Les centres de stockage de déchets (CSD) ménagers et assimilés constituent encore une filière de gestion très répandue Ce sont de véritables « boites noires » dans lesquelles des phénomènes physiques, chimiques et biologiques interviennent simultanément. Deux effluents sont produits au cours de la dégradation des déchets : les lixiviats et les biogaz. Même si le contact entre les effluents et le système environnant est limité, leur suivi est nécessaire pour améliorer leur traitement et prévenir les risques sanitaires et environnementaux. Ce travail a eu pour objectif de mettre en place des méthodologies analytiques adaptées aux métaux et métalloïdes afin d'étudier leur devenir dans les effluents de CSD. L'étude approfondie de l'arsenic (As) et de l'étain (Sn) a été motivée par leur présence dans les déchets (verres, composants métalliques, plastiques), par leur existence sous forme de nombreuses espèces et par la toxicité avérée de certaines de leurs formes chimiques. L'optimisation des protocoles d'analyse de spéciation de As et Sn dans les deux matrices complexes a permis leur suivi au sein des CSD en intégrant les caractéristiques des sites et les données climatiques. La répartition des espèces a été examinée en tenant compte de leur occurrence initiale dans les déchets. Des processus de formation et de mobilisation ont été proposés pour expliquer leur présence dans les deux effluents : d'une part la mobilisation à partir des déchets (espèces inorganiques de As et Sn, espèces butylées et mono- et diméthylées de Sn) et d'autre part la méthylation et l'éthylation par voie biologique (espèces méthylées de As et espèces méthylées et éthylées de Sn, ioniques et gazeuses).

Le cancer du col utérin est un des cancers les plus prévalents dans le monde et représente une cause majeure de mortalité par cancer chez la femme. Le dépistage de ce cancer est actuellement basé sur l’examen clinique, la colposcopie, la cytologie du col utérin et l’histopathologie dont la reproductibilité inter observateur est médiocre surtout en ce qui concerne les lésions de bas grade (CIN 1). Bien qu’amélioré par de nouveaux marqueurs (p16INK4A), la recherche de nouveaux marqueurs spécifiques des lésions du col utérin nécessite l’élucidation des mécanismes de la cancérogenèse parmi lesquels les altérations épigénétiques, but de notre recherche. Nous avons évalué au cours des différentes étapes de la cancérogenèse du col utérin la méthylation globale de l'ADN par immunohistochimie et HPLC. L’hyperméthylation des îlots de CpG de trois gènes candidats impliqués dans la signalisation cellulaire (CDH13, DAPK1, TWIST1) a été étudié par une technique de PCR – méthylation spécifique (MSP) après modification de l’ADN au bisulfite de sodium. L’étude immunohistochimique à l'aide d’anticorps dirigés contre la 5-MeCyd objective une hypométhylation globale de l’ADN tardive n’apparaissant que dans les cancers invasifs. Ces résultats ont été confirmés par HPLC. Par contre, l’hyperméthylation des îlots de CpG des gènes candidats étudiés est présente dés le stade lésions précancéreuses. Ces résultats suggèrent qu’au cours de la cancérogenèse du col utérin, l’hypométhylation globale et l’hyperméthylation des îlots de CpG sont deux mécanismes indépendants. L’étude du profil de méthylation des régions promotrices des gènes CDH13, DAPK1, TWIST1 pourrait constituer un marqueur potentiel des lésions précancéreuses et cancéreuses du col de l’utérus / Background: The uterine cervix cancer is one of the main cancer among women worldwide and represents an important cause of death in women especially in developing countries. The screening of this cancer is based on clinic tests, colposcopy, cytology and histopathology which have a low inter observer reproducibility, specially concerning CIN1 lesions. Although improved by new markers (p16INK4A), the discovery of new specific markers requires the elucidation of mechanisms of carcinogenesis such as epigenetic alterations, aim of our study. Material and methods: We evaluated during uterine cervix carcinogenesis global DNA methylation by immunohistochemistry and HPLC. CpGs islands hypermethylation of three genes implied in cellular signalizing (CDH13, DAPK1, TWIST1) were evaluated using specific methylation PCR (MSP) after bisulfite DNA modification. Results: Immunohistochemistry study using anti 5-MeCyd antibodies objectives a late global DNA hypomethylation appearing only in invasive uterine cervix carcinoma. These results were confirmed by HPLC. However, CpGs islands hypermethylation of the promoter of CDH13, DAPK1 and TWIST1 genes studied were detected in precancerous lesions. Conclusions: Our results suggest that during uterine cervix carcinogenesis, global DNA hypomethylation and gene hypermethylation were two independent mechanisms. The methylation profile of the promoter regions of CDH13, DAPK1 and TWIST1 genes would represent a potential marker for the diagnosis of the precancerous and cancerous uterine cervix lesions

La maladie cardiovasculaire (MCV) représente encore aujourd’hui l’une des principales causes de décès et d’hospitalisation au Canada. Parmi les facteurs de risque de la MCV, la dyslipidémie est l’un des plus importants. En effet, des concentrations plasmatiques élevées de cholestérol transporté par les lipoprotéines de faibles densités (c-LDL), de triglycérides, ainsi que des concentrations faibles de cholestérol transporté par les lipoprotéines de hautes densités (c-HDL) ont été à maintes reprises identifiées comme des facteurs de risque indépendants de la MCV. Plusieurs facteurs héréditaires et environnementaux ont été associés aux concentrations de lipides plasmatiques. Toutefois, les facteurs héréditaires permettraient d’expliquer la plus grande proportion de la variabilité interindividuelle du bilan lipidique, particulièrement pour le c-HDL. Malgré l’étude de plusieurs millions de modifications génétiques, les principales causes moléculaires responsables de la forte héritabilité des concentrations de c-HDL demeurent pour l’instant encore inconnues. Afin d’expliquer l’héritabilité manquante des concentrations de lipides plasmatiques, plusieurs hypothèses ont été avancées. La présente thèse de doctorat se concentre sur celle suggérant que l’étude de la méthylation de l’ADN, une modification épigénétique considérée comme un facteur héréditaire non traditionnel, permettrait d’identifier de nouveaux fondements moléculaires associés aux dyslipidémies. Dans un premier temps, nous avons analysé la méthylation de l’ADN de plusieurs gènes du métabolisme lipoprotéique chez des sujets atteints d’hypercholestérolémie familiale (HF), un modèle humain de la MCV. Grâce à cette approche, nous avons pu démontrer que la méthylation de l’ADN de plusieurs gènes candidats (ABCA1, ABCG1, CETP, LIPC, LPL et PLTP) était associée à la variabilité du bilan lipidique, ainsi qu’avec les antécédents de maladies coronariennes athérosclérotiques. Dans un deuxième temps, une étude de la méthylation à l’échelle du génome d’un sous-groupe de patients HF nous a permis d’identifier de nouveaux loci associés à la concentration de c-HDL. Nous avons notamment observé que la méthylation de l’ADN du promoteur des gènes TNNT1 et ADRB3 était non seulement associée aux concentrations de c-HDL, mais également avec d’autres facteurs de risque de la MCV. L’ensemble des résultats présentés dans cette thèse démontre que la méthylation de l’ADN contribue à la variabilité du bilan lipidique à jeun de patients atteints d’HF et que l’étude des modifications épigénétiques pourrait aider à expliquer l’héritabilité manquante des concentrations de c-LDL, de c-HDL et de triglycérides plasmatiques.

