Le bourgeon de membre est, dès son émergence dans le flanc de l'embryon, divisé en deux domaines distincts, l'un antérieur, l'autre postérieur. Nous analysons le rôle des gènes Msx dans cette polarisation. Chez la souris, les gènes Msx constituent une petite famille multigénique comprenant Msx1 et Msx2: ces gènes codent pour des facteurs de transcriptions à homéodomaine. Les souris mutantes pour Msx1 et Msx2 présentent également une surcroissance de la région antérieure du bourgeon de membre, associée à la perte d'un domaine apoptotique, qui conduit à des polydactylies antérieures. La projet vise à élucider les mécanismes par lesquels les Msx agissent sur la morphogenèse de cette région du membre. Au cours de cette investigation, nous avons fait d'intéressantes observations qui indiquent que les Msx interagissent avec Gli3, et nous avons obtenu d'intéressants résultats expérimentaux par co-immunoprécipitation des Msx et de Gli3 (co-IP) dans des cellules en culture transfectées, et par test de ligation de proximité (PLA) sur le bourgeon de membre in situ. La stratégie repose aussi sur l'analyse différentielle des transcriptome d'embryons doubles mutants pour Msx1 et Msx2 et d'embryons normaux, de façon à identifier les cibles qu'ils peuvent avoir en commun avec Gli3, ces dernières étant déjà décrites. Ces modèles devraient permettre de corréler le niveau d'apoptose avec la surcroissance du bourgeon et la polydactylie qui en résulte, apportant une importante contribution aux mécanismes de la morphogenèse qui sont encore très mal compris. / The vertebrate limb is a paradigmatic model for morphogenesis. The anteroposterior (AP) growth and patterning of the limb bud rely on an intricate regulatory genetic network involving many genetic players such Shh and Gli3. Shh is produced in the posterior region of the limb mesoderm and acts as a morphogen along the AP axis. It regulates both digit number and identity of different AP positions. As the main function of Shh is to prevent proteolysis of Gli3FL into Gli3R, Gli3R concentrates anteriorly which is also where apoptosis takes place. In the mouse, paradoxically, despite a quasi-symmetrical expression profile, Msx1/2 null mutants show systematic anterior defects with an overgrowth in the anterior limb domain, resulting in anterior polydactyly. Both Gli3 and Msx mutant limb defects are concentrated anteriorly in a similar fashion suggesting an interaction between these genes and a possible role of this interaction in AP patterning in the limb bud as well as dysregulation of apoptosis. Indeed, we demonstrate interactions between Msx and Gli3 genes and even proteins. Mutations of Msx and Gli3 result in anterior polydactylous phenotypes and a similar loss of anterior apoptosis. This morphological analysis is associated with a search for common Gli3 and Msx transcriptional targets and partners in an attempt to link gene activity with changes in cell physiology that underlie morphogenesis. We have performed a differential transcriptome (RNA-Seq) on whole limb buds of Msx1-/-Msx2 narrowing down on a number of potential common targets of Gli3 and Msx. We demonstrate that Msx and Gli3 work together in regulating the AP axis of limb development, independent of Shh.

