Le mercure (Hg) est un polluant métallique préoccupant de par sa toxicité et son omniprésence dans les écosystèmes aquatiques. Sous sa forme méthylée, il est capable de se bioaccumuler dans les organismes et d’être bioamplifié le long de la chaîne trophique. La méthylation du Hg est un processus biotique principalement attribué aux microorganismes sulfato-réducteurs (MSR). La rhizosphère des plantes aquatiques a été récemment identifiée comme un compartiment privilégié de la méthylation du Hg dans certains écosystèmes tropicaux et boréaux. Les objectifs de cette étude étaient de déterminer l’influence des plantes aquatiques sur la biogéochimie et la bioaccumulation du Hg et le rôle que jouent les MSR dans ce processus au sein des écosystèmes aquatiques landais. L’utilisation de traceurs isotopiques stables du Hg a permis d’identifier le compartiment « plantes aquatiques » comme un lieu privilégié des transformations des espèces mercurielles (méthylation/ déméthylation du Hg) et comme la principale source de méthylmercure (MeHg) dans ces écosystèmes tempérés. La combinaison des approches moléculaires (T-RFLP, clonage, séquençage) et culturales (isolement, détection de MeHg par biosenseur) a démontré l’implication de MSR du genre Desulfovibrio dans le processus de méthylation du Hg au sein de la rhizoplane aquatique. D’après une expérience menée en microcosmes utilisant un traceur isotopique du Hg, le MeHg formé au niveau de la rhizosplane aquatique serait biodisponible pour la chaîne trophique. Cette dernière observation est à relier à des concentrations en Hg significatives, observées in situ, pour certains poissons de fin de chaîne alimentaire. / Mercury (Hg) is a metallic pollutant worrying because of its toxicity and ubiquity in aquatic ecosystems. Its organic form is easily bioaccumulated in organisms and biomagnified along food webs. Hg methylation is a biotic process mainly attributed to sulfate-reducing prokaryotes (SRP). The rhizoplane of aquatic plants has recently been identified as the principal compartment involved in Hg methylation in some tropical and boreal ecosystems. The objectives of this study were to determine the influence of aquatic plants on the biogeochemistry and bioaccumulation of Hg and the role of SRP in this process in the aquatic ecosystems of the Landes (South Western France). The use of Hg stable isotopic tracers allowed to identify the "aquatic plants" compartment as the main place for Hg species transformations (methylation / demethylation of Hg) and the main source of methylmercury (MeHg) in these temperate ecosystems. The combination of molecular (T-RFLP, cloning, sequencing) and cultural (isolation, MeHg detection by biosensor) approaches demonstrated the involvement of populations related to the genus Desulfovibrio in the process of Hg methylation in the aquatic rhizoplane. According to an experiment conducted in microcosms using a Hg isotopic tracer, MeHg formed in the aquatic rhizoplane seems to be bioavailable to the food chain. This last observation is linked to significant Hg concentrations, observed in situ, for some carnivorous fishes (end of the food chain).