De nombreux gènes suppresseurs de tumeurs sont inactivés par hyperméthylation dans les cancers. Cette inactivation serait en partie initiée par la protéine, MBD2 (Methyl-CpG-Binding Domain protein 2). Cette protéine recrute au niveau de séquences méthylées des complexes enzymatiques capables de modifier la structure chromatinienne et crée ainsi des régions fonctionnellement inactives. Dès lors, ce répresseur apparaît être une cible potentielle pour combattre le cancer. Dans cette perspective, rechercher les cibles de MBD2 et comprendre sa capacité à contrôler l'expression génique semblent cruciales. Au cours de deux études gènes candidats, nous avons pu démontrer (i) une réelle spécificité de cible du répresseur méthylationdépendant MBD2 pour les loci hTERT et pS2/TFF1 ; et (ii) un nouveau rôle de la protéine MBD2 en tant que modulateur de l'expression génique. De plus, les actions antagonistes entre le répresseur MBD2 et le trans-activateur naturel du gène pS2, le récepteur aux oestrogènes α, ont été explorées. Puis, l'analyse globale des profils de distribution de MBD2, de la méthylation de l'ADN, ainsi que de l'ARN polymérase II, sur puce promoteur a montré que MBD2 possède toutes les caractéristiques d'un répresseur trancriptionnel méthylation-dépendant. En effet, 74% des promoteurs fixés par MBD2 sont méthylés et cette liaison est associée dans 65% des cas à une répression transcriptionnelle.

La méthylation de l’ADN est la marque épigénétique la plus connue. Elle consiste en l’ajout d’un groupement méthyle au niveau de la cytosine, produisant la 5-méthyl-cystosine (5mC). Cette réaction chimique est catalysée par des ADN méthyltransférases : DNMT1, DNMT3A et DNMT3B. Peu de choses sont connues concernant les changements de 5mC au cours des lignages cellulaires dans l’embryon et comment cette marque contribue à l’établissement ou au maintien de l’identité cellulaire. Nous avons cherché à mieux comprendre ces mécanismes en étudiant la 5mC dans deux lignages cellulaires : les cellules primordiales germinales (PGCs) et les cellules souches hématopoïétiques (HSCs). Nous avons généré les premiers méthylomes de ces cellules au cours de leur développement chez la souris. Chez les PGCs, nous avons mis en évidence l’existence de deux phases de reprogrammation de la 5mC. Une première phase entre E9,5 et E13,5, où le génome des PGCs se déméthyle et une phase de reméthylation entre E14,5 et E17,5, chez les gamètes mâles uniquement. Néanmoins, certaines régions, dont notamment les éléments transposables sont résistants à la vague de déméthylation. L’utilisation de souris conditionnellement, nous a permis de mettre en évidence l’implication des protéines DNMT1 et UHRF2 dans le maintien de la 5mC au niveau de ces séquences. Concernant les HSCs, nous avons mis en évidence qu’elles acquièrent un profil de 5mC qui leur est propre lors de deux phases. La première a lieu dès l’apparition des HSCs dans l’organisme tandis que l’acquisition de la signature hématopoïétique définitive se déroule à l’âge adulte dans la moelle osseuse. L’utilisation de souris conditionnelles, nous a permis de mettre en exergue l’implication de DNMT3A et DNMT3B dans la mise en place de ces profils, avec un rôle prépondérant de DNMT3B lors de la phase d’acquisition précoce et de DNMT3A lors du verrouillage de leur profil de 5mC. / The methylation of DNA is a well-known epigenetic mark. It consists in adding a methyl group to a cytosine producing the 5-methylcytosine (5mC). This is catalysed by the DNA methyltransferase (DNMT) family: DNMT1, DNMT3A and DNMT3B. Little is known about the changes in DNA methylation that follow lineage decisions in the embryo and how these contribute, establish or maintain cellular identities. We are addressing these questions using as a model the specification of mouse primordial germ cells (PGCs) and mouse hematopoietic stem cells (HSCs) in the mouse embryo. We generate the first genome-wide maps of 5mC during their development. These maps highlight two waves of DNA methylation in PGCs. The first one takes place between E9,5 and E13,5, where the genome demethylates while the second one corresponds to a remethylation phase only in male PGCs between E14,5 and E17,5. Nevertheless, some regions, notably the transposable elements, are resistant to this demethylation wave. We demonstrate the implication of DNMT1 and UHRF2 in maintaining the 5mC on these regions using transgenic mice presenting specific deletion in PGCs. In HSCs, the 5mC maps highlight two wave of DNA methylation. The first one correlates with the first appearance of the HSCs in early embryos while the second one corresponds to their migration to the bone marrow and seems to act as a definitive lock for their hematopoietic identity. Using transgenic mice presenting specific deletions in HSCs, we prove the implication of DNMT3A and DNMT3B in hematopoietic stem cells, with a major role in locking HSC identity of DNMT3B during the first wave and a DNMT3A during the second one respectively.

