Les maladies infectieuses sont l’une des principales causes de mortalité à travers le monde. La réponse immunitaire est l’un des phénotypes les plus complexes qui existent. Elle présente une variabilité au sein et entre les populations. Cette thèse vise à identifier des facteurs génétiques et des mécanismes moléculaires sous-jacents aux différences de susceptibilité aux maladies infectieuses grâce à l’utilisation d’une combinaison d’approches in silico et ex vivo. Nous avons tout d’abord réalisé des analyses de génétique des populations et de génétique évolutive pour évaluer l’impact de la sélection naturelle sur les gènes de l’immunité innée. Nos résultats montrent l’étendue et l’hétérogénéité des pressions sélectives sur ces gènes et suggèrent que l’introgression d’allèles provenant de l’Homme de Néandertal dans certaines de ces séquences ont participé à l’adaptation des populations Européennes et Asiatiques à leurs environnements respectifs. Nous avons ensuite estimé l’implication des miARN dans la réponse des cellules dendritiques à l’infection par Mycobacterium tuberculosis. Nos résultats soulignent les conséquences de l’infection sur les réseaux de régulation de l’expression des gènes par les miARN et montrent que l’expression de 3% des miARN est associée à des facteurs génétiques proximaux. Nous identifions en particulier deux associations qui ne sont observées que dans un contexte infectieux. Le travail présenté ici constitue la plus large étude de génétique évolutive et de génétique des populations axée sur les gènes de l’immunité innée réalisée à ce jour et la première caractérisation de l’architecture génétique de la réponse à l’infection impliquant les miARN. / Infectious diseases remain one of the leading causes of death worldwide. The immune response to pathogens, one of the most complex phenotypes that exist, presents substantial variability among individuals and populations. This thesis aims to identify genetic factors and molecular mechanisms underlying differences in susceptibility to infectious diseases using a combination of in silico and ex vivo approaches. First, we performed population and evolutionary genetics analyses to assess the impact of natural selection on innate immunity genes. Our analyses reveal the widespread and heterogeneous nature of the selective pressures acting on those genes. In addition, we suggest that the introgression of Neanderthal alleles in some of these sequences contributed to the adaptation of European and East Asian populations to local pathogens. Second, we profiled the miRNA response to Mycobacterium tuberculosis infection in human dendritic cells. Our results highlight the impact of infection on miRNA-mediated gene regulatory networks and show that the expression of 3% of miRNAs is associated with proximate genetic variants. More specifically, we identify two infection-specific associations. The work presented here provides the largest evolutionary genetics analysis of innate immunity genes to date and the first attempt to characterize the genetic architecture of the miRNA response to infection. Our work offers new insights into the genetic basis of inter-individual variability in immune responses and provides a set of candidate genetic variants for future functional validation to elucidate novel molecular mechanisms underlying differences in susceptibility to infectious diseases.

La formation des fruits charnus est un processus de développement impliquant trois stades principaux : (i) la transition fleur/fruit ou nouaison, (ii) la croissance et enfin (iii) la maturation des fruits. Chacune de ces étapes correspond à une transition développementale associée à d’importants changements physiologiques et structurels. Parmi toutes les hormones, l’auxine est connue pour jouer un rôle important dans l‟initiation et la coordination du processus de nouaison et des phases précoces de développement du fruit. La mise en place de la réponse à l‟auxine nécessite l‟intervention de facteurs de transcription appartenant à la famille des ARF (Axin Response Factor) connus pour réguler l‟expression des gènes de réponse précoce à l‟hormone en se liant aux Cis-éléments de type AuxRE (Auxin Response Element) possédant le motif conservé de réponse à l‟auxine. Les ARF sont de ce fait des candidats forts pour faire partie du mécanisme moléculaire par lequel l’auxine intervient dans le processus de nouaison. Le projet de recherche réalisé au cours de la thèse a permis d‟isoler et de caractériser au total 22 gènes Sl-ARF chez la tomate (Solanum lycopersicum), la plante modèle pour l’étude du développement et de la maturation des fruits charnus. Les gènes Sl-ARF montrent des profils d‟expression distincts selon les tissus et organes considérés, suggérant des fonctions spécifiques pour les membres de cette famille multigénique. Il est de plus montré que certains gènes Sl-ARF sont régulés à