Le virus T lymphotrope humain de type 1 (HTLV-1, Human T cell Leukemia Virus type 1) est l'agent responsable de la leucémie à cellules T de l'adulte, une prolifération maligne de lymphocytes T CD4+. L'activation constitutive de la voie NF-kB dans les lymphocytes T exprimant la protéine virale Tax s'est révélée primordiale pour la prolifération et la transformation induites par HTLV-1. Selon le modèle classique, Tax agit à deux niveaux de la voie NF-kB. Dans le cytoplasme, Tax active constitutivement le complexe IKK (IKB Kinase) en se liant à sa sous-unité régulatrice NEMO/IKKy. Dans le noyau, Tax interagit directement avec les dimères NF-kB dans des corps nucléaires Tax. L'ubiquitinylation et la SUMOylation de Tax ont été initialement décrites comme nécessaires pour l'activation de la phase cytoplasmique et de la phase nucléaire respectivement. Cependant, les mécanismes régulateurs des modifications post-traductionnelles de Tax restent difficiles à identifier car il n'a pas été possible d'étudier séparément l'ubiquitinylation et la SUMOylation de Tax.Au laboratoire, nous avons généré et caractérisé fonctionnellement un nouveau mutant de Tax qui nous a permis de découpler les rôles de l'ubiquitinylation et de la SUMOylation de Tax. Tax- P79AQ81A est ubiquitinylé de façon quantitativement similaire à Tax mais présente une forte réduction (80%) de SUMOylation. De plus, Tax-P79AQ81A ne forme pas de corps nucléaires. Néanmoins, ces deux défauts ne semblent pas préjudiciables pour la capacité du mutant à activer la voie NF-KB non seulement dans des lignées cellulaires mais également dans des lymphocytes T CD4+ primaires. En parallèle, nous avons montré que les corps nucléaires Tax sont rarement présents dans des lymphocytes T chroniquement infectés par HTLV-1, renforçant l'idée que ces structures ne sont pas requises pour l'activation de la voie NF-KB et probablement pas pour les autres fonctions de Tax. Enfin, nous avons démontré que les capacités d'activation de la voie NF-KB de différents mutants de Tax sont fortement corrélées à leur niveau d'ubiquitinylation mais pas de SUMOylation, confirmant que l'ubiquitinylation de Tax est la modification essentielle pour l'activation de la voie NF-KB.Le virus HTLV-2 ne possède pas les propriétés transformantes du virus HTLV-1 et les propriétés de la protéine Tax2 comparées à celles de Tax1 pourraient être à l'origine des différences de pathogénicité entre les deux virus. Notre étude a révélé que, de façon surprenante, l'activation de la voie NF-KB par la protéine Tax2 est non seulement indépendante de la SUMOylation et de la formation des corps nucléaires comme pour Tax1, mais également indépendante d'une quelconque ubiquitinylation, suggérant des mécanismes différents d'activation du complexe IKK parTax1 et Tax2.Nos études, aussi bien de la protéine Tax1 que de la protéine Tax2, nous ont donc permis de revisiter le modèle actuel d'activation de la voie NF-kB en démontrant l'impact mineur de la SUMOylation et en révélant une différence majeure en ce qui concerne le rôle de l'ubiquitinylation, distinguant les virus HTLV-1 et HTLV-2 / Human T cell Leukemia Virus type 1 (HTLV-1) is the etiological agent of adult T-cell leukemia (ATL), a CD4+ T-cell malignancy, Constitutive activation of the NF-KB pathway plays a crucial role in cell proliferation and transformation induced by HTLV-1, According to the classical model, Tax acts at two levels on the NF-KB pathway, In the cytoplasm, Tax activates the IKB kinase (IKK) complex by directly interacting with the regulatory subunit NEMO/IKKy, In the nucleus, Tax directly interacts with the NF-KB dimers in particular structures named Tax nuclear bodies, Both ubiquitinylation and SUMOylation were initially considered as critical for activation of the cytoplasmic or nuclear phase, respectively, However, the individual role of each modification was difficult to assess because of the lack of molecular tools allowing to study Tax ubiquitination and SUMOylation separately,In the laboratory, we functionally characterized a new Tax mutant, Tax-P 7 9AQ81A, which gave us the opportunity to uncouple Tax ubiquitination and SUMOylation, Indeed, Tax-P79AQ81A is ubiquitinated similarly to wild-type Tax but is severely reduced in SUMOylation, In addition, Tax- P 7 9AQ81A does not form nuclear bodies, However, despite these two severe defects, we found that the mutant is fully able to activate the NF-KB pathway not only in cells lines but also in CD4+ primary T cells, Moreover we showed that Tax nuclear bodies are hardly present in HTLV-1 chronically infected T cell lines, confirming the idea that these structures are not required for Tax-induced NF-KB activation and probably for other Tax functions, Finally, we demonstrated that ability of different Tax mutant to activate the NF-KB pathway