Les protéines subissent progressivement des modifications post-traductionnelles non-enzymatiques au cours du vieillissement ou dans certains états pathologiques. La protéine-L-isoaspartyl méthyltransférase (PIMT) est une enzyme qui reconnaît et répare les résidus anormaux L-isoaspartyl des protéines. Récemment, il a été démontré dans notre laboratoire que l'expression de la PIMT est stimulée par l'acide valproïque, un médicament anti-épileptique, via la voie de signalisation glycogènen-synthase-kinase-3 (GSK-3)/β-caténine. Dans cette étude, afin d'acquérir de nouvelles informations sur les voies de signalisation activées par l'acide valproïque régulant le niveau d'expression de la PIMT, les cellules d'astrocytome U-87 MG et de neuroblastome SH-SY5Y ont été traitées avec le médicament pour étudier l'implication de la voie de l 'extracellular signal-regulated kinase (ERK) dans l'induction de la PIMT. Les résultats montrent que l'acide valproïque augmente la phosphorylation de ERK1/2 sur Thr202/Tyr204 et sur Thr185/Tyrl87, respectivement. Des inhibiteurs pharmacologiques contre les kinases Src, c-Raf, MEK1/2 et ERK1/2 suppriment la phosphorylation de ERK1/2 stimulée par l'acide valproïque empêchant ainsi l'induction de la PIMT par le médicament. En outre, l'inhibition de MEK1/2 par U0126 bloque l'augmentation de la phosphorylation de RSK-1 au niveau des résidus Thr359/Ser363 et de la phosphorylation de GSK-3β sur la Ser9 ainsi que la stimulation de l'expression de RSK-1, de β-caténine et de la PIMT suite au traitement avec l'acide valproïque. L'abolition de RSK-1 par ARN interférant abroge l'induction de l'expression de RSK-1, de β-caténine et de la PIMT ainsi que l'augmentation des niveaux de phosphorylation de RSK-1 et de GSK-3β dépendants de l'acide valproïque. Ainsi, nos résultats démontrent que l'induction de l'expression de la PIMT par l'acide valproïque requiert l'activation de la voie de ERK1/2 incluant RSK-1 qui est responsable de l'inactivation de GSK-3 et en occurrence, la stabilisation de la β-caténine. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Protéine L-isoaspartyl méthyltransférase, Acide valproïque, Épilepsie, Voie de signalisation ERK1/2, RSK-1, GSK-3, β-caténine.

Photorhabdus luminescens est une entérobactérie retrouvée en symbiose avec les nématodes du genre Heterorhabditis. Dans les sols, ce complexe némato-bactérien est pathogène d’insectes ravageurs et est utilisé en contrôle biologique. Le nématode pénètre dans l’insecte et libère la bactérie dans l’hémolymphe. Photorhabdus va ensuite se multiplier et secréter divers facteurs de virulence comme des toxines. L’insecte meurt de septicémie puis le nématode et la bactérie vont se nourrir du cadavre. Une fois les ressources épuisées, le complexe némato-bactérien va se reformer et sortir du cadavre à la recherche d’une nouvelle cible. Plusieurs exemples d’hétérogénéité phénotypique ont été décrits chez cette bactérie amenant chacun à la présence de sous-populations dans une culture bactérienne. Cette hétérogénéité phénotypique peut-être causée par des mécanismes épigénétiques et plus précisément par la méthylation de l’ADN. Chez les entérobactéries, la méthyltransférase Dam est très conservée. Elle méthyle les adénines des sites GATC et est impliquée dans la réparation des erreurs lors de la réplication de l’ADN, la régulation du cycle cellulaire mais aussi la régulation de divers gènes. Cette méthyltransférase est en compétition avec certain régulateurs transcriptionnel. Selon qui de la méthyltransférase ou du régulateur se fixera en premier, le gène sera ou non exprimé donnant naissance à deux sous-populations. Cette thèse a pour objectif de mettre en évidence les rôles de la méthyltransférase Dam chez Photorhabdus luminescens. Dans un premier temps, j’ai montré que la surexpression de Dam (Dam+) amène une diminution de la mobilité et du pouvoir pathogène de la bactérie mais à l’inverse augmente sa capacité à former des biofilms. Une analyse transcriptomique (RNAseq) a montré des différentiels d’expression de certains