L'auteur n'a pas fourni de résumé en français / L'auteur n'a pas fourni de résumé en anglais

Les mécanismes épigénétiques contribuent à générer une variabilité phénotypique héréditaire. Le plus étudié de ces mécanismes est la méthylation de l'ADN au niveau des résidus cytosine. Cette méthylation est principalement (mais pas exclusivement) située dans le contexte CpG. En dépit d'être l'un des supports épigénétiques les plus analysés, Cette méthylation n'a pas été étudiée de manière exhaustive. Au cours de mon doctorat, j'ai contribué à développer un nouveau logiciel de prédiction de la méthylation de l'ADN basée sur les taux de mutation localisés au niveau des régions CpG. L’analyse de séquences issues de bases de données pour 150 espèces ont permis d’identifier 4 profils de méthylation dans les corps des gènes. Ces profils de méthylation ne sont pas congruents avec la classification du vivant. Ces résultats suggèrent une convergence évolutive sous contraintes environnementales ou fonctionnelles et une universalité du code de méthylation de l'ADN. Nos différents résultats permettent de générer des liens conceptuels entre méthylation de l'ADN, fonction des gènes et environnement pour une large gamme de clades phylogénétiques. Pour valider l’importance de l’épigénétique dans la plasticité phénotypique, je me suis focalisé dans une seconde partie de ma thèse au succès parasitaire de Schistosoma au sein de son hôte intermédiaire, le mollusque Biomphalaria glabrata. En effet, l'interaction entre ce parasite trématode agent de la bilharziose et ce mollusque est caractérisée par un polymorphisme de compatibilité. Du côté du parasite, le principal marqueur moléculaire de la compatibilité est le profil d'expression de mucines polymorphes appelées SmPoMuc. Nous montrons que l’utilisation d’agent épimutagènes provoque des modifications de la structure de la chromatine notamment au niveau des promoteurs SmPoMuc. Ces modifications sont à l’origine de la variabilité phénotypique puisque le succès parasitaire s’en trouve augmenter. Nous établissons ici que les changements épigénétiques peuvent être un élément important de la plasticité phénotypique adaptative chez S. mansoni, aussi importante que la composante génétique. / Epigenetic mechanisms contribute to generate heritable phenotypic variability. The most studied of these mechanisms is DNA methylation on cytosine residues. Methylation is predominantly (but not exclusively) located in CpG dinucleotides context. Surprisingly, DNA methylation has not been exhaustively studied in many species. During my PhD, I developed a new Galaxy-integrated software to predict DNA methylation based on mutation rates of methylated and unmethylated CpG regions. DNA methylation analysis from several data bases for 150 species have identified 4 typical profiles for methylation distribution all the long gene bodies. These methylation profiles are not congruent with kingdom classification. These results suggest evolutionary convergence under environmental or functional constraints and universality of the DNA methylation code. Our results contribute to pave the way for generating conceptual links between DNA methylation, genes function and environment for a large range of phylogenetic clades.To evaluate the significance of epigenetic program on the phenotypic plasticity, I focused also on the parasitic success of Schistosoma face to its intermediate host, the Biomphalaria glabrata snail. Indeed, the interaction between this trematode parasite causing of the second human disease after malaria and the mollusk is based on a compatibility polymorphism. On the side of the parasite, the main molecular marker of this compatibility is supported by expression profile of polymorphic mucins called SmPoMucs. We demonstrate that epimutator compounds induce chromatin structural modification on mucin promoters. These modifications are directly involved on the phenotypic plasticity since the infectivity rate is enhanced. In this work, we conclude that epigenetic modifications are key elements on adaptive and developmental plasticity for S. mansoni, as essential as the genetic component.

