Le but de cette thèse était d’identifier de nouveaux substrats au complexe FANC Core,déficient dans l’Anémie de Fanconi, une pathologie génétique rare. Cette maladie estcaractérisée par un phénotype hétérogène associant une pancytopénie à des malformationscongénitales et une prédisposition accrues aux leucémies myéloïdes aigues.L’anémie de Fanconi est causée par la mutation biallélique dans un des seize gènesFANC. Les protéines produites par ces gènes participent à une même voie moléculaireimpliquée dans la signalisation des dommages de l’ADN. Huit de ces protéines forment lecomplexe FANC Core, une E3 ubiquitine ligase, dont les seuls substrats à ce jour sontFANCD2 et FANCI.Dans le but d’identifier de nouveaux substrats du complexe FANC Core, j’ai réalisé uneanalyse protéomique après immunoprécipitation des peptides modifiés par l’ubiquitine ou parles ubiquitin-like NEDD8 et ISG15. Cette expérience a été faite dans des cellules déficientespour la voie FANC, mutées sur les gène FANCA ou FANCC et comparée à des cellulescorrigées par l’expression de ces gènes.Cette analyse révèle que FANCD2 et FANCI sont les seules cibles du complexe FANCCore en réponse à des dommages de l’ADN.Néanmoins, je montre l’existence d’autres protéines qui sont modifiées d’une manièreFANCA dépendante. Ces protéines sont pour la grande majorité des protéines membranairesou associées aux membranes cytoplasmiques. Parmi celles-ci, j’ai pu déterminer que lerécepteur aux chimiokines, CXCR5, était modifié d’une manière FANCA dépendante parl’ubiquitin-like NEDD8. Cette modification impacte sur la localisation de la protéine à lamembrane et à des conséquences sur la migration des cellules.J’ai aussi montré que FANCA participe d’une manière similaire à la régulation de lalocalisation membranaire d’autres protéines comme APLP2.Ainsi, il est proposé par ce travail un rôle de la protéine FANCA en dehors du complexeFANC Core et en dehors de la réparation des dommages à l’ADN. Comment la protéineFANCA participe à la régulation du trafic des protéines membranaires reste un point nonrésolu à ce jour. / The aim of this thesis was to find new substrates of the E3-ubiquitin ligase activity of theFANC Core complex, mutated in the rare genetic disorder Fanconi Anemia. This disease ischaracterized by bone marrow failure, developmental abnormalities and predisposition tocancer. Eight of the 16 known FANC proteins participate in the FANCcore nuclear complex,which has E3 ubiquitin-ligase activity and monoubiquitinates FANCD2 and FANCI inresponse to replication stress.In this thesis, I used mass spectrometry to compare cellular extracts from FANC Corecomplex deficient FA-A and FA-C cells to their ectopically corrected counterparts after agenotoxic stress.FANCD2 and FANCI appear to be the only true direct targets of the FANCcore complex.However, I also identified other proteins that undergo post-translational modifications throughFANCA- or FANCC-specific direct or indirect mechanisms that are independent of theFANCcore complex. The majority of these potential FANCA or FANCC target proteinslocalize to the cell membrane.Finally, I demonstrated that (a) the chemokine receptor CXCR5 is a neddylated protein; (b)FANCA, surprisingly, appears to modulate CXCR5 neddylation through a currently unknownmechanism; (c) CXCR5 neddylation is involved in the targeting of this receptor to the cellmembrane; and (d) CXCR5 neddylation stimulates cell migration/motility.I also confirmed that the role of FANCA in neddylation is not restrict to CXCR5 but also to,at least, one other protein, APLP2.My work has uncovered a new signaling pathway that is potentially involved in the rarehuman syndrome Fanconi Anemia and in cell motility and has highlighted a potential newfunction for the FANCA protein independant of the FANC Core complex and of a genotoxicstress.