Parmi les processus fondamentaux qui ont lieu pendant le développement d'un organisme, la morphogenèse est un des plus complexes. De nombreuses études expérimentales ont contribué à mieux comprendre les mécanismes morphogénétiques dans les organismes vivants. Cependant peu de modèles mathématiques ont été proposés afin d'étudier la morphogenèse dans les tissus vivants. Dans ce contexte, la thèse se propose de développer de nouveaux modèles mathématiques pour étudier les changements de forme dans les tissus mous tubulaires. L'approche adoptée est macroscopique où le tissu biologique est considéré comme un milieu continu déformable. L'hypothèse principale sur laquelle se basent les modèles proposés est la suivante: pendant les processus de croissance et remodelage, des contraintes résiduelles peuvent s'accumuler dans le tissu et, une fois une valeur critique dépassée, le mener à un changement morphologique sous la forme d'une instabilité élastique. Pour cela, les modèles développés intègrent les théories modernes de croissance et remodelage, dans le cadre de la thermomécanique des systèmes ouverts. Ensuite, l'analyse de stabilité linéaire permet de calculer les seuils et modes de l'instabilité élastique en utilisant la méthode des déformations incrémentales superposées aux déformations finies. L'ensemble de ces techniques (théorie morpho-élastique) est utilisé dans cette thèse afin de modéliser deux différents processus morphogénétiques ayant lieu dans les tissus mous tubulaires : la formation d'une variété des formes dans le système gastro-intestinal et le flambage hélicoïdal dans les organes tubulaires avec précontraintes. / Among the fundamental processes involved in the development of an organism, morphogenesis is one of the most complex. During the past centuries, an amount of experimental studies have improved our actual knowledge of the mechanisms which drive many morphogenetic processes in living organisms. Only recently, experiments have been complemented with mathematical modeling as a tool for proving novel insights on morphogenesis in soft tissues. In this context, this thesis aims at developing new mathematical models for the formation of patterns and forms in soft tubular organs. A macroscopic approach is adopted, where the tissue is considered as a continuum body undergoing growth and remodeling. The main idea behind the proposed models is that during growth and remodeling, residual stresses can arise and once they exceed a critical value, an elastic instability can occur in the tissue and lead to a morphological change. Therefore, the morphoelastic models are developed integrating the modern theories of growth and remodeling within the framework of the thermo-mechanics of open systems. The occurrence of the elastic instability is investigated using the method of incremental deformations superposed on finite deformations. The critical thresholds for the onset of the instability are determined together with the modes of the associated instability pattern. The morphoelastic theory is applied to the modeling of different morphogenetic processes occurring in soft tubular organs and gives useful insights in two interesting problems: the formation of the wide range of patterns in the gastro-intestinal system and the occurrence of torsional instabilities in pre-stressed tubular organs.

La structure polygonale des épithéliums mono-stratifiés exerce une certaine fascination sur les biologistes depuis les observations originales par Robert Hooke en 1665. Cependant, il est difficile d‘expliquer comment la stabilité de la morphogenèse est atteinte, i.e. comment les structures polygonales maintiennent la régularité au sein d'un individu, entre les individus et au sein des phylums. Dans ces travaux, nous introduisons une nouvelle mesure quantitative de la stabilité de la morphogenèse entre individus appelée l'homéostasie topologique. Nous démontrons que les épithéliums non-prolifératifs, formés par un processus d'accrétion, sont plus stables que les épithéliums prolifératifs. Dans le contexte de prolifération, l'homéostasie topologique dépend du rapport apoptose/mitose comme en témoigne le modèle Drosophila où l'homéostasie épithéliale diminue drastiquement quand l'apoptose est inhibée dans les disques imaginaux. Ainsi, l'apoptose agit comme un régulateur positif dans la canalisation de la stabilité de la morphogenèse. En outre, des simulations numériques reproduisant la morphogenèse épithéliale, basées sur la physique des milieux divisés, décrivent comment les mécanismes d'accrétion dans les épithéliums non prolifératifs et l'apoptose dans les épithéliums prolifératifs sont des moyens efficaces pour parvenir à la stabilité morphogénétique. / The polygonal structure of mono-stratified epithelia exerts a unique fascination among biologists since the original observations of Robert Hooke in 1665. However, it is always unclear how the stability of morphogenesis is achieved, i.e., how these polygonal structures maintain regularity among individual, between individuals and among all phyla, and among individuals for each tissue within each species. Here, we introduce a new and quantitative measure of the level of morphologic stability between individuals, referred to as topological homeostasis. We demonstrated that non-proliferative epithelia, formed by an accretion process, are significantly more regularly stabilized than proliferative ones. In proliferative context, topological homeostasis directly depends on the apoptosis/mitosis ratio, as evidenced in the Drosophila imaginal disc model, where topological homeostasis drastically drops down when apoptosis is inhibited. Apoptosis therefore acts as an unexpected positive regulator in the canalization of morphogenetic stability. In addition, numerical simulations of epithelial morphogenesis, based on the physics of devided media, described how accretion mechanisms in non-proliferative epithelia, and, apoptosis in proliferative ones, are efficient means to achieve morphogenetic stability.