la fois par l’auxine et par l’éthylène, suggérant qu‟ils participent potentiellement au dialogue entre les voies de signalisation des deux hormones. L’expression transitoire a révélé la capacité des Sl-ARF à agir comme activateur ou répresseur transcriptionnel des gènes de réponse à l’auxine. L‟étude des profils d’expression globale, réalisée par RNA-seq à l‟échelle du génome entier, a révélé pour la première fois l‟existence d‟un niveau important de régulation par épissage alternatif des ARFs pendant la transition fleur-fruit. La localisation nucléaire des protéines Sl-ARF8A / B a été déterminée par fusion avec le gène rapporteur GFP puis expression dans un système "signle cell". L‟étude d’expression a révélé des profils distinctifs entre ARF8A et ARF8B avec une augmentation notable des transcrits Sl-ARF8A suite à la pollinisation des fleurs. Le rôle physiologique du gène Sl-ARF8A a été par la suite abordé par une approche de génétique inverse fournissant un nouvel éclairage sur les événements moléculaires qui sous-tendent la mise à fruit. La surexpression de Sl- ARF8 dans la tomate engendre des phénotypes pléiotropiques touchant la croissance - 4 - végétative (réduction de la taille des plantes, altération du développement racinaire et des tiges latérales) et l‟appareil reproducteur avec la formation de fruits parthénocarpiques (absence de graines). L’analyse histologique a révélé une modification notable du placenta et des ovules chez les lignées de sur-expression de Sl-ARF8 et les études par RNA-Seq ont identifié plus de 2632 gènes différentiellement exprimés chez les surexpresseurs par comparaison avec les lignées non transformées. Au total, l‟étude réalisée au cours de la thèse fournit une description exhaustive de la famille des ARF chez la tomate et une caractérisation fonctionnelle du gène Sl-ARF8 qui souligne son rôle comme figure centrale du mécanisme de contrôle de la nouaison des fruits. / The making of a fleshy fruit is a developmental process involving three main stages known as (i) fruit set, (ii) fruit growth and (ii) fruit ripening each corresponding to a transition step associated with major physiological and structural changes. Among other hormones, auxin is known to play a dynamic role in triggering and coordinating the changes associated with the process of fruit set and early fruit development. Auxin responses are mediated at the transcriptional level by Auxin Response Factors (ARFs) which regulate early auxin-responsive genes by specific binding to TGTCTC Auxin Response Elements (AuxREs). ARFs are therefore good candidates for being among the components of the molecular mechanism by which auxin mediates the fruit set. In the present study, a total of 22 Sl-ARF genes have been isolated and characterized in tomato (Solanum lycopersicum), a model plant for the study of fleshy fruit development and ripening. Expression profiling revealed distinctive patterns for Sl-ARF genes in different tomato tissues. Hormone treatment indicated that Sl-ARFs can be regulated both by auxin and ethylene with Sl-ARF2B, 5 and 9 likely to be involved in the cross-talk between the two hormones. Transient expression using a single cell system uncovered the ability of Sl- ARFs to act either as transcriptional activator or repressor in regulating the expression of auxin-responsive genes. Genome-wide expression profiling performed by deep RNASequencing revealed for the first time the importance of the alternative splicing mode of regulation of ARF genes during tomato fruit set. The physiological significance of two closely related Sl-ARFs, Sl-ARF8A and Sl-ARF8B, was addressed in the present study via a reverse genetics approach providing new insight on the molecular events underlying tomato fruit set. Fusion to GFP reporter gene indicated that both Sl-ARF8A/B proteins are nuclear localized. Expression analysis by RT-qPCR revealed some distinctive features between Sl-ARF8A and Sl-ARF8B with a notable increase in Sl-ARF8A transcript upon flower pollination. Over-expression of Sl-ARF8A/B in tomato resulted in pleiotropic phenotypes, including dwarf plants, altered root and lateral shoot development and parthenocarpic fruits (seedless). Histological analysis revealed altered placenta and ovules development in SlARF8A-OX flowers and RNA-Seq profiling identified over 2632 differentially expressed (DE) genes in SlARF8A-OX flower buds compared to wild type control plants. Considering the dramatic change in gene expression of genes related to auxin, jasmonate and ethylene displayed in SlARF8A-OX lines, these phytohormones are likely to play an active role in coordinating the fruit set process. Altogether, the present - 6 - study provided a comphensive description of the tomato ARF gene family and a functional characterization of Sl-ARF8 defining this ARF member as a central figure of the control mechanism of the fruit set process.