gènes impliqués dans les phénotypes observés. En recombinant la souche de Photorhabdus Dam+ avec les nématodes hôtes, l’effet sur la pathogénicité a été augmenté en comparaison des résultats après injection de la bactérie seule. L’établissement de la symbiose némato-bactérienne avec cette souche Dam+ n’est pas significativement impacté par rapport à la souche sauvage. Enfin l’analyse du méthylome (détection de tous les sites méthylés sur le génome grâce à la technique SMRT) de Photorhabdus dans diverses phases de croissance nous a permis de déterminer que la méthylation par Dam semble être stable aux différents temps de la croissance bactérienne testés chez Photorhabdus. Le méthylome de la souche Dam+ a confirmé l’hypothèse que cette surexpression augmentait le taux de méthylation des sites GATC sur le génome. La comparaison combinée entre le RNAseq et les sites GATC différentiellement méthylés entre la souche contrôle et Dam+ a mis en évidence certains gènes candidats ressortant de ces deux analyses. En effet, certains gènes sont différentiellement exprimés dans les deux souches et ont un différentiel de méthylation au niveau de sites GATC dans leur région promotrice, l’étude détaillée de leur régulation par la méthylation fait maintenant partie des perspectives et permettront peut-être d’expliquer une partie des phénotypes observés chez Photorhabdus luminescens. / Photorhabdus luminescens is an Enterobacteriaceae found in soils in symbiosis with a nematode from the genus Heterorhabditis. This nemato-bacterial complex is highly pathogenic against insect pest crops and so used in biocontrol. The nematode enters into the insect and releases Photorhabdus in the hemolymph of the insect. Photorhabdus multiplies and produces diverse virulence factors as toxins. Insect die from septicemia and both nematodes and bacteria feed on the nutrients in the cadaver. Once nutrients are lacking, the nematodes and the bacteria reassociate and exit from the cadaver to find new insects to infect. Photorhabdus is switching between pathogenic and symbiotic state. This bacterium displays phenotypic heterogeneity as we observe subpopulations coexisting in a same bacterial culture. Phenotypic heterogeneity can be explained by epigenetic mechanisms such as DNA methylation. In Enterobacteriaceae, Dam methyltransferase is broadly distributed. It methylates the adenine of GATC sites. Dam is involved in post-replicative mismatch repair, cell-cycle regulation and also gene transcription regulation. This methyltransferase can be in competition with some transcriptional regulators. Depending on which will bind first on the promoter region, gene will be expressed or not, leading to the rise of two subpopulations. This thesis aims to understand roles of Dam in Photorhabdus luminescens. Overexpression of the methyltransferase leads to a decrease in motility and pathogenicity of Photorhabdus Dam+ strain whereas it increases biofilms formation. A transcriptomic analysis (RNAseq) revealed differential expression of genes involved in the observed phenotypes. Symbiosis establishment does not seem to be strongly impacted in Dam+ strain as the only difference observed when compared to the nematode associated with the control strain is the same as with bacteria alone (a delayed virulence). A methylome analysis was also done (screening of all methylated sites in the genome using SMRT sequencing) in several growth conditions which revealed that DNA methylation is stable over growth kinetics. Dam+ strain methylome analysis confirmed the hypothesis that Dam overexpression increases GATC methylation over the genome. Comparative analysis of methylome and RNAseq experiments between control and Dam+ strains highlighted several common genes. In fact, some genes are differentially expressed between both strains and also have GATC sites differentially methylated in their promoter region. Their transcription regulation by methylation is a future aim and may give some explanation for a part of the phenotypes observed in Photorhabdus luminescens.