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent et la première cause de mortalité par cancer chez la femme dans le monde [1]. De nombreux facteurs participent au développement de cette maladie et les gènes BRCA1 et BRCA2 sont particulièrement impliqués. En effet, des mutations dans ces deux oncosuppresseurs sont responsables de 5 à 10% des cancers du sein héréditaires [2]. De plus, une baisse de leur expression est retrouvée dans un grand nombre de cancers du sein sporadiques [3]. Les mutations héréditaires des gènes BRCA1 et BRCA2 sont également à l’origine de cancers de l’ovaire [4]. Ce cancer est beaucoup moins fréquent que le cancer du sein, mais il est associé à un mauvais pronostic. En plus de ces facteurs génétiques, des facteurs hormonaux semblent également intervenir dans les processus de carcinogenèse mammaire et ovarienne, mais aussi des facteurs environnementaux et plus particulièrement l’alimentation. En effet, la consommation de soja, fréquente dans certaines régions de l’Asie serait responsable d’une diminution du risque de développer un cancer du sein dans les pays Asiatiques par rapport aux pays Occidentaux. Ce sont les phyto-oestrogènes contenus dans le soja qui agiraient, grâce à leur similarité de structure avec le 17-β-oestradiol de la femme [5]. Les phyto-oestrogènes du soja pourraient également agir sur le développement du cancer de l’ovaire puisque celui-ci est un cancer oestrogéno-dépendant, comme le cancer du sein. L’équipe Nutrition et Cancer du Département d’Oncogénétique du Centre Jean Perrin étudie les effets potentiellement préventifs des phyto-oestrogènes du soja dans le processus de cancérogenèse. Une première étude, menée au sein de l’équipe, a montré que l’expression des gènes BRCA1 et BRCA2 dans la glande mammaire pouvait être modulée par la consommation de soja chez des rates ovariectomisées [6]. Aussi, des études transcriptomiques, ont montré que les conséquences de l’inactivation des oncosuppresseurs BRCA1 et BRCA2 par l’utilisation d’un petit ARN interférent dans les cellules mammaires pouvaient être contrées par un traitement avec les phyto-oestrogènes du soja [7, 8]. Suite à l’émergence de travaux montrant des effets des phyto-oestrogènes du soja sur la méthylation de l’ADN, et la présence de méthylation dans le promoteur des gènes BRCA1 et BRCA2 dans les cancers sporadiques du sein, nous avons voulu voir si les phyto-oestrogènes du soja pourraient agir directement sur la méthylation de ces deux oncosuppresseurs, que nous avons au préalable mis en évidence dans les cancers du sein et de l’ovaire. / Breast cancer is the most common cancer and the leading cause of cancer death among women worldwide [1]. Many factors contribute to the development of this disease and the BRCA1 and BRCA2 genes are particularly involved. Indeed, mutations in these two oncosuppressors are responsible for 5 to 10% of hereditary breast cancers [2]. In addition, a decrease in their expression is found in a large number of sporadic breast cancers [3]. Hereditary mutations of the BRCA1 and BRCA2 genes are also at the origin of ovarian cancers [4]. This cancer is much less common than breast cancer, but it is associated with a poor prognosis. In addition to these genetic factors, hormonal factors also seem to be involved in the processes of breast and ovarian carcinogenesis, but also environmental factors and more particularly food. Soybean consumption, which is common in some parts of Asia, is thought to reduce the risk of developing breast cancer in Asian countries compared to Western countries. It is the phytoestrogens contained in soy that act, thanks to their similarity of structure with the 17-β-estradiol of the woman [5]. Soy phytoestrogens may also affect the development of ovarian cancer since it is an estrogen-dependent cancer, such as breast cancer. The Nutrition and Cancer team of the Department of Oncogenetics at the Jean Perrin Center is studying the potentially preventative effects of soy phytoestrogens in the carcinogenesis process. A first study, conducted within the team, showed that the expression of BRCA1 and BRCA2 genes in the mammary gland could be modulated by the consumption of soy in ovariectomized rats [6]. Also, transcriptomic studies have shown that the consequences of the inactivation of BRCA1 and BRCA2 oncosuppressors by the use of a small interfering RNA in mammary cells could be countered by treatment with soy phytoestrogens [7, 8]. Following the emergence of studies showing the effects of soy phytoestrogens on DNA methylation, and the presence of methylation in the BRCA1 and BRCA2 gene promoter in sporadic breast cancers, we wanted to see if the soy phytoestrogens could directly affect the methylation of these two oncosuppressors, which we have previously identified in breast and ovarian cancers.