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Ces travaux de thèse d’imagerie moléculaire et translationnelle proposent, sur des modèles murins, deux approches innovantes pour les thérapies géniques. La plupart des cancers sont associés à des dérégulations de l’expression génique et certains gènes sont surexprimés. L’utilisation de microARN (miARN) permet d’envisager une réduction de l’expression d’un gène spécifique mais il est nécessaire de limiter cette inhibition au tissu pathologique. L’utilisation des promoteurs thermo-inductibles couplés à un dépôt local de chaleur autorise un contrôle spatial et temporel de l’expression génique in vivo. Notre projet a été de coupler le contrôle spatio-temporel et l’inhibition d’un gène cible. A cette fin, un miARN synthétique a été placé sous contrôle du promoteur thermo-inductible Hsp70B pour induire l’inhibition d’un gène d’imagerie (luciférase firefly) surexprimé dans une tumeur. L’étude a été menée in vitro sur des lignées cellulaires génétiquement modifiées puis in vivo sur un modèle de xénogreffes chez la souris grâce au suivi en imagerie optique de bioluminescence (BLI). Nos résultats montrent la faisabilité d’induire transitoirement l’inhibition génique au sein d’une tumeur. L’induction est modulable par la température. Cette stratégie peut être couplée à des méthodes couramment utilisées en clinique et ouvre des perspectives thérapeutiques intéressantes. Notre travail de thèse s’intéresse également à l’utilisation d’ARN comme molécule thérapeutique pour la thérapie génique. L’électroporation intra-dermique d’ARN codant pour la luciférase permet de suivre et de quantifier in vivo par BLI l’expression génique. Plusieurs types d’ARN ont été utilisés pour comparer les efficacités respectives des différentes voies traductionnelles. Notre travail démontre que les ARN permettent l’expression transitoire, sans risque d’insertion génomique, d’un gène in vivo. Nous montrons ainsi tout le potentiel de l’utilisation des ARN en thérapie génique. / The present thesis work in molecular and translational imaging establishes two innovative approaches for gene therapy in mouse models. Abnormal regulation of gene expression is the hallmark of cancer, and some of them are overexpressed. MicroRNA (miRNA) can be used as tools to reduce specific gene expression but requires inhibition to be limited to the pathological tissue. Thermo-inducibles promoters associated with local hyperthermia allow for spatial and temporal control of gene expression in vivo. The goal of the present study was to achieve gene inhibition with spatio-temporal control of miRNA expression to inhibit a target gene. In our strategy, a synthetic miRNA was placed under transcriptional control of the heat-inducible promoter Hsp70B to induce inhibition of the imaging reporter gene firefly luciferase overexpressed in a tumor. The study was conducted both in vitro using genetically modified cells lines and in vivo using a xenograft model in mice monitored by optical bioluminescence imaging (BLI). Our data show the feasibility of transient induction and heat-modulation of gene inhibition within a tumor. This strategy can be performed with currently clinically available methods and thus, offers interesting therapeutics prospects. Our work also includes a study on RNA as therapeutic vector for gene therapy. The intradermic electroporation of RNA encoding the imaging reporter gene firefly luciferase allows to monitor and quantify gene expression by BLI in vivo. Several types of RNA have been used to investigate efficiency of the different translational mechanisms. Our data clearly demonstrate that RNA allows for transient gene expression in vivo without any risk of insertion into the target cell’s genome. Altogether, our data highlight the potential use of RNA in gene therapy.