Une chute d'expression de l'enzyme L-isoaspartyl (D-aspartate) méthyltransferase (PIMT), connue pour réparer les protéines endommagées qui ont accumulé des résidus aspartates anormaux, a été démontrée chez le rat atteint de troubles neurologiques à caractère épileptique et dans les glioblastomes humains. Dans cette étude, un profil protéomique correspondant au phénomène de l'inhibition de la PIMT a été dressé, suite à la combinaison de la technologie de l'ARN interférent (siRNA) et de la technologie de micro-puces d'anticorps (microarray). Un changement du niveau d'expression de plusieurs protéines, sous leur forme totale et phosphorylée, dont Erk et phospho-Erk, RSK et phospho-RSK ainsi que Akt et phospho-Akt a été observé. Ces résultats ont été confirmés par immunodétection, conjointement à la validation d'une méthode d'enrichissement des phosphoprotéines par chromatographie d'affinité dont la matrice est composée de trioxyde d'aluminium. Par la suite, un traitement combinant l'inhibition de la PIMT et l'utilisation de l'acide valproïque, un médicament utilisé pour traiter l'épilepsie, a permis d'observé un effet sur l'activation d'Akt et de RSK ainsi que sur l'expression de RSK1. Paralèllement, le traitement à l'acide valproïque a permis d'observer que celui-ci stimule l'expression de la PIMT. L'identification de ces protéines et de leur régulation lors de l'inhibition de la PIMT, suggère que la PIMT contrôle des voies de signalisation dont celle des Mitogen-activated protein kinases (MAPK) passant par ERK ainsi que d'autres voies de signalisation impliquant Akt et RSK. Lors de l'inhibition de la PIMT de concert avec le traitement à l'acide valproïque, ces voies de signalisation semblent être davantage activées. Bien que ce travail de recherche ne procure que des résultats préliminaires sur le contrôle que peut avoir la PIMT sur les voies de signalisation intracellulaires, ceux-ci font place à des hypothèses intéressantes qui une fois confirmées, permettront de trouver des cibles pharmacologiques qui aideront à contrer le développement des neuropathologies telles que l'épilepsie et les tumeurs cérébrales. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : AKT, Cellules gliales cancéreuses, ERK, Immobilized metal-affinity chromatography, Phosphoprotéomique, PIMT, RSK.

La protéine L-isoaspartate (D-aspartate) méthyltransférase (PIMT) est une enzyme de réparation qui cible les protéines endommagées par l'accumulation de résidus L-isoaspartates anormaux. Les voies de signalisation qui contrôlent l'expression de la PIMT sont peu connues. D'autre part, la kinase mTOR est une protéine centrale pour les cellules. Elle contrôle la synthèse des protéines, le cycle cellulaire et l'intégration des voies de signalisation régulées par des facteurs de croissance et des nutriments. Or, nous démontrons dans cette étude que l'expression de la PIMT est dépendante de mTOR. En utilisant des analyses par immunobuvardage de type Western et RT-PCR, nous montrons qu'une concentration physiologique (0.02 µM) et élevée (1 µM) de l'inhibiteur spécifique de mTOR, la rapamycine, inhibe (40% et 70%) l'expression de la PIMT sans modulation du niveau d'ARNm. D'un autre côté, l'expression de la PIMT diminue lorsqu'on prive les cellules en glutamine, une condition expérimentale connue pour inhiber mTOR. De plus, nous montrons que l'inhibition de l'expression de la PIMT est dépendante de mTOR mais semble indépendante de la PI3K. Pour cela, nous avons employé des inhibiteurs de la PI3K (Wortmannin, LY294002), un analogue inactif (LY303511) qui n'agit pas sur la PI3K mais qui a été rapporté pour inhiber l'activité de mTOR, et un inhibiteur d'AKT. Enfin, nous avons utilisé un siRNA dirigé contre mTOR et montré que cela entraînait une diminution de 50% de l'expression de mTOR et de la PIMT. Ces résultats suggèrent fortement un mécanisme de régulation de la PIMT par mTOR. Sachant que mTOR est surexprimée dans certains cancers, l'inhibition de l'expression de la PIMT par l'inhibition de mTOR pourrait avoir une implication thérapeutique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Protéine L-isoaspartate (D-aspartate) méthyltransférase (PIMT), Mammalian target of rapamycin (mTOR), Glioblastomes, Inhibiteurs des kinases, Voies de signalisation.

