q. A 10.6 Mb-length common deleted region (CDR) of chromosome 7q was precisely delineated and a somatic microdeletion of the S-adenosyl-homocysteine hydrolase-like 2 (AHCYL2) gene was further detected within the CDR, defining the most frequent finding in this series (10/27, 37%) and the smallest CDR on chromosome 7q32. Although the sequencing of AHCYL2 gene did not show any evidence of somatic mutation, the monoallelic AHCYL2 gene deletion was directly correlated with underexpression of AHCYL2 transcripts, indicating a typical pattern of haploinsufficiency. The precise role of AHCYL2 remains unknown, but some data suggest that the AHCY-like proteins may regulate the activity of AHCY (S adenosylhomocysteine hydrolase) and consequently may affect the methylation metabolism. In addition, we report on a DNMT3A-R882H mutation (1/27, 3.7%) for the first time in SMZL. These findings suggest that methylation pathway dysfunction may play a crucial role in the pathogenesis of SMZL

Le cancer du sein représente une cause de mortalité élevée chez la femme. Le cancer du sein est un cancer hormono-dépendant. De ce fait, il est extrêmement important de définir le rôle joué par les différents acteurs protéiques de la signalisation hormonale, notamment la signalisation œstrogénique. Parallèlement aux effets nucléaires de ERa où l'hormone lie le récepteur nucléaire et régule la transcription génique, il existe une voie dite non génomique. L'équipe a montré que les œstrogènes induisent la méthylation de ERa, qui est un prérequis au recrutement de la Pl3K et de la tyrosine kinase Src, conduisant à l'activation de molécules de signalisation telles que les MAPK et Akt, induisant prolifération et survie cellulaire. Durant ma thèse, j'ai pu démontrer que le complexe mERa/Src/Pl3K existe in vivo et constitue un nouveau biomarqueur indépendant de mauvais pronostique. La recherche de nouveaux partenaires du complexe mERa/Src/Pl3K nous a permis d'identifier le suppresseur de tumeur LKB1 et l'arginine déméthylase JMJD6. De façon surprenante, l'étude de l'expression de LKB1 par immunohistochimie dans une cohorte de tumeurs mammaires a montré une dualité fonctionnelle selon sa localisation subcellulaire. De plus, nous avons démontré que JMJD6 s'associe à ERa méthylé lorsque le récepteur est complexé à Src et Pl3K, et permet ainsi la déméthylation de ERa et la dissociation du complexe mERa/Src/Pl3K. Ce travail a ainsi pu mettre en évidence que les différents acteurs de cette signalisation peuvent constituer des éléments clés au diagnostique mais également lors de la décision thérapeutique, puisque qu'il existe des drogues peuvant cibler cette voie de signalisation / Estrogen receptor a {ERa}, belonging to the superfamily of hormone nuclear receptors, regulates many physiological processes, notably the growth and survival of breast tumor cells, acting as a ligand-dependent transcription factor. Besides to the well described transcriptional effects, estrogen also mediate extranuclear events called non genomic signaling via its receptor. /n fact, team shows that ERa is methylated and that this event is a prerequisite for the recrutement of Src and P/3K and the activation of Akt which orchestrate cell proliferation and survival. During my PhD, / demonstrated that the non genomic signaling complex mERa/Src/P/3K exists in vivo and is operative. /n addition, the complex is found to be an independent prognostic factor for disease free survival. This is an emergent concept that estrogen non genomic pathway is operative in vivo and can constitute a new therapeutic targets. The search for new partners of the complex has allowed us to identify the tumor suppressor LKB1 and arginine demethylase JMJD6. Expression of LKB1 in immunohistochemistry revealed dual properties based on its subcellular localization. When LKB1 is complexed with mERa/Src/P/3K it may acquire oncogenic properties. /n addition, JMJD6 interacts with methylated ERa when the receptor is associated with Src and P/3K, and allows the demethylation of ERa and the dissociation of the complex mERa/Src/P/3K. This work showed that estrogenic non genomic players can constitute new therapeutic targets in Breast tumors

Les cellules placentaires portent un génome différent du génome maternel, puisque 50% de leurs gènes proviennent du génome paternel. Cependant, comme les cellules cancéreuses après la transformation néoplasique, elles réussissent à envahir les tissus de leur hôte, échapper à son système immunitaire et induire une angiogenèse afin d’établir la grossesse. Les cellules cancéreuses et placentaires arborent aussi une différence majeure : alors que de tels mécanismes typiques des cancers sont incontrôlés dans les cellules cancéreuses, ils sont spatialement et temporairement contrôlés dans les cellules placentaires saines. Ainsi, le recherche sur le « concept cancer/placenta » – l’utilisation du placenta pour mieux comprendre le cancer – peut aboutir à l’identification de biomarqueurs et d’approches thérapeutiques innovantes en oncologie, tout comme en gynécologie-obstétrique. Par exemple, les efforts de recherche portant sur l’expression des gènes CGB, codant pour la sous-unité ß de l’hormone chorionique gonadotrope humaine, dans les cellules cancéreuses et placentaires a mené au développement d’un biomarqueur largement utilisé pour la prise en charge de multiples cancers. Il est aussi intéressant de noter que ce même biomarqueur est aussi utilisé pour le dépistage d’aneuploïdies fœtales. De même, le clonage d’INSL4, codant pour le précurseur du peptide placentaire précoce ressemblant à l’insuline (pro-EPIL), dans des cellulaires placentaires précoces, a mené au développement d’un biomarqueur faisant actuellement l’objet d’études cliniques. Avec l’émergence de l’épigénétique, des études de la méthylation de l’ADN, la caractéristique épigénétique la mieux comprise, ont montré que les loci de