Les carences précoces en donneurs de méthyles (vitamines B9 et B12 notamment) sont à l’origine de malformations congénitales. Elles exercent un effet délétère sur le développement du cerveau et sont associées à une augmentation de l’incidence de pathologies neurologiques et neurodégénératives à l’âge adulte. Un modèle murin de carence en donneurs de méthyles, le modèle MDD, a été développé au laboratoire et a permis d’étudier la réponse à cette carence, et de mettre en évidence des altérations de la structure cérébrale et des défauts de locomotion chez les ratons issus de mères carencées. Ce comportement est contrôlé par le cervelet, dont on sait que le développement est altéré chez les MDD. En revanche, les mécanismes moléculaires mis en jeu dans la réponse à la carence dans le cervelet restent peu compris. Afin d’étudier les gènes et voies de signalisation dérégulés chez les MDD, nous avons réalisé l’étude du transcriptome du cervelet des ratons carencés. Puis, nous nous sommes intéressés aux modifications épigénomiques engendrées par la carence en analysant leur miRnome et les modifications des protéines histones dans leur cervelet. Nous avons mis en évidence des altérations des voies wnt, dans le cervelet des femelles carencées, qui n’ont pas été retrouvées chez les mâles. De même, de nombreux gènes impliqués dans le développement et les fonctions synaptiques sont dérégulés chez les femelles. Nous avons aussi montré des variations de plusieurs marques d’acétylation et de méthylation des histones chez les MDD. Enfin, de manière plus ciblée, nous avons mis en évidence un miARN dont l’expression diminue dans le cervelet des ratons carencés : miR-344-5p. Nos premiers résultats semblent indiquer qu’il est impliqué dans le contrôle de la mort cellulaire. Ces résultats montrent l’implication de dérégulations globales dépendantes du sexe mais aussi des altérations ciblées dans la réponse à la carence. Une amélioration de la compréhension de ces mécanismes moléculaires nous permettra de mieux appréhender le lien qui existe entre carence précoce en donneurs de méthyles, développement cérébral et incidence de pathologies à l’âge adulte / Early methyl-donor deficiencies (e.g. B9 and B12 vitamins) can lead to congenital disabilities. They are behind developmental abnormalities of the brain, and are associated with the development of neurological and neurodegenerative diseases at adulthood as well. In the lab, we developed a methyl donor deficiency rat model called MDD. It has allowed us to show structure alterations of several brain areas and also locomotor coordination impairments in pups born from dams fed a MDD diet. Cerebellum is the brain structure involved in the control of this behavior and we know its development is delayed in MDD. However, the molecular mechanisms underlying methyl donor deficiency still remain misunderstood in this brain structure. In order to study genes and signaling pathways dysregulated in MDD, we performed transcriptomic analysis of deficient pups’ cerebellum. We also led miRnome analyses and histone modifications investigations with the purpose of understanding epigenomic modifications caused by MDD. We showed alterations of wnt signaling pathways in female’s cerebellum which we did not find in males. We also found that several genes involved in cerebellum’s development and synaptic function were dysregulated in females. Regarding epigenomic regulation, acetylation and methylation of histone marks were also modified in females. Finally, we chose miR-344-5p as an interesting candidate to study more specific epigenetic modifications. Its expression is decreased in MDD and it seems to be involved in cellular death control, according to our first results. These results shed light on global dysregulations, in a sex-dependent manner, as a consequence of methyl donor deficiency but also more specific alterations. A better understanding of the molecular mechanisms taking place in response to MDD could help us to link methyl donor deficiency, brain development and neurodegenerative pathologies occurrence at adulthood

Les dystrophies musculaires de Duchenne (DMD) et de Becker (BMD) sont dues à des mutations dans le gène DMD codant la Dystrophine. De nombreux aspects des mécanismes pathophysiologiques de ces maladies ne sont pas encore expliqués. Nous nous sommes intéressés à l'étude d'ARN non-codants pouvant participer à ces processus. Une première étude a été centrée sur l’identification de micro-ARNs (miARNs) impliqués dans la régulation de l’oxyde nitrique synthase neuronale (nNOS) une protéine partenaire de la Dystrophine et associée à des caractéristiques de ces pathologies telles que la fatigabilité musculaire. 617 miARNs ont été criblés par Taqman Low Density Array dans des muscles de sujets sains et de patients BMDdel45-55. 4 miARNs candidats ont été sélectionnés de cette étude pour leur surexpression chez les patients BMDdel45-55 et leur capacité théorique à cibler nNOS. Des expériences de modulation de l’expression de ces miARNs dans des myoblastes humains sains ou dystrophiques nous ont permis d’identifier que le miR-708-5p et le miR-34-5p pouvaient cibler nNOS et moduler son expression.Un deuxième axe a été mené sur l’étude des longs ARNs non-codants (lncARNs). Les introns 44 et 55, qui bornent les exons 45 à 55 délétés chez les patients BMDdel45-55, sont de grandes régions contenant des lncARNs décrits comme régulant la Dystrophine. Les points de cassure introniques des mutations de ces patients n’étant pas décrites, nous avons supposé l’existence de profils de lncARNs différents. L’analyse de l’ADN de ces patients montre en effet des profils de lncARNs différents, révélant ainsi l’importance d’une étude plus précise des zones de délétion des patients BMDdel45-55. / Duchenne (DMD) and Becker (BMD) muscular dystrophies are due to mutations in DMD gene, encoding Dystrophin. Many aspects of pathophysiological mechanisms of these diseases are not yet well understood. We were interested in the study of non-coding RNAs that could be involved in these pathological processes. A first study focused on micro-RNAs (miRNAs) that could modulate expression of the neuronal nitric oxide synthase (nNOS), a partner of Dystrophin which is linked to pathological features as muscular fatigability. 