Ces dernières années ont été marquées par une progression importante dans la connaissance de la physiologie des cellules B in vivo et de leur différenciation en plasmocytes, grâce aux modèles murins et à l'imagerie intravitale. La transposition à l'Homme des connaissances acquises chez la souris soulève cependant des difficultés, telles que le manque d'outils pour visualiser les évènements qui se déroulent dans les organes lymphoïdes humains. Dans l'optique d'apporter une réponse à cette problématique, nous avons développé au sein du laboratoire un modèle in vitro en deux étapes, permettant la différenciation des lymphocytes B naïfs humains en plasmocytes. Ce modèle est particulièrement adapté pour étudier l'induction, au cours de la différenciation terminale B, des voies de signalisation, des facteurs de transcription et des grands processus cellulaires tels que la prolifération ou la mort programmée. A l'aide de ce modèle, nous avons mené deux études relatives à la différenciation B dans le centre germinatif: (i) La caractérisation sur le plan phénotypique et fonctionnel des populations cellulaires générées in vitro. Par une approche transcriptomique, nous avons comparé le profil d'expression et identifié les gènes et fonctions biologiques spécifiques à chacune de ces populations différenciées. Nous nous sommes concentrés sur l'étude de l'expression et de l'activité de l'enzyme AID, notamment au travers de la mesure des fréquences des hypermutations somatiques à chaque stade de la différenciation. (ii) L'étude des mécanismes cellulaires (cycle cellulaire, apoptose), génétiques et épigénétiques menant à la transition des cellules du centre germinatif vers le stade de plasmablastes. Cette étude a permis de caractériser au plus près une population cellulaire fondatrice à l'origine des cellules différenciées. En outre, nous avons mis en évidence l'importance de la méthylation de l'ADN, en particulier la 5-hydroxyméthylation, dans le contrôle de la différenciation terminale B. / Within the past few years there has been a significant increase in the knowledge of B cell physiology in vivo and their differentiation into plasma cells through the implementation of murine models and intravital imaging. However, the transposition of this knowledge from mouse to man raises difficulties such as the lack of tools available to visualize the ongoing events in human lymphoid organs. In order to overcome this issue, we have developed in our laboratory, a two-step in vitro model allowing naive B cell differentiation into plasma cells. This model is particularly suitable for studying the induction of signaling pathways, transcription factors and major cellular processes such as proliferation or programmed cell death. Using this model, we conducted two studies on B cell differentiation in the germinal center: (i) phenotypic and functional characterization of cell populations generated in vitro. This study involved a transcriptomic approach which identified and compared the expression profile of specific genes and their biological functions within each of these differentiated populations. Specifically, we focused on the expression and activity of the AID enzyme through the measurement of somatic hypermutation frequency at each stage of differentiation. (ii) The study of cellular (cell cycle, apoptosis), genetic and epigenetic mechanisms leading to the transition of the germinal center B cells into plasmablasts. This study allowed us to characterize a founder cell population of the in vitro generated plasmablasts. In addition, we have highlighted the importance of DNA methylation, in particular 5- hydroxymethylation in controlling terminal B cell differentiation.

Les génomes des cellules cancéreuses subissent de profonds changements tant au niveau de leur structure, qu'au niveau épigénétique. Les tumeurs de sein présentent en particulier des profils d'anomalies génétiques et épigénétiques complexes et hétérogènes. Alors qu'une meilleure compréhension de la dynamique d'apparition des anomalies permettrait de mieux appréhender la complexité des tumeurs, peu d'informations sont disponibles à ce sujet. En effet la plupart des données, ont été, et sont produites à partir de tumeurs primitives ou de lignées cancéreuses établies et ne renseignent pas sur la séquence d'événements qui accompagnent le passage de l'état normal à cancéreux. De ce fait, nous nous sommes intéressés aux étapes précoces de la cancérogenèse. Nos travaux se basent sur l'utilisation d'un modèle de transformation progressive in vitro de cellules épithéliales mammaires primaires (HMEC). Les cellules, transduites de façon séquentielle à l'aide de constructions rétrovirales portant des shARN et différentes combinaisons d'oncogènes, ont été caractérisées à chaque étape au niveau cellulaire et moléculaire (CFH, MeDIP, Micro-array) afin de répondre aux questions suivantes : (1) Quelle est la séquence d'apparition des modifications épigénétiques et structurales au cours de la transformation tumorale ? (2) Les profils d'anomalies génétiques et épigénétiques sont-ils modulés en fonction de la voie oncogénique initialement activée dans