Avec le vieillissement, les protéines accumulent des dommages qui affectent leur structure et activité. La protéine L-isoaspartate (D-aspartate) méthyltransférase (PIMT) est impliquée dans la réparation de protéines endommagées au niveau de résidus aspartates. Bien que son mécanisme d'action soit connu, les voies de régulation qui influencent l'expression de la PIMT ne sont pas très bien établies. Dans cette étude, il a été observé que la protéine nommée glycogène synthase kinase 3 (GSK-3) est impliquée dans la régulation de la PIMT. En effet, le traitement de cellules gliales, devenues cancéreuses, par différents inhibiteurs connus de GSK-3, dont le lithium, a démontré une augmentation de l'expression de la PIMT. Dans la littérature, il a été rapporté que le lithium possède deux cibles principales dans la cellule: la voie de l'inositol et la protéine GSK-3. Cette dernière kinase est notamment contrôlée par la voie de Wnt. Or, le traitement des cellules avec le myo-inositol n'influence pas la PIMT, ce qui exclut la voie de l'inositol comme voie de régulation de la PIMT. Les résultats obtenus en présence de lithium suggèrent cependant une régulation de la PIMT par GSK-3, par l'intermédiaire de la voie de Wnt. Par ailleurs, un traitement des cellules avec différents inhibiteurs de protéines kinases, pouvant agir sur GSK-3 ne semble pas affecter l'expression de la PIMT. Cependant, un traitement des cellules avec un inhibiteur de la synthèse protéique, en présence de lithium, empêche l'augmentation de l'expression de la PIMT, ce qui suggère une régulation au niveau de sa synthèse. De plus, une analyse par RT-PCR démontre une modulation du niveau d'ARNm de la PIMT en présence de différents inhibiteurs de GSK-3. L'établissement de nouvelles voies de régulation pourrait permettre d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques dans des maladies impliquant la PIMT, telle que dans l'épilepsie, l'Alzheimer et surtout dans les états maniaco-dépressifs. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : PIMT, GSK-3, Lithium, Cellules gliales cancéreuses.

Les protéines subissent des modifications post-traductionnelles tout au long de leur vieillissement mais aussi dans certains états pathologiques. Parmi ces modifications progressives des protéines, on retrouve notamment la formation des résidus aspartates isomérisés. La protéine L-isoaspartyl méthyltransférase (PIMT) reconnaît et répare des résidus L-isoaspartates anormaux retrouvés dans des protéines. Il a été démontré que la PIMT joue un rôle crucial dans la formation et le maintien du système nerveux central. Ainsi, son fonctionnement s'est avéré important dans le désordre neurologique qu'est l'épilepsie, mais aussi potentiellement dans certaines maladies neurodégénératives comme l'Alzheimer. Notre laboratoire a déjà démontré que l'acide valproïque (VPA), un médicament anticonvulsant, induit l'expression de la PIMT via la voie de signalisation de ERK et également la voie de signalisation glycogènen-synthase-kinase-3 (GSK-3)/β-caténine. Le but de notre recherche a été d'identifier des nouvelles voies de signalisation qui contrôlent l'expression de la PIMT lorsque celle-ci est stimulée par le VPA. Comme modèle cellulaire nous avons utilisé des neuroblastomes SH-SY5Y qui ont été traités avec le VPA pour étudier l'implication de la voie de signalisation phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt dans l'induction de la PIMT. Nos résultats montrent que lors de l'induction de la PIMT par VPA, la protéine Akt est phosphorylée (Thr 308). De plus, lorsque la protéine PI3K est inhibée par des inhibiteurs pharmacologiques, wortmannin et le LY294002, la phosphorylation de Akt est bloquée et l'induction de la PIMT par VPA est arrêtée. L'inhibition de Akt par un siRNA spécifique produit le même effet. Également, lorsque la voie de signalisation PI3K/Akt est stimulée par le VPA on observe une phosphorylation de la protéine GSK-3 (Ser 21) qui est également observable lorsque les cellules sont traitées avec le lithium, un inhibiteur directe de GSK-3. Finalement, l'inhibition du facteur de transcription CREB avec un siRNA spécifique n'a pas affecté l'induction de la PIMT par VPA. En conclusion, notre étude a démontrée que j'induction de la PIMT par VPA est dépendante de la voie de signalisation PI3K/Akt. L'activation de cette voie de signalisation permet la phosphorylation et donc l'inhibition de la kinase GSK-3, mais l'induction de la PIMT par VPA est indépendante de facteur de transcription CREB. Ces résultats suggèrent plutôt que VPA en inhibant la kinase GSK-3 stabilise la β-caténine permettant ainsi l'expression de la PIMT. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : PIMT, épilepsie, VPA, PI3K/Akt