617 miRNAs were screened by Taqman Low Density Array in muscle biopsies of healthy subjects or BMDdel45-55 patients. 4 candidate miRNAs were selected from this study since they were overexpressed in BMDdel45-55 patients and for their theoretical ability to target nNOS. Experiments modulating the expression of these miRNAs in healthy or dystrophic human myoblasts enabled us to identify that miR-708-5p and miR-34-5p could target nNOS and modulate its expression.A second axis was conducted on long non-coding RNA (lncRNA). Introns 44 and 55, which bound exons 45-55 deleted in BMDdel45-55 patients, are large regions containing lncRNAs described as regulating Dystrophin. Since intronic breakpoints of DMD mutations of these pateints were not described, we have assumed the existence of different profiles of lncRNAs. DNA analysis of these patients actually showed different lncRNAs profiles, thus revealing the significance of a more precise analysis of deletion areas in DMD gene of BMDdel45-55 patients.

La biologie moléculaire et, plus spécifiquement, la régulation de l’expression génique ont été révolutionnées par la découverte des microARN (miARN). Ces petits ARN d’une vingtaine de nucléotides sont impliqués dans la majorité des processus cellulaires et leur expression est dérégulée dans plusieurs maladies, comme le cancer. Un miARN reconnaît ses cibles principalement par son noyau, ce qui lui permet de réguler simultanément la traduction de centaines d’ARN messagers. Nos travaux ont montré l’existence d’une boucle de rétro-activation négative, entre deux miARN du polycistron miR-17-92 et trois facteurs de transcription de la famille E2F. E2F1, 2 et 3 induisent la transcription de miR-20 et miR-17 qui par la suite inhibent leur traduction. Nos résultats suggèrent l’implication de cette boucle dans la résistance à l’apoptose induite par E2F1 dans les cellules du cancer de la prostate, ce qui expliquerait en partie le potentiel oncogénique du polycistron miR-17-92. L’étude de ce motif de régulation nous a donc permis de réaliser le potentiel incroyable qu’ont les miARN à inhiber la traduction de plusieurs gènes. Basé sur les règles de reconnaissance des miARN, nous avons développé et validé MultiTar. Cet outil bioinformatique permet de trouver la séquence d’un miARN artificiel ayant le potentiel d’inhiber la traduction de gènes d’intérêts choisis par l’utilisateur. Afin de valider MultiTar, nous avons généré des multitargets pouvant inhiber l’expression des trois E2F, ce qui nous a permis de comparer leur efficacité à celle de miR-20. Nos miARN artificiels ont la capacité d’inhiber la traduction des E2F et de neutraliser leur fonction redondante de la progression du cycle cellulaire de façon similaire ou supérieur à miR-20. La fonctionnalité de notre programme, ouvre la voie à une stratégie flexible pouvant cibler le caractère multigénique de différents processus cellulaires ou maladies complexes, tel que le cancer. L’utilisation de miARN artificiels pourrait donc représenter une alternative intéressante aux stratégies déjà existantes, qui sont limitées à inhiber des cibles uniques. En plus d’élucider un réseau de régulation complexe impliquant les miARN, nous avons pu tirer profit de leur potentiel d’inhibition par la conception de miARN artificiels. / miRNAs are powerful regulators of gene expression in mammals. These small RNAs of around 20 nucleotides are involved in several cellular processes and diseases. MiRNAs recognize their targets mainly by a region comprising nucleotides 2-8, known as the seed. This characteristic gives them the potential to inhibit hundreds of messenger RNAs. Our first goal was to better characterize the complex network involving miRNAs in the regulation of gene expression. To achieve this, we studied the relation between a family of transcription factors, the E2Fs, and a family of miRNAs, the miR-17-92 cluster. Our results suggest a negative feedback loop involving miR-17, miR-20a, E2F1, E2F2 and E2F3. In this loop E2F1, 2 and 3 activate the transcription of the two miRNAs that inhibit their translation in return. The inhibition of the antiapoptotic function of E2F1 by miR-17 and miR-20 in a prostate cancer context, could explain the oncogenic potential of the miR-17-92 cluster that was previously reported. Studying the miR-20/E2F feedback loop made us realize how powerful was the ability of miRNAs to inhibit several targets. To overcome the lack of efficient tools able to inhibit simultaneously the expression of multiple genes, our second goal was to develop MultiTar, an algorithm able to design artificial miRNAs that target a set of predetermined genes. MultiTar was validated in silico, using known targets of endogenous miRNAs and in vivo, taking advantage of our experience with the E2F context. We designed artificial miRNAs against E2F1-3 and expressed them both in normal human fibroblasts and prostate cancer cells where they inhibited cell proliferation and induced cellular senescence. The observed phenotypes were precisely those known for inhibiting E2F activities. Hence, MultiTar can efficiently design artificial micro RNAs able to target multiple genes and is thus a flexible tool that can address the issue of multigenic diseases and complex cellular processes. The use of multitargets could be an alternative to overcome the limits of drugs or siRNAs that are designed generally to regulate only one target.