(I) J'ai étudié les mécanismes contrôlant la congression des noyaux pendant la conjugaison de la levure S. pombe. A l'aide d'imagerie à long terme basée sur la microfluidique, j'ai mesuré la durée précise de la congression nucléaire et démontré que deux moteurs moléculaires des MTs, la dynéine et la kinésine-14 Klp2 contribuent à ce processus, dans des voies parallèles. La dynéine s’associe aux SPBs. Son niveau au SPB dépend de la chaine légère intermédiaire Dli1 qui pourrait potentiellement stabiliser le complexe dynéine et est requise pour la congression. Klp2 se localise sur les MTs. La localisation différentielle des deux moteurs suggère des rôles distincts pour tirer les noyaux l'un vers l'autre. Klp2 pourrait induire le glissement de MTs antiparallèles émanant des SPBs, alors que la dynéine localisée au SPB pourrait tirer sur des MTs émanant du SPB opposé.(II) J'ai caractérisé un nouveau facteur morphogénétique, l’AAA+-ATPase Knk1, qui promeut la croissance linéaire chez S. pombe. L’absence de Knk1 provoque la formation d’un coude à proximité des extrémités cellulaires. Ce défaut ne résulte pas de défauts des MTs, qui participent à la linéarité de la croissance. Knk1 se localise aux extrémités de la cellule indépendamment des MTs et des câbles d’actine. Cette localisation requiert son N-terminus et est renforcée quand le domaine ATPase C-terminal lie l’ATP. La concentration de Knk1 aux extrémités est aussi contrôlée par Sla2 et Cdc42, de manière anti-correlée, et indépendamment de l’endocytose. Enfin, Knk1 oscille périodiquement entre les deux extrémités, indépendamment des oscillations de Cdc42, suggérant l'existence d'au moins deux systèmes oscillatoires séparés. / (I) I studied the molecular mechanisms underlying nuclear congression during fission yeast conjugation. Using microfluidic-based long-term imaging, I defined the precise timing of nuclear congression compared to cell mating and found that two MT molecular motors, dynein and the kinesin-14 Klp2 promote nuclear congression in parallel pathways. Dynein associates with SPBs. Dynein level at SPBs is controlled by the light intermediate chain Dli1 that may promote stabilization of the dynein complex and is essential for dynein-dependent nuclear congression, while dynactin is surprisingly not required for this process. Klp2 localizes along MTs. These differential localization patterns suggest distinct roles for the two motors in pulling the nuclei together: Klp2 may slide anti-parallel MTs emanating from the SPBs, while dynein at the SPB may pull on MTs emanating from the opposite SPB.(II) I characterized a novel morphogenetic factor, the AAA+-ATPase Knk1, supporting linear growth in fission yeast. knk1Δ cells display a kink close to cell tips, a unique shape phenotype that is neither caused by defects in behavior of MTs that promote linear extension. Knk1 localizes to cell tip independently of MTs and actin cables. This localization is mediated by Knk1 N-terminus and enhanced upon ATP binding to Knk1 C-terminal ATPase domain. Knk1 tip levels are enhanced in a sla2 or cdc42, independently of Sla2 role in endocytosis. Finally, Knk1 oscillates between the two cell tips in an anti-correlated periodic manner possibly uncoupled from Cdc42 oscillations suggesting the existence of at least two separated oscillatory systems contributing to fission yeast morphogenesis.