Ce travail pluridisciplinaire de thèse présente un éclairage sur le mécanisme de méthylation enzymatique de triterpénoïdes de la famille du hopane. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à déterminer la stéréochimie de la réaction enzymatique de méthylation en C-2 du cycle A du hopane. Cette stéréochimie a été étudiée par vérification de la rétention ou non du deutérium provenant du (5R)- et du (5S)-(5-2H1)-1-désoxy-Dxylulose, incubés dans des cellules bactériennes produisant des triterpénoïdes méthylés en C-2. Après avoir effectué la synthèse des deux isotopomères (R) et (S) marqués audeutérium en C-5 du DX, nous les avons incorporés dans les triterpénoïdes méthylés en C-2 chez Bradyrhizobium japonicum. Nous avons pu montrer par analyse en RMN 13C de ces triterpénoïdes méthylés isolés que la méthylation en C-2 n’est pas totalement stéréosélective, mais majoritairement une substitution du proton pro (R) en C-2 par le groupement méthyle a eu lieu. / This multidisciplinary thesis presents an insight into the mechanism of some enzymatic methylation of triterpenoids of the hopane family. In this work, we are interested in determining the stereochemistry of the enzymatic methylation reaction on C-2 of the hopane ring. This stereochemistry was studied by checking the retention or the non retention of the deuterium atom provided from (5R)- and (5S)-(5-2H1)-1-deoxy-D-xylulose incubated in bacterial cells producing triterpenoids methylated on C-2. After achieving the synthesis of the two isotopomers (R) and (S) deuterium-labeled on C-5 of the 1-deoxy-Dxylulose, we proceed to incorporate these two isotopomers of the DX into the methylated triterpenoids on C-2 isolated from Bradyrhizobium japonicum. 13C NMR analysis of these methylated triterpenoids showed that methylation on C-2 is not completely stereoselective, but mostly the pro (R) proton on C-2 is substituted by the methyl group.

Les neuroblastomes olfactifs (NBOs) sont des tumeurs rares de la base du crâne. Les outils de classification de ces tumeurs sont insuffisants, il n’existe notamment aucune classification moléculaire des NBO. La biologie de ses tumeurs est mal connue. Nos travaux se sont appuyés sur l’analyse des exomes, du transcriptome, du méthylome et des caractéristiques histopathologiques et immunitaires d’une série de 59 NBOs bien annotés cliniquement. Nous avons mis en évidence l’existence de 2 sous-types de NBO présentant un profil d’expression et un profil anatomo-clinique différent. Le type neural, correspond à une tumeur bien différenciée, peu agressive, présentant des caractéristiques plutôt neuronales et partageant des caractéristiques phénotypiques avec les progéniteurs directs de neurones olfactifs. Le type basal correspond à une tumeur moins différenciée, plus agressive, ayant des caractéristiques plutôt embryonnaires, partageant des caractéristiques phénotypiques avec les cellules basales de renouvellement de l’épithélium olfactif. Nous avons mis en évidence que la charge mutationnelle était plus élevée dans le type basal, avec notamment des mutations IDH2 R172 récurrentes, associées à un phénotype CpG Island Methylator (CIMP). Nous avons également montré que les NBOs de type basal étaient infiltrés par un nombre plus important de lymphocytes T avec, dans certaines tumeurs, une expression plus marquée de checkpoints immunitaires et de facteurs immunosuppresseurs. Ce travail ouvre la perspective d’une classification moléculaire permettant de mieux stratifier les patients et ouvre également le champ de nouvelles stratégies thérapeutiques dans ces tumeurs rares. / Olfactory neuroblastomas (ONBs) are rare tumors arising in the skull base. Classification tools are poor, notably; no molecular classification of ONB has been reported. Literature data about their cell of origin, the existence of molecular therapeutic targets or their immune environment being scarce, the biology of these tumors is still poorly understood. Our work was based on exome, transcriptome and methylome analysis, but also on histopathological and immune characteristics of a series of 59 clinically well annotated ONBs. We highlighted 2 sub-types of ONB showing different expression and clinicopathologic patterns. The neural type is a well differentiated, poorly aggressive tumor which shows neurons characteristics and shares phenotypic similarities with olfactory neuron progenitors. The basal type is a less differentiated tumor, displaying an aggressive phenotype, with embryonic phenotypical characteristics, which shares similarities with basal renewing cells of the olfactory epithelium. We showed that the mutational load was higher in basal tumors, with notably recurrent IDH2 R172 mutations associated with a CpG Island Methylator Phenotype (CIMP). We also showed that basal type ONBs were infiltrated by a greater number of T cells with, in some cases, a higher expression of immune checkpoints and immunosuppressive factors. This work paves the way towards a new molecular classification which will allow a better stratification of patients and will open the field of new therapeutic strategies for this rare tumor.