la tumeur ? Contrairement aux données de la littérature, nous avons obtenu des cellules transformées grâce à l'expression de seulement deux éléments génétiques définis et non trois. Nos résultats indiquent que l'inactivation de p53 provoque la mise en place d'un terrain favorable à l'acquisition de nouvelles anomalies génomiques mais induit surtout d'importantes modifications du méthylome. De plus nous avons montré que les profils de remaniements génétiques et épigénétiques dépendent de l'oncogène initialement activé. Pour finir, nos résultats indiquent que la nature de l'oncogène initialement activé et responsable de la transformation, conditionne la dynamique de production et de sélection des anomalies et supportent l'hypothèse que l'hétérogénéité du cancer du sein peut être à l'origine de l'activation de voies oncogéniques distinctes. / The genome of cancer cells undergoes profound changes at genetic and epigenetic level. Breast tumors exhibit in particular complex and heterogeneous genetic and epigenetic profiles. While a better understanding of the dynamics of these changes could allow a better understanding of tumor complexity, little information is available on this subject. In fact, most data have been, and are produced from primary tumors or established cancer cell lines and do not provide information on the sequence of events that accompany the transition from normal to cancerous state. Therefore, we have been interested in the early stages of carcinogenesis. To this aim, we have developed a stepwise transformation model of HMECs (human mammary epithelial cell) by sequential transduction of oncogenes and/or shRNA. Each cellular variant have been characterized at the cellular and molecular level (CGH, MeDIP, and Micro-array) in order to answer the following questions (1) what is the sequence of structural and epigenetic changes during malignant transformation? (2) The patterns of genetic and epigenetic abnormalities are they modulated according to the oncogenic pathway initially activated in the tumor? Contrary to the literature data, we have obtained transformed cells with the expression of only two defined genetic elements. Our results indicate that p53 inactivation promotes the acquisition of genomic alteration but mainly induces significant changes at the DNA methylation level. In addition, we have shown that the remodeling of genetic and epigenetic profiles depends on the oncogene initially activated. Finally, our results suggest that the nature of the oncogene initially activated and responible for the transformation affects the dynamics of production and selection of anomalies, and supports the hypothesis that the heterogeneity of breast cancer may be due to activation of different oncogenic pathways.

L'épigénétique est un composant essentiel du fonctionnement des génomes eucaryotes. Les divers phénomènes épigénétiques modifient l’état chromatinien et participent à la plasticité du génome, mais aussi au maintien de son identité fonctionnelle à travers les générations cellulaires. Parmi ces processus, la méthylation de l’ADN joue un rôle fondamental dans la régulation de l’expression des gènes.Chez les mammifères, la méthylation de l'ADN est associée à la répression transcriptionnelle, et elle remplit au moins trois fonctions essentielles. Premièrement, elle permet de réprimer les séquences répétées afin de préserver l’intégrité du génome. Deuxièmement, la méthylation contrôle l’expression des gènes soumis à l’empreinte parentale, qui sont des régulateurs cruciaux du développement et de la vie adulte. Enfin, la méthylation permet de réprimer certains gènes tissu-spécifiques dans les organes où ils doivent être silencieux. En plus de ces rôles physiologiques, la méthylation est liée au cancer. En effet, des patrons de méthylation anormaux sont fréquemment observés dans les cellules tumorales, et ces anomalies participent à la transformation cellulaire par plusieurs mécanismes.La méthylation exerce ces effets par l'intermédiaire de protéines dédiées, qui reconnaissent spécifiquement l'ADN méthylé et contrôlent la transcription en modulant la chromatine. Trois familles de protéines liant l'ADN méthylé sont connues chez les mammifères, et elles totalisent entre elles neuf membres. De nombreux arguments suggèrent que cette liste est encore incomplète, et que des protéines humaines liant l'ADN méthylé restent à découvrir. Dans cette optique, nous avons opté pour deux types d’approches distinctes, une approche basée sur la littérature et une approche génétique. L’étude des protéines candidates ne nous a pas permis d’identifier de nouvelles protéines liant l’ADN méthylé et l’approche génétique par phage display a révélé deux protéines intéressantes, CHD3 et HMGB1 qui doivent désormais être validées par des approches in vivo et in vitro.Par ailleurs, nous avons entrepris l’étude de la régulation des éléments répétés par la protéine Zbtb4 chez la souris. Les expériences préliminaires indiquent une possible régulation des satellites mineurs par Zbtb4. Le rôle de cette régulation sera, par la suite, approfondi. / Epigenetic phenomena are key contributors to the