La constriction apicale des cellules du mésoderme et l'intercalation des cellules de l'ectoderme sont contrôlées par des réseaux contractiles d'acto-myosine dans l'embryon de Drosophile. Le niveau d'activation et la polarisation du cytosquelette d'acto-myosine détermine la nature des déformations cellulaires observées. Nous montrons que le GPCR Smog et les protéines G (Gα,Gβγ) en aval, activent la signalisation Rho1 et donc la Myosine-II dans les deux tissus. Dans l'ectoderme, Gα12/13 active Rho1 à la membrane apicale (aussi appelé compartiment médio-apical) tandis que les sous-unités Gβ13F-Gγ1 activent Rho1 en médio-apical et aux jonctions cellulaires. Les mécanismes contrôlant l’activation polarisée de Rho1 dans ce tissu demeurent incompris. Nous montrons ici que deux RhoGEFs, RhoGEF2 et une nouvelle RhoGEF Wireless/p114RhoGEF, activent Rho1 sous le contrôle des protéines G dans l’ectoderme. RhoGEF2 stimule Rho1 en médio-apical sous la dépendance de Gα12/13 alors que Wireless/p114RhoGEF contrôle l’activité de Rho1 aux jonctions avec Gβ13F-Gγ1. RhoGEF2 est présente aux jonctions et en médio-apical tandis que Wireless/p114RhoGEF est uniquement jonctionnelle où elle est recrutée par Gβ13F-Gγ1. Pour finir, Wireless/p114RhoGEF est absente des jonctions dans les cellules du mésoderme. En résumé, des GPCRs contrôlent l’activité spatio-temporelle de Rho1 au moyen de deux modules régulatoires dans l’ectoderme. Les protéines G transduisent le signal en recrutant et en activant deux RhoGEFs complémentaires en médio-apical et aux jonctions. Une variation dans la nature des GPCRs, protéines G ou des RhoGEFs détermine le contrôle tissu-spécifique de Rho1 au cours de la morphogenèse. / Cell apical constriction in the mesoderm and cell intercalation in the ectoderm are controlled by contractile actomyosin networks in the developing Drosophila embryo. The extent of both actomyosin activation and polarization determines the nature of these cell deformations. We find that the GPCR Smog and the downstream G proteins (Gα,Gβγ) activate Rho1 signaling and thereby myosin-II in both tissues. In the ectoderm, Gα12/13 activates Rho1 at the apical membrane (also called medial-apical compartment) while Gβ13F-Gγ1 subunits promote Rho1 activity at the apical membrane and at cell junctions. How such a polarized activation of Rho1 is achieved remains unclear. Here, we show that two RhoGEFs, RhoGEF2 and a previously uncharacterized RhoGEF Wireless/p114RhoGEF, control Rho1 activity downstream of G proteins in the ectoderm. RhoGEF2 activates medial-apical Rho1 under control of Gα12/13 and Wireless/p114RhoGEF is required to mediate Gβ13F-Gγ1-dependent activation of Rho1 at junctions. RhoGEF2 is present both at junctions and at the apical membrane. In contrast, Wireless/p114RhoGEF only localizes at junctions together with Gβ13F-Gγ1 which recruit the GEF. Finally, we show that Wireless/p114RhoGEF is absent from junctions in the mesoderm. Collectively, GPCRs shape Rho1 activity through distinct biochemical modules in the ectoderm. Heterotrimeric G proteins transduce the signal by recruiting and activating two complementary RhoGEFs apically and at junctions. Variation in type of GPCRs, G proteins or RhoGEFs underlie the tissue-specific control of Rho1 signaling during morphogenesis.

Chez le xénope, le pronéphros constitue le rein fonctionnel du têtard. Le sang est filtré par le glomus et l'urine est modifiée lors de son transit dans le tubule. Au cours de ma thèse, nous avons analysé l'expression des quatre membres de la famille pou3f au cours du développement embryonnaire chez le xénope. Nous avons montré que leur expression neurale, otique ou encore épidermique est conservée entre le xénope et la souris, de même que l'expression rénale de pou3f3. Nous avons également mis en évidence une expression pronéphrique de pou3f4. Nous avons ensuite analysé le rôle de Pou3f4 au cours du développement du pronéphros. La perte de fonction de Pou3f4 entraine des défauts de différenciation terminale du tubule intermédiaire et distal. Sa surexpression aboutit au contraire à une augmentation de l'expression des marqueurs de différenciation slc12a1 et clcnkb1. Les morphants Pou3f4 présentent aussi des défauts de morphogenèse du tubule intermédiaire caractérisés par des circonvolutions réduites. Nos résultats montrent que Pou3f4 contrôle l'expression de l'ephrine efnA3 dans le tubule pronéphrique. La perte de fonction d'EfnA3 conduit à des défauts de morphogenèse du tubule, suggérant que Pou3f4, par la régulation de l'expression d'efnA3, est impliqué dans les mouvements cellulaires nécessaires à l'élongation antérieure du tubule. Enfin, nous avons observé que pou3f3 et pou3f4 ne se régulent pas l'un de l'autre. Nous avons en revanche mis en évidence une redondance fonctionnelle de ces gènes dans la morphogenèse et la différenciation du tubule puisque la perte de fonction combinée de Pou3f3 et Pou3f4 entraine un phénotype plus sévère que chaque simple perte de fonction. / In