Aujourd'hui, le cancer est devenu un problème majeur de santé publique avec 12,7 millions de nouveaux cas de cancer et 7,6 millions de décès enregistrés en 2008. Même si le nombre des personnes qui guérissent augmente, les décès sont toujours importants. Les raisons, malgré un diagnostic précoce et correct, sont l'absence de traitements efficaces et l'émergence des résistances à la thérapie anticancéreuse. C'est pourquoi les chercheurs s'intéressent aux nouvelles approches pour développer des traitements puissants et sélectifs pour vaincre le cancer. Dans notre première approche, nous avons développé une série de dérivés de composés naturels appelés aurones. Les aurones jouent un rôle important dans la pigmentation jaune lumineuse de certaines fleurs et certains fruits et montrent des nombreuses activités biologiques. Nous avons combiné le motif benzofuranone des aurones avec d'autres motifs de la coumarine et chromone inspirées par la nature. Ces nouveaux composés montrent une activité anticancéreuse prometteuse, car ils sont capables de bloquer le cycle cellulaire dans les cellules cancéreuses K562 et peuvent y induire l'apoptose. Ils sont donc un motif intéressant pour un développement ultérieur de recherches. Ensuite nous avons concentré notre attention sur un objectif épigénétique. Les méthyltransférases d'ADN sont considérées comme une cible intéressante en oncologie. L'usage d'inhibiteurs spécifiques de la méthyltransferase d'ADN (DNMTi) pourrait réactiver les gènes suppresseurs de tumeurs et induire la reprogrammation des cellules cancéreuses, conduisant à l'arrêt de leur prolifération et finalement à leur mort. Nous avons amélioré le composé connu SGI1027 par modification de la structure. Nous avons obtenu des nouveaux inhibiteurs de la méthyltransferase d'ADN non- nucléosidiques, plus puissants et plus sélectifs que le composé principal. L'activité anti-cancéreuse de nos composés quinoléiniques et pyrimidiniques est testée sur différentes lignées cellulaires de cancer indiquant leur future utilisation possible dans un traitement anti-cancéreux puissant et sélectif. Une troisième série d'analogues de curcuminoïdes à base de coumarine a été préparée et testée pour sa capacité potentielle à moduler la voie TNF-alpha induit par NF-kB dans les cellules cancéreuses K562. Cependant, nous n'avons pas été capable de montrer l'implication de la voie ciblée jusqu'à maintenant. Des études complémentaires et plus approfondies doivent être menées afin d'estimer les propriétés biologiques de ces composés dans la participation éventuelle à différentes voies / Today, cancer is becoming a major public health problem with 12.7 million new cancer cases and 7.6 million cancer deaths registered in 2008. Although the number of people cured of cancer is increasing, people still die because of cancer. The reasons, besides an early and correct diagnosis, are the lack of effective treatments and the emergence of drug-resistant cancers. Therefore, researchers are interested in new approaches to develop potent and selective therapies to fight cancer. To start with, we developed a series of natural compound derivatives related to aurones. Aurones play an important role in the bright yellow pigmentation of some flowers and fruits exhibiting a strong and broad variety of biological activities. We combined the benzofuranone motif of the aurone with other coumarin and chromone motifs inspired by nature. These new compounds displayed spromising anticancer activity because they are able to block the cell cycle in K562 cancer cells and are able to induce apoptosis being an interesting scaffold for further development. Secondly, we focused on an epigenetic target. DNA methyltransferases are considered as an interesting target in Oncology. The use of specific inhibitors of DNMT (DNMTi) might reactivate tumor suppressor genes and induce the reprogramming of cancer cells, leading to their proliferation arrest and ultimately to their death. We improved the known compound SGI1027 through structure modification leading to novel non-nucleoside DNMT inhibitors, more potent and more selective than the lead compound. The anticancer activity of our quinoline and pyrimidine based compounds - tested in different cancer cell lines - suggests their use as possible potent and selective future cancer therapy. A third series of coumarin-based curcuminoid analogues were prepared and tested for their potential ability to modulate the TNF-alpha induced NF-kB pathway in K562 cancer cells. However we were not able to demonstrate the involvement of the targeted pathway so far. Complementary and deeper investigations need to be conducted in order to elicit deeper biological properties of these compounds with the possible involvement of different pathways