function of eukaryotic genomes. These processes act on chromatin, and they are used to render the genome dynamic, but also stable throughout successive rounds of cell division. Among epigenetic processes, DNA methylation is especially well known for its role in the regulation of gene expression.In mammals, DNA methylation is strongly correlated with transcriptional repression, and fulfills at least three essential roles. First, it maintains repeated sequences transcriptionally silenced, thus ensuring the stability of the genome. Second, it is responsible for the proper regulation of parentally imprinted genes, which are crucial regulators of embryonic development and adult life. Finally, DNA methylation ensures that some tissue-specific genes are kept inactive in the organs in which they should be repressed. Besides these roles in the physiology of normal cells, DNA methylation has strong links to cancer. Indeed the pattern of DNA methylation on the genome is frequently altered in cancer cells, and these anomalies contribute to transformation by several mechanisms.DNA methylation does not control transcription directly, but instead acts via a set of dedicated proteins that specifically recognize methylated DNA and repress transcription by acting at the chromatin level. At present, three families of such proteins, totalling 9 members altogether, are known in humans. However, several lines of evidence suggest that the list is not exhaustive, and that other human proteins that bind methylated DNA remain to be found. This was the goal of the current project.To this end, we opted for two distinct types approaches, an approach based on literature and a genetic approach. The study of candidate proteins does not allow us to identify new methylated DNA binding proteins and the genetic approach by phage display revealed two proteins of interest, HMGB1 and CHD3 that must now be validated by in vivo and in vitro approaches.Furthermore, we studied the regulation of DNA repeats by Zbtb4 in mice. Preliminary results show a regulation of minor satellites by Zbtb4. The role of this regulation will be analyse further in the future.

Des études récentes ont montré que la variabilité de l’épigénome des plantes est un acteur important dans la réponse des plantes aux stress abiotiques et biotiques. La hernie, causée par le protiste Plasmodiophora brassicae, est une maladie racinaire majeure des Brassicaceae cultivées dont la résistance quantitative est considérée comme résultant principalement de la ségrégation de multiples allèles. L'objectif de ma thèse est d'établir s'il existe, chez Arabidopsis thaliana, une variabilité épigénétique héritable à l'origine de variations de la réponse à l’infection par la hernie. Pour répondre à cet objectif, une approche non ciblée d’épigénétique quantitative a été réalisée en utilisant la population épiRIL ddm1-2 x Col-0. Dix-sept QTL sous contrôle épigénétique (QTLépi), regroupés en 6 régions génomiques, ont ainsi été détectés, 5 d’entre eux étant sous la dépendance de la température.Finalement, deux régions identifiées comme impliquées dans la réponse à la hernie ont été caractérisées plus finement. La région du gène majeur de résistance à la hernie RPB1, qui colocalise avec 3 QTLépi, présente une variation génomique prépondérante dans les écotypes d’Arabidopsis potentiellement due à des mouvements d’éléments transposables. Le QTL Pb-At5.2 est sous le contrôle d’une épimutation régulant l’état de méthylation et l’expression de deux gènes NLR. Les résultats obtenus montrent que la résistance quantitative à la hernie est associée à des variations de la méthylation de l’ADN stables et héritables suggérant un modèle complexe de régulation de la résistance où la combinai / Recent studies have shown that plant epigenome variability is an important factor in plant response to abiotic and biotic stress. Clubroot caused by the protist Plasmodiophora brassicae is a major disease of Brassicaceae whose quantitative resistance is supposed to result from many allele segregation. The aim of my work is to understand if, in Arabidopsis thaliana, an inherited epigenetic variability can lead to variations in clubroot resistance. For that, an untargeted approach of quantitative epigenetics was carried out using the epiRIL population ddm1-2 x Col-0. Seventeen QTL under epigenetic control (QTLepi), clustered in 6 genomic regions, were detected, 5 of them being temperature-dependant.Finally, two regions previously identified as involved in clubroot response were finely studied. The region of the major clubroot resistance gene RPB1, which colocalizes with three QTLepi, shows major genomic variations in Arabidopsis ecotypes potentially due to movements of transposable elements. The QTL Pb-At5.2 is depending on one epimutation controlling the methylation state and the expression of two NLR genes. The results obtained demonstrate that the clubroot quantitative resistance is associated with inherited stable DNA methylation variations suggesting a complex model of resistance regulation where favourable alleles and epialleles association is necessary to obtain an optimal resistance.