Xenopus, pronephros is the functional kidney at tadpole stage. The blood is filtrated by the glomus and the urine is modifed all along the tubule. Pou3f3 is required for intermediate and distal tubule formation in mouse. During my PhD, we have analyzed the expression of the four pou3f genes during Xenopus embryonic development. We found that neural, otic, or epidermic expression of the various pou3f genes is conserved between Xenopus and mouse. Pou3f3 expression in the pronephros is similar to that observed in mouse. We futher showed for the first time pou3f4 expression in the developping kidney. Then, we analyzed the role of Pou3f4 during pronephros development. Pou3f4 depletion inhibits the expression of terminal differentiation marker genes in the intermediate and distal tubule. Pou3f4 upregulates the expression of slc12a1 and clcnkb1 in the tubule. Moreoer, we found that Pou3f4 loss of function leads to intermediate tubule morphogenesis defects. While ephrin signaling pathway is largely described as playing crucial role in cellular movement, Pou3f4 controls efnA3 expression in the intermediate and distal tubule. EfnA3 depletion phenocopies Pou3f4 loss of function, suggesting that Pou3f4, by regulationg efnA3 expression, is implicated in cell movements necessary for anterior elongation of the tubule. Finally, we find that pou3f3 and pou3f4 do not regulate each other expression. However, they act redundantly in pronephros development since the combined Pou3f3 and Pou3f4 loss of function results in a more severe phenotype than each loss of function alone.

Les plantes croissent de manière continue tout au long de leur vie. Elles sont notamment capablesde produire de nouveaux axes de croissance, ce qui nécessite la mise place d’une zone frontière, induitepar l’expression des facteurs de transcription CUP-SHAPED COTYLEDON 1-3 (CUC). Au cours de mathèse, j’ai utilisé les dents formées à la marge des feuilles chez Arabidopsis thaliana comme un modèlepour mieux comprendre le rôle du réseau régulateur centré sur les gènes CUC au cours de lamorphogenèse.La première partie de mon travail a consisté en l’étude des processus en aval de CUC2, le principalrégulateur de la formation des dents. Grâce à l’utilisation d’un système d’expression inductible pour CUC2combiné à des analyses morphométriques et à la quantification de gènes rapporteurs, j’ai montré queCUC2 agit comme un déclencheur primaire et quantitatif de la formation des dents. Plusieurs relaisagissent en aval de CUC2, à des moments et dans des domaines différents, et ensemble permettent à ladent de continuer de croitre.Dans une seconde partie de mon travail, j’ai identifié et caractérisé des régulateurs en amont desgènes CUC. En suivant une approche candidat, j’ai montré que le microARN miR164 et le complexepolycombe PRC2 interagissent et contrôlent finement l’expression de CUC2. De plus, j’ai réalisé un criblesimple hybride en levure suivi d’expériences de validation in planta pour identifier de nouveauxrégulateurs de l’expression des gènes CUC/MIR164. Enfin, j’ai initié une validation fonctionnelle pourcertains de ces nouveaux candidats et montré qu’il s’agit de régulateurs généraux de l’architecture de lapartie aérienne. En décryptant les mécanismes en amont et en aval des gènes CUC, ce travail a permis demettre en évidence de nouveaux aspects de la mise en place des zones frontières et de la manière dont elles régulent l’architecture des plantes. / Throughout their lives, plants are able to produce new axes by differential growth. The formationof such new growth axes depends on the establishment of a boundary domain, which requires the CUPSHAPEDCOTYLEDON 1-3 (CUC) transcription factors. In this work, I used the small outgrowthsformed at the margin of Arabidopsis thaliana leaves as a model to decipher the CUC-centered networkregulating morphogenesis.In the first part of my work, I focused on the events downstream of CUC2, the master regulator ofleaf margin morphogenesis. Using conditional CUC2 expression combined with morphometric analysesand quantification of reporter genes, I showed that CUC2 functions as a primary and quantitative triggerfor morphogenesis. This trigger then acts through multiple relays, which actions spatially and temporallydiffer, and together allow sustained differential growth.In the second part of this work, I identified and characterized upstream regulators of the CUCgenes. In a candidate-based approach, I showed that miR164 and the polycomb complex PRC2 interact totightly control CUC2 expression. Next, I uncovered new potential transcriptional regulators of theCUC/MIR164 genes through a yeast one-hybrid screen followed by an in planta assay. Finally, I initiateda functional study for some of these candidates, which showed that they are general regulators of shootarchitecture. By revealing upstream and downstream components of the CUC-centered network, this workprovides new insights into how boundaries are regulated and how they shape plants.