Le virus de la maladie de Marek (GaHV-2), est un "-herpèsvirus induisant des lymphomes T chez le poulet. L’étude des pri-miARN des régions RL à partir des miR-M4, -M11, M31 et -M1 a montré des initiations de transcription dispersées et internes aux longs pri-miARN initialement décrits. Les tests de fonctionnalité des régions en amont ont permis de conclure quant à l’absence d’activité promotrice suggérant une régulation par le prmiR-M9M4, caractérisé dans cette étude, ou par le prMeq. Le gène de 7,5 kpb d’un ARNlnc (ERL, Edited Repeat Long) épissé et antisens à ces transcrits a été caractérisé. Une hyper-édition A-en-G des transcrits ERL par ADAR1 a été mis en évidence. Principalement lié au cycle lytique, l’édition indique une répression fonctionnelle durant cette phase. Les régulations de l’expression d’ADAR1 chez l’humain, positives par la voie de réponse aux interférons et négatives par SOCS1, ont été validées chez le poulet. L’inhibition de SOCS1 par le gga-miR-155 et son orthologue viral mdv1-miR-M4-5p a été montré fonctionnelle chez le poulet comme chez l’humain et mène à une surexpression d’ADAR1 lors de l’activation des voies de réponse aux interférons. / Marek’s disease virus (GaHV-2) is an "-herpesvirus that induces T-cell lymphoma in chickens. In this study, we have shown that some pri-miRNAs, which are specific of miR-M4, -M11, M31 et -M1, initiated at dispersed transcription start sites. They are located in internal positions from previously described pri-miRNAs but upstream sequences lack promoter activity, indicated a potential regulation by the upstream prmiR-M9M4, characterised during this study, or the prMeq. The 7.5 kbp gene of the ERL (Edited Repeat Long) lncRNA, which is alternatively spliced et antisense of these pri-miRNAs was defined. An extensive A-to-G hyperediting of it sequence was observed strongly linked to the lytic phase, indicated a functional repression during this phase. We showed that, like the human one, the chicken ADAR1 expression was positively controlled by the IFN response pathway et negatively by the suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1). Like the human et murine miR-155-5p, the chicken gga-miR-155-5p et the GaHV-2 analog mdv1-miR-M4-5p deregulate this pathway by targeting et repressing expression of SOCS1, leading to the upregulation of ADAR1.