gènes CGB et INSL4 sont hypométhylés dans les cellules cancéreuses et placentaires ; ce qui pourrait refléter l’hypométhylation globale caractéristique de ces deux types cellulaires. Par conséquent, le projet doctoral présenté dans cette thèse a exploré les modifications des paysages épigénétiques des cellules placentaires au cours de la grossesse et des cellules cancéreuses au cours de la transformation néoplasique. Ce projet a contribué initialement au développement d’un test d’immunoanalyse qui détecte l’hCGß de type II, spécialement codée par un sous-groupe de gènes CGB et détectée dans le sérum de patients atteints de cancers non-placentaires et de trisomie 21 fœtale. Ce test d’immunoanalyse, avec un test similaire développé pour la détection de pro-EPIL, a aussi été utilisé pour des études de preuve de concept précoces quant à l’effet de la méthylation de l’ADN sur l’expression de l’hCGß de type II et de pro-EPIL dans des surnageants de culture cellulaire. En fin de compte, ce projet a mené à la première comparaison directe et pan-génomique de la méthylation de l’ADN dans des cellules cancéreuses au cours de la transformation néoplasique et dans des cellulaires placentaires au cours de la grossesse. Cette étude a porté sur des données, disponibles publiquement, générées à partir de biopsies de 13 types de tumeurs, de villosités choriales (tissus placentaires) et d’autres tissus sains. Elle a également porté sur des données originales générées par nos soins à partir d’échantillons placentaires uniques : des cellules cytotrophoblastiques isolées de villosités choriales ex vivo. Toutes les données inclus dans cette étude ont été générées sur une plateforme de puces à ADN pour la mesure de la méthylation au niveau de 485 512 sites CpG pour chaque échantillon. En combinant, des logiciels innovants reposant sur la puissance d’algorithmes de lissage statistique et sur un solide rationnel biologique, cette étude a ainsi contribué à l’identification de motifs d’hypométhylation à l’échelle du mégabase distinguant les cellules placentaires du début de la grossesse de celles de la fin de la grossesse tout comme ils distinguent les cellules cancéreuses des cellules normales. (...) / Placental cells carry a genome different from the maternal genome, as 50% of it originate from the paternal genome. However, like cancer cells after neoplastic transformation, they successfully invade their host tissues, escape its immune system and induce angiogenesis in order to establish the pregnancy. Cancer and placental cells also display a major discrepancy: while such hallmarks of cancer mechanisms are uncontrolled in cancer cells, they are spatially and temporally controlled in healthy placental cells. Thus, research on the “cancer/placenta concept” – the use of the placenta to better understand cancer – can lead to innovative biomarkers and therapeutic approaches in oncology as well as in gynecology and obstetrics. For example, research efforts on the expression of the CGB genes, encoding for the human chorionic gonadotropin beta subunit (hCGß), in cancer and placental cells have led to the development of a biomarker widely used for the management of various cancers. Interestingly, this same biomarker is also used for the screening of fetal aneuploidies. Likewise, the cloning of INSL4, encoding for the precursor of the early placenta insulin-like peptide (pro-EPIL) in early pregnancy placental cells, has led to the development of a biomarker currently investigated in the clinical setting. Following the rise of epigenetic, studies on DNA methylation, the most well understood epigenetic mark, showed that the loci of CGB genes and INSL4 are hypomethylated in cancer and placental cells, which may reflect a global hypomethylation also characteristic of these cells. Therefore, the doctoral project presented in this dissertation had explored modifications in the epigenetic landscape of placental cells throughout pregnancy and cancer cells throughout neoplastic transformation. This project initially contributed to the development of an immunoassay detecting type II hCGß, specifically encoded by a subset of CGB genes and detected in the serum of patients with non-placental cancers and fetal Down Syndrome. This immunoassay, along with another one directed to pro-EPIL, was also used for an early proof of concept study regarding the effect of DNA methylation on the expression of type II hCGß and pro-EPIL in cell culture supernatants. Ultimately, this project led to the first direct genome-wide comparison of DNA methylation in cancer cells throughout neoplastic transformation and in placental cells throughout pregnancy. It included publically available data generated from biopsies of 13 types of tumors, chorionic villi (placental tissues) and other normal tissues. It also included original data generated from unique placental samples: villous cytotrophoblastic cells isolated ex vivo from chorionic villi. All datasets were generated on a microarray platform measuring DNA methylation at 485,512 CpG sites in each sample. Combining innovative software that leverages the power of statistical smoothing algorithms and a strong biological rationale, this study thus contributed to the identification of megabase-scale patterns of hypomethylation distinguishing early pregnancy from late pregnancy placenta cells as they distinguish normal from cancers cells. Strikingly, the affected genomic regions encompassed genes related to hallmarks of cancer mechanisms such as epithelial-mesenchymal transition (EMT), innate and acquired immune response, and hypoxia. Taken together, these results suggest the hypothesis that patterns of DNA methylation might contribute to “cancer/placenta epigenetic switches” allowing placental implantation and neoplastic transformation when turned “on”, while preventing the placenta to degenerate into an aggressive tumor when turned “off”.