Les feuilles des plantes sont des organes importants pour la production de biomasse dans la nature car elles sont le siège principal de la photosynthèse, qui permet de transformer la matière minérale en matière organique. Identifier les mécanismes responsables de la morphogenèse, i.e. la genèse de la forme pendant le développement, est donc une question d'intérêt. Pour être analysée, la morphogenèse doit être appréhendée tout au long de la croissance car la forme finale d'une feuille est le résultat de mécanismes coordonnés dans l'espace et le temps. Pour comprendre ce type de processus complexes, la modélisation est une approche de choix. L'objectif de cette thèse était donc de développer des stratégies de quantification et de modélisation de la morphogenèse pour mieux comprendre le développement des feuilles. Pour quantifier la morphogenèse, ma première contribution a été de développer des méthodes pour dater précisément l'apparition des feuilles sur la plante et celle des dentelures sur la marge foliaire, ce qui permet de recaler dans le temps et comparer différentes feuilles en croissance. En calculant les trajectoires de croissance de feuilles moyennes, il est alors possible de préciser où et quand le développement de feuilles peuvent différer, au niveau global ou des dentelures, pendant la croissance. En analysant des feuilles de formes différentes de la plante modèle Arabidopsis thaliana, j'ai ainsi pu montrer que malgré des différences importantes en taille et forme globale, il y a une similarité dans le développement des dentelures. Ces résultats suggèrent qu'il existe des processus identiques qui gouvernent l'apparition et la croissance des dentelures. J'ai ensuite proposé un modèle de développement des feuilles, à partir duquel il est possible de simuler la croissance d'une feuille. Il est basé sur des mécanismes biologiques qui on été identifiés comme étant importants dans la mise en place de la forme. Pour paramétrer le modèle, une approche d'optimisation a été mise au point pour déterminer les paramètres optimaux du modèle. Les résultats obtenus montrent que l'apparition séquentielle des dents ainsi que certains paramètres morphologiques peuvent être bien reproduits par le modèle. / Plant leaves are important for the production of biomass in nature, because they are the main site of photosynthesis, They have various shapes and it has been shown that their morphology influences photosynthesis efficiency. Identifying the mechanisms responsible for morphogenesis, i.e. the genesis of the shape during development, is therefore a matter of interest. To be analyzed, morphogenesis must be apprehended throughout the whole growth because the leaf final form is the result of coordinated mechanisms in space and time. To understand this type of complex processes, modeling is an approach of choice. Consequently, the objective of this thesis was to develop strategies for the quantification and modeling of morphogenesis to better understand leaf development. To quantify morphogenesis, my first contribution was to develop methods to precisely date the appearance of the leaves on the plant, and of the serrations at the leaf margin, allowing to register in time and to compare different growing leaves. Besides, based on mean growth trajectories, it is possible to specify where and when the developments of different leaves differ, at global and serration scales, during growth.By analyzing the development of leaves of the plant model Arabidopsis thaliana that have different shapes, in wild type or in mutants, it has been shown that, despite significant differences in leaf size and shape, there is a similarity in the development of all serrations. These results suggest that there are identical processes that control the appearance and growth of serrations. I proposed two leaf development models, based on biological mechanisms that have been identified, in the literature, as important for the leaf shaping, and also on the quantification of leaf morphogenesis performed in this work. The simulation module, that generates growth trajectories from the model, makes it possible to compare simulated and real developments. To parameterize the model, an optimization approach has been proposed to determine optimal parameters, which minimizes the differences between simulation and real growths. The results showed that the sequential appearance of the teeth as well as important morphological characteristics can be well reproduced by the models.