Chez le cilié Paramecium tetraurelia, la différentiation du génome somatique à partir du génome germinal est caractérisée par la délétion massive et reproductible d'éléments transposables et de 45 000 courtes séquences en copie unique dispersées sur l'ensemble du génome. Des petits ARN non codants produits par la lignée germinale, les scanARN, sont impliqués dans la régulation épigénétique des délétions d'ADN mais les mécanismes sous-jacents sont peu compris. Nous avons montré que la triméthylation de H3 (H3K27me3 et H3K9me3) présente une localisation dynamique pendant le développement du noyau somatique qui est altérée si l'endonucléase requise pour les événements d'élimination d'ADN est déplétée. Nous avons identifié une histone méthyltransférase, Ezl1p, nécessaire à la méthylation de H3 et requise pour les réarrangements du génome. Des analyses à l'échelle du génome entier ont montré que Ezl1p et les scanARN sont nécessaires à l'élimination des longues séquences germinales répétées tandis que les courtes séquences uniques présentent des sensibilités différentes à la déplétion de ces facteurs. Des déterminants cis tels que la longueur de l'ADN à éliminer peuvent contribuer à définir les séquences délétées. Dans une seconde étude, nous avons montré que chez Paramecium, la fonction centromérique est restreinte aux chromosomes germinaux. Un processus d'inactivation des centromères se produit pendant le développement du noyau somatique. L'endonucléase requise pour la délétion des séquences germinales est nécessaire pour l'inactivation des centromères suggérant fortement que l'inactivation des centromères germinaux repose sur l'élimination physique de l'ADN centromérique. / In the ciliate Paramecium tetraurelia, differentiation of the somatic genome from the germline genome is characterized by massive and reproducible deletion of transposable elements and of 45,000 short, dispersed, single-copy sequences. A specific class of small RNAs produced by the germline during meiosis, the scnRNAs, are involved in the epigenetic regulation of DNA deletion but the underlying mechanisms are poorly understood. We showed that trimethylation of histone H3 (H3K27me3 and H3K9me3) displays a dynamic nuclear localization that is altered when the endonuclease required for DNA elimination is depleted. We identified the histone methyltransferase Ezl1p responsible for H3 methylations establishment and showed that it is required for correct genome rearrangements. Genome-wide analyses showed that scnRNA-mediated H3 methylation is necessary for the elimination of long, repeated germline DNA, while single copy sequences display differential sensitivity to depletion of the scnRNA pathway or Ezl1p. Our study reveals cis acting determinants such as DNA length that may contribute to define the deleted germline sequences. In a second study, we showed that in Paramecium cells, the centromeric function is restricted to the germline chromosomes. A process of centromere inactivation occurs during the development of the somatic lineage, concomitantly with the events of DNA elimination. Our genetic analyses show that the endonuclease required for DNA elimination and Ezl1p but not the scnRNA are necessary for centromere inactivation. Our data strongly suggest that centromere inactivation relies on the physical elimination of the centromeric sequences from the somatic genome.

Mon travail de thèse s’est focalisé sur l’étude fonctionnelle de deux méthyltransférases (MTases) de la structure coiffe des ARNs, les protéines nsp14 et nsp16, chez le coronavirus responsable du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV). Notre étude a démonté un processus de méthylation séquentiel. La coiffe est d’abord méthylée en position N7 par nsp14 formant la coiffe-0 (7mGpppN). La coiffe-0 est ensuite méthylée en position 2’OH du premier nucléotide de l’ARN par nsp16 stimulée par nsp10 formant une coiffe 1 (7mGpppN2’Om). De plus, nos résultats suggèrent un mécanisme de régulation allostérique de l’activité de nsp16 par nsp10. Nos résultats indiquent que l’interaction nsp10/nsp16 est régulée par la variation de concentration du SAM et/ou de SAH. Le SAM présent à une concentration physiologique, environ 100 µM dans les cellules, favorise l’assemblage du complexe nsp10/nsp16. La faible concentration intracellulaire du SAH produit accélère la dissociation du complexe nsp10/nsp16 permettant le « turnover » de la réaction enzymatique. Par ailleurs, nous avons cartographié les résidus essentiels au recrutement de l’ARN par nsp16. Les méthylations étudiées jouent un rôle important dans la réplication virale. Nous avons donc criblé des inhibiteurs des deux MTases nsp14 et nsp10/nsp16 respectivement à partir des