Les cellules cancéreuses sont capables de réactiver la transition Epithélio-Mésenchymateuse (EMT), mécanisme embryonnaire, pour acquérir une mobilité et une capacité de dédifférenciation. L'EMT conduit à une reprogrammation génétique avec la réactivation d'inducteurs de l'EMT, qui sont en majorité des facteurs de transcription (EMT-TF), et conduit à l'inhibition de miARN. Par ailleurs des stress oncogéniques sont essentiels à la progression tumorale. Le but de mon projet de thèse était de comprendre comment les événements de reprogrammation génétique survenant au cours de l'EMT coopèrent avec des stress oncogéniques dans la transformation tumorale mammaire.Premièrement, un criblage basé sur la coopération oncogénique en soft agar assay, entre les EMT-TFs et les stress oncogénique a été réalisé. Suite à une analyse bioinformatique, différentes signatures d'EMT-TF associés à un stress oncogénique ont été identifiées. Ainsi, par exemple, l'expression de l'EMT-TF Zeb1 et l'EMT-TF GSC sont associés à la délétion du gène suppresseur de tumeur PTEN pour transformer des cellules mammaires immortalisées. Une analyse en immuno-histochimie sur un set de 558 tumeurs du sein triple négatives a validé in vivo la présence d'une corrélation entre l'expression de GSC et l'expression de PTEN. Cependant cette association semble être plus complexe. En effet, l'expression de GSC est négativement associée à l'expression nucléaire de PTEN tandis qu'elle est positivement associée à l'expression de PTEN cytoplasmique. Enfin une analyse sur des métadonnées publiques de cancers telles que le TCGA ou le METABRIC est en cours pour valider ces signatures in vitro et plus largement pour déterminer comment l'EMT ou les signatures associées aux EMT-TF se corrèlent avec les voies oncogéniques classiques. Deuxièmement, une analyse in silico à partir d'algorithmes prédictifs de cibles de miARN, a été réalisée pour sélectionner les miARN capables d'inhiber l'expression de plusieurs EMT-TF. Deux miARN (miR-495 et 590-3p) ont été identifiés ciblant plusieurs membres des 4 principales familles d'EMT-TF (FoxC, Snail, bHLH et ZEB). Des tests in vitro ont été réalisés pour valider ces régulations identifiant Slug comme une cible de miR-590-3p. De plus, l'expression de ces miARN dans des lignées cellulaires mammaires est négativement associée à l'expression des EMT-TF et des marqueurs de l'EMT. Un traitement au TGF, inducteur de l'EMT, diminue leur expression, signifiant potentiellement que ces miARN peuvent négativement réguler l'EMT. En parallèle, plusieurs EMT-TF sont capables de réprimer l'expression de miR-590-3p, agissant directement sur son promoteur, créant ainsi des boucles de régulation. Des études fonctionnelles utilisant des vecteurs d'expression stable de miR-590-3p sembleraient montrer un rôle secondaire de ce miARN dans la régulation de l'EMT car mir-590-3p dérégule des marqueurs secondaires de l'EMT comme la N-cadhérine. Des études de restauration de fonctions sont envisagées pour déterminer quelle est l'importance de ces boucles de régulation dans la progression tumorale mammaire. Plus largement, l'expression des miARN identifiés va être corrélée avec les signatures associées aux EMT-TF et aux voies oncogéniques classiques pour déterminer le lien entre ces trois composants dans la tumorigenèse mammaire. Mes travaux de thèse ont montré qu'il existait un intéractome entre des inducteurs de l'EMT, des stress oncogéniques et des miARNs au cours de la transformation mammaire humaine / Cancer cells are able to reactivate the Epithelio-Mesenchymal Transition (EMT), an embryonic mechanism, to acquire mobility and dedifferentiation capacities. EMT leads to a genetic reprogramming with the reactivation of EMT inductors, mainly transcription factors (EMT-TF) and the inhibition of miRNA. Otherwise, oncogenic stresses are essentials to tumor progression. The aim of my thesis project was to have a better understanding about the cooperation between events of genetic reprogramming occurring during EMT and oncogenic stresses during mammary tumor transformation. First, a screening based on oncogenic cooperation in soft agar assay, between EMT-TFs and oncogenic stresses was performed. Following a bioinformatics analysis, different EMT-TFs signatures associated with an oncogenic stress were identified. Thus, for example, the expression of EMT-TF ZEB1 and GSC were associated with the deletion of tumor suppressor gene PTEN to transform immortalized mammary epithelial cells. An immunohistochemistry analysis on a set of 558 triple negative breast cancers validated in vivo the presence of a correlation between the expressions of GSC and PTEN. However, this association seems to be more complex. Indeed, the expression of GSC is negatively associated with the nuclear expression of PTEN while it’s positively associated with the cytoplasmic expression of PTEN. Finally, an analysis of public metadata on cancer samples as TCGA or METABRIC is ongoing to validate these in vitro signatures and wider to determine how EMT or