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les gènes Hox codent pour des facteurs de transcription orchestrant l'identité antéro-postérieure du plan corporel des animaux à symétrie bilatérale. La souris Hoxa5-/- a permis de démontrer que ce gène joue un rôle primordial dans la spécification des squelettes axial et appendiculaire, ainsi que dans l'ontogénie de plusieurs organes. À l'aide d'une approche de transgenèse et de délétions successives de la séquence intergénique Hoxa4-Hoxa5, j'ai identifié deux éléments régulateurs responsables de l'expression du gène Hoxa5 dans les systèmes respiratoire et digestif: un fragment d'ADN NcoI-SacI de 163-pb possédant une activité de type activatrice et dirigeant l'expression au niveau du poumon, de l'estomac et de l'intestin, de même qu'un fragment XbaI- BssHII de 259-pb, nécessaire à une expression complète du gène Hoxa5 au niveau du système digestif. Des expériences de retard sur gel (EMSA) et d'immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) m'ont permis de démontrer la liaison du facteur de transcription YY1 à ces deux séquences d'ADN. En mutant ses sites de liaison dans un contexte de transgenèse, j'ai mis en évidence le rôle de YY1 comme activateur transcriptionnel du gène Hoxa5 dans les organes. Il s'agit d'ailleurs d'un des rares exemples où la protéine YY1 ne réprime pas l'expression des gènes Hox. J'ai également appliqué la technique de ChIP pour confirmer que les facteurs de transcription à boîte homéo CDX4 et HOXB9 se lient tous les deux au fragment d'ADN AvrII-Eco47III de 164-pb situé à l'intérieur de l'élément MES. J'ai donc montré que la protéine HOXB9 participe à restreindre caudalement l'expression du gène Hoxa5 au niveau de la prévertèbre 10, supportant ainsi le concept de prévalence postérieure. De plus, j'ai généré deux lignées de souris transgéniques exprimant la recombinase Cre sous le contrôle de deux combinaisons de séquences régulatrices identifiées du gène Hoxa5. Ces lignées ont été caractérisées et fournissent de nouveaux outils utiles pour étudier la fonction de différents gènes dans certains tissus le long de l'axe antéro-postérieur. Enfin, le locus Hoxa5 produit 4 trasncrits de 1.8, 5.0, 9.5 et 11-kb de longueur se chevauchant et pouvant produire une protéine in vitro. Cependant, j'ai démontré que seul le court transcrit de 1.8-kb, correspondant aux deux exons connus du gène Hoxa5, génère une protéine associée à la fonction du gène in vivo. Les différents résultats obtenus seront présentés et discutés. / Hox genes encode transcription factors, which orchestrate bilaterian anteroposterior patterning. Using Hoxa5-/- mice as model, we have demonstrated that this gene plays a key role in axial and appendicular skeletal patterning as well as in the formation of several organs such as the respiratory and digestive tracts. Using a transgenesis approach and successive deletions in the Hoxa4-Hoxa5 intergenic region, I have identified two distinct regulatory elements responsible for Hoxa5 expression in respiratory and digestive tracts: a 163-bp NcoI-SacI DNA fragment having enhancer activity that drives expression in lung, stomach and intestine, and a 259-bp XbaI-BssHII fragment necessary for a complete Hoxa5 digestive tract expression. Electrophoretic mobility shift (EMSA) and chromatin immunoprecipitation (ChIP) assays have demonstrated the capacity of the YY1 transcription factor to bind these two DNA sequences. By mutating its binding sites in a transgenesis context, I have highlighted the transcriptional activator role of the YY1 protein in Hoxa5 organ expression, which is very interesting since few examples of Hox gene activation by YY1 are reported in the literature. I have also generated two transgenic mice lines expressing the Cre recombinase under the control of two combinations of identified regulatory sequences. These lines have been charaterized and provide useful genetic tools to study gene function in specific tissues along the anteroposterior axis. I have also applicate ChIP technology to demonstrate the in vivo binding of CDX4 and HOXB9 homeobox transcription factors to the 164-bp AvrII-Eco47III DNA fragment included in the MES regulatory element. Consequently, I have shown that the HOXB9 protein caudally participates to restrict the Hoxa5 gene expression at the level of prevertebra 10, which supports the posterior prevalence concept. Finaly, the Hoxa5 locus encompasses 4 overlapping transcripts of 1.8, 5.0, 9.5 and 11.0-kb that can produce a HOXA5 protein in an in vitro context. However, I have demonstrated that only the short transcript of 1.8-kb corresponding to the two known Hoxa5 gene exons is transcribed into an in vivo HOXA5 protein associated to the gene function. Data will be presented and discussed.