chimiothèques « Prestwick » et « 2P2I3D ». En résumé, mon travail de thèse a décortiqué les bases moléculaires de méthylation de la coiffe chez le MERS-CoV et a permis d’identifier des inhibiteurs de MTases représentant un point de départ crucial pour le développement d’antiviraux contre les CoV. / My PhD work focused on the functional study of two cap RNA methyltransferases (MTases), nsp14 and nsp16, of the Middle-East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV). Our study demonstrates a sequential methylation process. The cap is first methylated at the N7 position by nsp14 forming a cap-0 (7mGpppN). It is next methylated at the 2’OH position of the first transcribed nucleotide by nsp16 stimulated by nsp10 forming a cap-1 (7mGpppN2’Om). Furthermore, our results suggest an allosteric regulation mechanism of the nsp16 activity by nsp10. Moreover, our results indicate that the nsp10/nsp16 interaction is regulated by the variation of SAM and/or SAH concentration. SAM present at physiologic concentration, around 100µM in cells, enhances the assembly of nsp10/nsp16. The weak intracellular concentration of SAH by-product speeds up the dissociation of nsp10/nsp16 allowing the enzymatic reaction turnover. In addition, we have mapped the essential residues for the recruitment of the RNA by nsp16. The methylations studied in this work play an important role for viral replication. We have therefore screened inhibitors of nsp14 and nsp10/nsp16 MTases respectively from chemical libraries « Prestwick » and « 2P2I3D ». In summary, my PhD work deciphers the molecular bases of cap RNA methylation of MERS-CoV and identifies MTase inhibitors that represent a crucial starting point for the development of antivirals against CoV.

La protéine p120, marqueur de prolifération, a été initialement identifiée dans les cellules humaines tumorales. Son homologue chez la levure, la protéine Nop2, est essentielle à la croissance et à la viabilité des cellules. La délétion du gène NOP2 bloque la maturation du pré-ARNr 27S en ARNr matures. Les protéines p120 et Nop2 possèdent des motifs de la famille des ARN : m5C-méthyltransférase. Dans un premier temps, j'ai démontré l'activité ARN : m5C-méthyltransférase de Nop2p par des expériences de méthylation in vitro en présence de S-adénosylméthionine tritiée. En parallèle, des expériences menées en collaboration avec une équipe allemande nous ont permis de localiser la méthylation catalysée par Nop2p à la position 2870 de l'ARNr 25S. Par la suite, j'ai étudié l'implication de Nop2p et de p120 dans la biogenèse de la sous-unité 60S du ribosome par plusieurs approches. Des expériences de complémentation dans une souche de levure [delta]NOP2 par la protéine humaine p120 et des protéines hybrides Nop2p-p120 ont permis de montrer que le domaine catalytique de p120, en présence du domaine N-terminal de Nop2p, permet une biogenèse normale des ribosomes chez S.cerevisiae. Parallèlement, des expériences d'ARN interférence dirigées contre p120 ont permis de montrer que, lorsque le taux de protéine p120 est diminué de 90% dans des cellules HEK293, la synthèse de l'ARNr mature 28S est ralentie. L'ensemble de ces données montrent que les protéines p120 et Nop2 appartiennent à la famille des protéines pré-ribosomiques essentielles au processus de maturation du pré-ARNr et semblent nécessaires à la structuration des pré-ARNr indispensable à leur maturation / The protein p120 is a proliferation marker that was originally identified in human tumor cells. The yeast homologue of p120, nucleolar protein Nop2p, was shown to be essential for viability of yeast. Alignment of Nop2p with human p120 points out the evolutionary conservation of a large domain that contains a SAM-binding motif and a protein domain having potential RNA: m5C-méthyltransférase activity. By in vitro methylation experiments and a sodium bisulfite approach, we show that Nop2p is a RNA: m5C-methyltransferase specific for 25S rRNA nucleotide 2870. In parallel, we succeeded to complement Nop2-deficient yeasts by human p120 and studied the importance of different sequence and structural domains of Nop2 and p120 for rRNA processing in vivo. In complementation assays, the C-terminal domain of Nop2 was essential for cell viability, whereas the absence of the N-terminal domain led to slow growth phenotype. Chimeric proteins formed by Nop2 and p120 fragments efficiently support growth if the N-terminal domain of Nop2 was present. In the absence of Nop2 or p120, the C1/C2 cleavages required to generate 5.8S and 25S rRNA were strongly reduced. The reduction of p120 content in human cells by specific siRNA leads to decreased 28S rRNA accumulation, supporting the idea on the implication of p120 in human pre-rRNA processing