EMT-TFs associated signatures correlate with classical oncogenic pathways.Secondly, an in silico analysis, from predictive algorithms of miRNA targets, was performed to select miRNA able to inhibit the expression of several EMT-TFs. Two miRNA (miR-495 and miR-590-3p) were identified targeting several members of four principal’s families of EMT-TFs (FOXC, Snail, bHLH and ZEB). In vitro tests were realized to validate these regulations identifying Slug as a target of miR-590-3p. Moreover, these miRNAs expression in mammary cell lines is negatively correlated with EMT-TFs expression and EMT markers. A treatment with TGF-, a major EMT inductor, decreases their expression, potentially meaning that these miRNA can negatively regulate EMT. In parallel, several EMT-TFs are able to repress the expression of miR-590-3p, acting directly on its promotor, thus creating feedback loops. Functional studies using stable expression vector of miR-590-3p suggest a secondary role of this miRNA in the regulation of EMT because miR-590-3p deregulates EMT secondary markers as N-Cadherin. Functions restauration studies are planned to determine how important these feedback loops in mammary tumor progression are. To open the project, expression of these identified miRNA will be correlated with EMT-TF associated signatures and with classical oncogenic pathways to determine the link between these three components in mammary tumorigenesis. My thesis works are shown that there is an interactome between EMT inductors, oncogenic stresses and miRNA during human mammary transformation

Le rétrovirus HTLV-1 (Human T-cell Leukemia virus type 1) est l'agent étiologique de la leucémie T de l'adulte (ATLL) et de maladies inflammatoires. Il infecte principalement les lymphocytes T-CD4+ et T-CD8+, et se réplique essentiellement via l'expansion clonale de sa cellule hôte selon deux mécanismes distincts : HTLV-1 induit une résistance à l'apoptose des cellules T-CD8+ alors qu'il favorise la prolifération des cellules T-CD4+. Au stade chronique de l'infection, en comparaison à leur contreparties T-CD8+, les cellules T-CD4+ infectées non transformées présentent des caractéristiques pré-leucémiques telles que des anormalités génomiques et des défauts d'activation de la télomérase, ce qui explique vraisemblablement pourquoi les cellules d'ATLL sont régulièrement de phénotype T-CD4+. L'infection par HTLV-1 s'accompagne de reprogrammations drastiques du transcriptome cellulaire. Parmi elles, les modifications d'expression de micro-ARN (miARN). Les miARN sont de petits ARN non-codants qui contrôlent négativement la traduction des ARNm, et qui ont été récemment mis en évidence dans les cellules transformées par le virus, et semblent participer au maintien du phénotype tumoral. Ces données posent la question de l'origine de ces perturbations et de leurs implications dans les processus d'expansion clonale et d'initiation de la transformation des cellules infectées. Pour adresser cette question, nous avons réalisé une étude intégrée de l'expression des miARN et des ARNm de cellules T, issues de patients infectés sans malignité / Human T-cell leukemia virus type 1 (HTLV-1) is associated with adult T-cell leukemia / lymphoma (ATLL) hat regularly occurs after a prolonged period of viral latency. In vivo, HTLV-1 replication relies on the clonal expansion of its host CD4+ and CD8+ T-cells, yet the virus causes adult T-cell leukemia / lymphoma (ATLL) that is regularly of the CD4+ phenotype. Infected cells express Tax and HBZ viral oncoproteins. Tax is mainly expressed in untransformed cells, where it promotes cell proliferation, genetic instability, and miRNA dysregulation, whereas HBZ is expressed in both untransformed and malignant T-cells where it contributes to promote cell proliferation and to silence virus expression. Here, we show that an HBZ / miRNA axis promotes cell proliferation and genetic instability. MicroRNAs (miRNAs) are evolutionarily conserved, small (~21 nucleotides), noncoding RNAs that are encoded within the genomes of almost all eukaryotes from plants to mammals. In general, miRNAs, especially in animals, post-transcriptionally regulate protein synthesis by base pairing to partially complementary sequences in the 3’ untranslated regions (UTRs) of target mRNAs. Furthermore, whereas human lymphocyte subsets are known to possess specific miRNA signatures involved in T-cell differentiation and activation, little is known about the role of miRNA dysregulation in the clonal expansion of untransformed, infected CD4+ and CD8+ T-cells in vivo, including its role, if any, in viral persistence, inflammation, genetic instability, and early leukemogenesis. To our knowledge, no study to date has assessed the effects of HBZ on the biogenesis and activity of miRNAs. In order to assess the effect of HTLV-1 infection on the miRNA expression profiles of host cells in vivo, we performed an integrated analysis of miRNA- and mRNA-expression profiles of cloned CD4+ and CD8+ T-cells derived from infected individuals without malignancy