Le silencing transcriptionnel limite la transcription des gènes et des éléments transposables dont l’expression pourrait être délétère à la cellule. Il dépend d’une diversité de modifications de la chromatine comme la méthylation ADN ou les marques répressives des histones. De façon à mieux comprendre les mécanismes moléculaires à l’origine du silencing transcriptionnel, nous avons mené une approche de génétique directe à l’aide d’un transgène soumis au silencing dans la plante modèle Arabidopsis thaliana. Cette stratégie nous a permis d'isoler à la fois des mutants déficients pour le maintien du silencing transcriptionnel et des mutations qui empêchent la réactivation transcriptionnelle des éléments transposables en réponse à un stress thermique. Nous avons caractérisé les défauts provoqués par ces mutations en combinant des approches de biologie moléculaire, de cytologie et de génomique.Nous montrons ainsi que MED14, la sous-unité centrale du complexe Mediator, et UVH6, composant du complexe TFIIH, sont requis pour la transcription de l'hétérochromatine en stress thermique. MED14 stimule aussi la transcription de l'hétérochromatine en l'absence de stress, mais ne semble fonctionner qu'en présence de la méthylation ADN. En plus de cette fonction originale, nous identifions un nouveau rôle de MED14 dans le maintien de la méthylation ADN, possiblement via la voie de méthylation ADN dirigée par les petits ARN.Par ailleurs, nos résultats nous ont permis d’identifier le rôle des protéines MAIN et MAIL1, qui définissent une voie de silencing transcriptionnelle indépendante des voies connues jusqu'alors. De façon intéressante, MAIN et MAIL1 possèdent un domaine protéique partagé avec les éléments transposables, qui aurait successivement été capturé par les éléments transposables et leur hôte au cours de l’histoire évolutive des plantes à fleurs.Enfin, en isolant une nouvelle mutation du gène POL2A, nous confirmons le rôle de l’ADN polymérase epsilon dans le silencing transcriptionnel et caractérisons les propriétés chromatiniennes qui dépendent de POL2A. Nous montrons que les défauts de silencing des mutants pol2a corrèlent avec une désorganisation importante de l’hétérochromatine sans diminution drastique des marques qui y sont associées. Au contraire, nous détectons une hyperméthylation ADN prononcée dans le mutant, et explorons différentes hypothèses pour expliquer ce phénotype particulier. Nos données suggèrent que plusieurs mécanismes moléculaires sont à l’origine des défauts des mutants pol2a. Elles confirment le rôle prépondérant de la chromométhylase CMT3 dans la régulation de la méthylation ADN, et suggèrent qu’un stress réplicatif pourrait causer une hyperméthylation de l’ADN.Dans l’ensemble, ces travaux de thèse proposent des pistes de travail dont l’exploration pourrait permettre d’expliquer les effets des déficiences réplicatives dans le maintien du silencing transcriptionnel et de l’homéostasie de la méthylation ADN. Ils suggèrent en outre que MED14 a une fonction dédiée à la transcription de l’hétérochromatine qui pourrait stimuler le maintien de la méthylation ADN. / Transcriptional gene silencing hinders deleterious transcription of some genes and transposable elements. Silencing is maintained by numerous chromatin modifications such as DNA methylation and repressive histone marks. To better understand the molecular mechanisms of silencing, we conducted a forward genetic screen using a transgene reporter system targeted by transcriptional gene silencing in the model plant Arabidopsis thaliana. We isolated a first type of mutants with diminished maintenance of silencing and a second category that displayed deficient release of transgene silencing upon heat stress. We then combined molecular, cytological and genomic methods to characterize the defects associated with these mutations.First, we show that the Mediator subunit MED14 and the TFIIH complex subunit UVH6 are required for heat-stress-induced release of silencing. We further show that MED14, but not UVH6, promotes transcriptional activation