Les métaux sont indispensables à la vie cellulaire car ils sont constitutifs des protéines. Les ions Ni, font partie intégrante des hydrogénases, enzymes primordiales pour le métabolisme énergétique. Paradoxalement, en excès, les métaux deviennent toxiques pour la cellule. Les bactéries luttent contre cette toxicité en produisant des systèmes de résistance ou d’adaptation. Les cellules procaryotes peuvent équilibrer les teneurs en métaux en contrôlant leur entrée ou leur efflux grâce à la biogenèse de transporteurs spécifiques. L’objectif de ces travaux de thèse a consisté à comprendre les mécanismes principaux permettant à la bactérie modèle Escherichia coli de s’adapter à de fortes variations en ions métalliques, en prenant comme modèle un stress provoqué par un excès d’ions Ni. Afin d’appréhender l’ensemble de la réponse cellulaire, l’effet de ce stress a été évalué sur l’expression de l’ensemble des gènes d’E. coli par des approches de transcriptomique couplées à une validation fonctionnelle. L’excès d’ions Ni induit le système d’efflux RcnRAB. En plus de la pompe d’efflux RcnA, ce système comporte une protéine périplasmique, RcnB, qui module le trafic des ions Ni ou Co via RcnA. Ces travaux ont montré que RcnB n’interagit pas avec les ions Ni ou Co mais de façon inattendue avec les ions Cu, définissant une nouvelle classe de cupro-protéines. Nous montrons que si RcnB n’intervient pas dans le contrôle de l’homéostasie du Cu, l’interaction avec ces ions est essentielle à sa fonction dans la modulation de l’efflux des ions Ni et Co. Ces résultats suggèrent des connexions entre les différents systèmes de maintien des homéostasies métalliques. Les résultats d’analyse transcriptomique montrent une forte modulation de l’expression des gènes impliqués dans les homéostasies du Cu et du Fe en présence d’un excès d’ions Ni, corrélée à une augmentation cellulaire de leur teneur mesurée par spectrométrie plasma. Ces métaux sont responsables de la production d’espèces réactives oxygénées entraînant de sérieux dégâts cellulaires, une des cibles privilégiée étant l’ADN. Nous montrons que les ions Ni ne provoquent pas de cassures de l’ADN et n’ont pas d’effet mutagène, par contre ils provoquent une modification importante de l’état de repliement de l’ADN. Nous proposons que ce relâchement de l’ADN soit dû à l’induction indirecte d’un stress oxydant. Ces travaux ont aboutis à l’identification du premier système de transport spécifique des ions Ni à travers la membrane externe chez E. coli. En résumé, un excès d’ions Ni affecte les systèmes spécifiques d’entrée et d’efflux des ions métalliques troublant les teneurs intracellulaires des autres métaux comme le Cu et le Fe. Ces métaux sont en partie responsables de la production de ROS létaux pour les cellules bactériennes. L’excès de Ni va induire une profonde reprogrammation génétique entraînant des changements physiologiques multifactoriels importants pour la survie bactérienne dans ces conditions de stress. / Metals are necessary components of all living cells because they are constitutive of many essential proteins. Nickel, for example, is required for hydrogenase activity, which is essential for the energetic metabolism. However, metals become toxic when present in excess. Prokaryotes can overcome this toxicity by using several systems of resistance or adaptation. Import systems must be repressed whereas export pathways activated. This work consists in bringing out the principal strategies established by Escherichia coli for accommodating a stress caused by an excess of Ni ions. In order to understand the cellular response, the effect of nickel stress has been evaluated in E. coli by a transcriptomic approach coupled to functional validation. Excess Ni induces the biosynthesis of the efflux system RcnRAB. In addition to the RcnA efflux pump, this system contains a periplasmic protein called RcnB. This protein modulates Ni and Co traffic. RcnB displayed no Ni or Co binding capacity but was shown to bing Cu ions. RcnB was characterized as a new family of cupro-protein. We showed that RcnB is not involved in the control of Cu homeostasis but that Cu binding is essential for its Ni and Co efflux function. Our results suggest connections between different systems of metals homeostasis. Indeed, RNA-Seq data analysis revealed that exposure to Ni induces strong variations of the expression of genes involved in Cu and Fe homeostasis. Our results correlated with an increase of intracellular Cu and Fe pools as assayed by plasma spectrometry. Both metals are involved in reactive oxygen species (ROS) production and generate serious cell damages, targeting DNA for example. We showed that Ni ions do not trigger DNA breakage and are not mutagenic. On the other hand, Ni stress has a strong effect on DNA folding. We propose that excess Ni causes DNA relaxation by the indirect induction of oxidative stress. Furthermore, we identified the first transport system specific for Ni ions localized in the outer membrane. This system, composed of YddA and YddB, allows the transfer of Ni ions accross the two membranes. The genes encoding these proteins are expressed in conditions evocative of a biofilm lifestyle. Moreover, this work showed that Ni stress promotes biofilm growth instead of a planktonic one. Indeed, in the presence of an excess of Ni ions, genes encoding flagella are down regulated whereas genes encoding adherence structures are up regulated. To conclude, an excess of Ni ions affects specific metals import and efflux systems unbalancing intracellular Fe and Cu contents. These metals in turn generate ROS that are toxic for the bacterial cells. Ni stress induces large transcriptomic modifications causing major physiological changes important for the survival of the bacteria.