On a montré que les PTM jouaient un rôle significatif de P. falciparum dans l'année de contrôle de la régulation transcriptionnelle, de l'expression monoaléique et de la différenciation sexuelle. Dix SET contenant des HKMTs contenant du domaine-ont été prédits; Six d'entre eux être essentiels pour le développement de stages de sang asexués. Le projet de thèse est centré sur la caractérisation biologique de PfSET7 et PfSET6. Nous avons observé l'échange de localisation cellulaire dynamique Pendant le cycle de vie: PfSET7 se trouvent dans de multiples foyers cytoplasmiques dans les stades érythrocytaires asexués et le stage de foie, et plus frappante, dans la membrane du parasite enrichie en gamétocytes. PfSET6 EXPOSÉ une localisation nucléaire dans les anneaux et un modèle ponctué dans le cytoplasme des trophozoites matures et schizontes, et est enrichi dans les structures de foyers dans le cytoplasme des gamétocytes. Pris ensemble, notre étude suggère que la méthylation non histone est beaucoup plus significative chez P. falciparum que précédemment attendu. La méthylation à médiation par PfSET7 Peut être une extension du code histone à - d'autres protéines cytosoliques; Partiellement PfSET6 s'associe à des voies de répression transcriptionnelle dans le noyau et des régulateurs post-transcriptionnels dans le cytoplasme. Une étude plus approfondie vise à identifier des cibles de domaine SET contenant des protéines dans le gène inducible knockout mutant parasite lignes. Le fait que PfSET7 et PfSET6 sont exprimés à différents stades du cycle de vie, les fait comme de nouvelles cibles pour le développement de médicaments contre cette maladie grave et de bloquer la transmission. / In P. falciparum, PTMs have been shown to play an important role in the control of transcriptional regulation, monoallelic expression, and sexual differentiation. Ten SET domain-containing HKMTs have been predicted; six of them appear to be essential for asexual blood stage development. My lab has expressed and purified two enzymatically active recombinant methyltransferase PfSET7 and PfSET6. In vitro enzyme kinetics assays shows they can methylate histones. The dissertation project is centered around the biological characterization of PfSET7 and PfSET6. We observed the dynamic changes of cellular localization during life cycle: PfSET7 are found in multiple cytoplasmic foci in asexual erythrocytic stages and liver stage, and more strikingly, enriched in parasite membrane in gametocytes. PfSET6 exhibited a nuclear localization in rings and a punctuated pattern in the cytoplasm of mature trophozoites and schizonts, and is enriched within foci-like structures in the cytoplasm of gametocytes. Taken together, our study suggests that non-histone methylation is much more important in P. falciparum than previously anticipated. PfSET7-mediated methylation may be an extension of the histone code to other cytosol proteins; PfSET6 partially associates with transcriptional repression pathways in the nucleus and post-transcriptional regulators in the cytoplasm. Further study aims to identify targets of SET domain containing proteins within the inducible gene knock out mutant parasite lines. The fact that PfSET7 and PfSET6 are expressed in different life cycle stages, makes them as novel targets for drug development that could against severe disease and to block pathogen transmission.