of transposable elements in mutant contexts where silencing is defective. Importantly, MED14 is only required when DNA methylation is not affected, suggesting that MED14 has a specialized function to promote transcription of heterochromatin. Furthermore, we show that MED14 promote DNA methylation at targets regulated by RNA-directed DNA methylation.Characterizing mutants from the first category, we unveil the contribution of the MAIN and MAIL1 proteins into transcriptional gene silencing, and show that they likely act through a pathway independent of known silencing factors. Interestingly, MAIN and MAIL1 bear a protein domain that is shared with transposable elements, and that has been captured by transposable elements and genes throughout the evolutionary history of flower plants.Additionally, we confirm the involvement of the DNA polymerase epsilon in transcriptional gene silencing by isolating a new mutation of the POL2A gene among mutants of the first category. We characterize the effects of the pol2a mutation on several heterochromatin properties, and show that the pol2a mutant retains high levels of heterochromatin marks despite having highly disorganized heterochromatin. We actually detect a strong elevation of DNA methylation in the pol2a mutant and explore different hypothesis to explain this unusual phenotype. We show that increased expression of the CMT3 chromomethylase is a likely cause, but that additional molecular mechanisms are probably involved. Further exploration suggests that constitutive replicative stress occurring in pol2a mutants could be an additional cause of DNA hypermethylation.To summarize, this work provide putative causes for DNA hypermethylation and silencing defects in a situation of replicative deficiency. Further investigation will be required to identify the molecular components involved in the mechanism. Our data further suggest that MED14 has a function dedicated to heterochromatin transcription that could promote DNA methylation maintenance.

Chez Arabidopsis thaliana, les gènes d'ARNr5S, transcrits par l'ARN polymérase III, sont présents à environs 1000 copies regroupées en blocs situés au niveau de l'hétérochromatine péricentromérique des chromosomes 3,4 et 5. Le chromosome 5 porte un locus d'ADNr 5S sur chacun de ses bras. Seuls les loci du chromosome 4 et du bras gauche du chromosome 5 contiennent des gènes d'arn 5S transcrits. La population d'ARNr 5S est hétérogène chez Arabidopsis et se caractérise par la présence d'un ARNr 5S dit "majoritaire", représentant plus de 90% des transcrits 5S de la cellule, et d'ARN 5S "minoritaires" différant du transcrit 5S majoritaire par une ou deux substitutions nucléotidiques. Dans le cadre de l'étude de la régulation génétique de l'expression des gènes d'ARN 5S, nous avons identifié cloné et caractérisé TFIIIA d'Arabidopsis, qui est le facteur de transcription spécifique des gènes d'ARNr 5S. Lors de cette étude, nous avons également identifié un produit d'épissage alternatif du gène TFIIIA, codant une protéine plus courte que TFIIIA dans sa partie N-terminale dénomée TFIIIAbis. L'analyse de lignées RNAi ciblant TFIIIAbis et des expériences de transcription in vitro, ont suggéré que l'TFIIIAbis aurait un effet positif sur le taux global des ARNr 5S, probablement en stabilisant ces ARN. Nous avons aussi mené une étude de la régulation épigénétique de l'expression des gènes d'ARNr 5S. Ainsi, nous avons démontré l'implication de la méthylation de l'ADN dans la répression de la transcription des gènes d'ARNr 5S minoritaires. L'expression de ces gènes est aussi contrôlée par la voie de répression transcriptionnelle indépendante de la méthylation ADN dont MOM1 fait partie. Nous avons identifié un nouveau type de transcrits provenant de gènes d'ARNr 5S, appelés ARNr 5S-210. De la même façon que les ARNr 5S minoritaires, l'expression des ARNr 5S-210 est contrôlée par la méthylation de l'ADN et par la voie de répression contenant MOM1. Enfin, nous montrons que toutes les séquences répétées hétérochromatiques, à l'exception des éléments transposables, sont soumises à ces deux voies de répression

L'épigénétique est un composant essentiel du fonctionnement des génomes eucaryotes. Les divers phénomènes épigénétiques modifient l'état chromatinien et participent à la plasticité du génome, mais aussi au maintien de son identité fonctionnelle à travers les générations cellulaires. Parmi ces processus, la méthylation de l'ADN joue un rôle fondamental dans la régulation de l'expression des gènes.Chez les mammifères, la méthylation de l'ADN est associée à la répression transcriptionnelle, et elle remplit au moins trois fonctions essentielles. Premièrement, elle permet de réprimer les séquences répétées afin de préserver l'intégrité du génome. Deuxièmement, la méthylation contrôle l'expression des gènes soumis à l'empreinte parentale, qui sont des régulateurs cruciaux du développement et de la vie adulte. Enfin, la méthylation permet de réprimer certains gènes tissu-spécifiques dans les organes où ils doivent être silencieux. En plus de ces rôles physiologiques, la méthylation est liée au cancer. En effet, des patrons de méthylation anormaux sont fréquemment observés dans les cellules tumorales, et ces anomalies participent à la transformation cellulaire par plusieurs mécanismes.La méthylation exerce ces effets par l'intermédiaire de protéines dédiées, qui reconnaissent spécifiquement l'ADN méthylé et contrôlent la transcription en modulant la chromatine. Trois familles de protéines liant l'ADN méthylé sont connues chez les mammifères, et elles totalisent entre elles neuf membres. De nombreux arguments suggèrent que cette liste est encore incomplète, et que des protéines humaines liant l'ADN méthylé restent à découvrir. Dans cette optique, nous avons opté pour deux types d'approches distinctes, une approche basée sur la littérature et une approche génétique. L'étude des protéines candidates ne nous a pas permis d'identifier de nouvelles protéines liant l'ADN méthylé et l'approche génétique par phage display a révélé deux protéines intéressantes, CHD3 et HMGB1 qui doivent désormais être validées par des approches in vivo et in vitro.Par ailleurs, nous avons entrepris l'étude de la régulation des éléments répétés par la protéine Zbtb4 chez la souris. Les expériences préliminaires indiquent une possible régulation des satellites mineurs par Zbtb4. Le rôle de cette régulation sera, par la suite, approfondi.

Les protéines à " Methyl-CpG-binding domain " (MBD) jouent un rôle important dans l'interprétationde la méthylation de l'ADN conduisant à la répression transcriptionnelle via le recrutement decomplexes remodelant la chromatine. Dans les cancers, MBD2 jouerait un rôle essentiel dans la perted'expression des gènes hyperméthylés. Ainsi, MBD2 serait une cible potentielle pour rétablir, enpartie au moins, leur expression. Caractériser, à l'échelle du génome, la distribution de MBD2 et sesconséquences sur la répression transcriptionnelle au cours de la cancérogenèse est donc une étapeincontournable. (1) L'impact sur l'expression génique de l'inhibition de MBD2 par interférence àl'ARN, a été étudié en utilisant des puces, dans des cellules normales MRC5. La perte de MBD2n'induit pas de surexpression génique globale et la densité en CpG des promoteurs méthylés sembleêtre une composante importante dans la force de répression par MBD2. (2) Les profils de méthylationde l'ADN, de liaisons de MBD2 et de l'ARN polymérase II dans les cellules HeLa ont été analysés parChIP-on-chip avec des puces promoteurs. Ces mêmes approches couplées à l'analyse de l'acétylationdes histones H3 ont été réalisées dans un modèle cellulaire syngénique de progression tumoralemammaire humain. Dans les modèles étudiés, une forte proportion de gènes silencieux et méthylés estliée par MBD2. Les comparaisons entre cellules immortalisées et transformées ne montrent pas dechangements majeurs de la méthylation de l'ADN ou de la répression transcriptionnelle, par contreune redistribution de MBD2 parmi ces sites est observée, suggérant une redondance entre les protéinesliant l'ADN méthylé.