is strongly correlated with their ubiquitination but not SUMOylation level, confirming that ubiquitination is the key Tax modification required for activation of the NF-KB pathway,In contrast to HTLV-1, the related HTLV-2 virus is not a transforming virus and therefore, the properties of the Tax2 protein compared to that of Tax1 could be responsible for the different pathogenicity of HTLV-2 and HTLV-1, We studied the post-translational modifications of Tax2 and surprisingly, found that Tax2-induced NF-KB activation is not only independent of SUMOylation and nuclear body formation but also of ubiquitination, suggesting different mechanisms of activation of the IKK complex by Tax1 and Tax2,In conclusion, our results led us to propose a new model for both Tax1- and Tax2-induced NF- KB activation in which SUMOylation has a minor role and in which the requirement of Tax ubiquitination distinguishes between HTLV-1 and HTLV-2

Les cassures double-brin de l’ADN (CDB) sont des événements clés dans la réponse aux rayonnements ionisants qui, avec le profil génétique et épigénétique individuel, peuvent conditionner le devenir des tissus sains d’un individu exposé. À la suite des cassures de la molécule d’ADN et de la déstabilisation de la chromatine, une série de modifications post-traductionnelles des histones se produit, notamment la phosphorylation de la serine 139 de l'histone H2A.X (gamma-H2A.X), conduisant à la formation de foyers radio-induits. La réparation des CDB, et donc la disparition de ces foyers, a lieu dans les heures suivant l’exposition. Toutefois, une certaine proportion de ces foyers gamma-H2A.X persiste 24 heures après l’irradiation. La nature et le rôle de ces foyers persistants sont encore peu clairs. L’objectif de ce travail est d'explorer les caractéristiques de ces foyers persistants et leurs conséquences sur le devenir des cellules. Pour étudier la dynamique des foyers radio-induits, nous avons exposé des HUVEC synchronisées en phase G0/G1 à des doses de 1 et 5 Gy de rayons X. Les foyers radio-induits ont été étudiés à partir de 10 minutes et jusqu'à 7 jours après l'exposition par l’analyse de gamma-H2A.X et de l’association temporelle de la protéine 53BP1 et des CN-PML (corps nucléaires PML). L’impact des foyers persistants sur la prolifération cellulaire a également été exploré. Nous avons analysé en microscopie à fluorescence une moyenne de 4 000 cellules pour chaque condition à l'aide d'une analyse d’image permettant la détection automatique des noyaux et des foyers. L'analyse d'un grand nombre d‘évènements nous a permis de discriminer des sous-populations de cellules ou de foyers sur la base de différentes caractéristiques, telles que leur aire ou la phase du cycle cellulaire, et de mesurer leur représentativité dans l'ensemble de la population de cellules exposées. Ainsi, nous avons déterminé que les foyers gamma-H2A.X persistant ont une aire supérieure à 0,72 ± 0,11 µm² et qu’ils sont toujours colocalisés avec 53BP1. Plus de 70% des cellules exposées à 5 Gy ont au moins un foyer persistant 24 heures après l'exposition. De plus, ces foyers persistants sont observables au moins jusqu'à 7 jours après l’irradiation. Une association spatiale significative entre les CN-PML et les foyers gamma-H2A.X a été observée à partir de 10 minutes après l'exposition et 24 heures après l’exposition, environ 90% des foyers persistants sont associés à un CN-PML. De plus, la présence de foyers persistants ne bloque pas définitivement la prolifération des cellules. Cependant, la fréquence des foyers persistants est plus faible dans les cellules filles que dans les cellules irradiées, probablement en raison d'une certaine proportion de distribution asymétrique des foyers persistants entre les cellules filles. Nous avons également mesuré une corrélation positive entre la présence d'un foyer persistant et la probabilité de mauvaise ségrégation de l'ADN par l'observation de phénomènes de catastrophes mitotiques. Il semble donc que la structure formée après le passage d'un foyer persistant à travers les phases S et G2 soit susceptible d’empêcher la séparation correcte des chromatides sœurs du chromosome affecté. Nous suggérons donc que la nature des foyers persistants n’est pas la même avant et après la première division cellulaire due à une résolution anormale de l'anaphase. Ces assemblages chromosomiques atypiques résultants d’anaphases anormales pourraient être létaux pour la cellule ou entraîner un déséquilibre du dosage génique et une instabilité génomique accrue pouvant conduire à une mosaïque de phénotypes cellulaires. / The DNA double-stranded breaks (DSB) are key events in the cell response to ionizing radiation that may affect, with the individual genetic and epigenetic profile, the fate of healthy tissues of people exposed. Following initial breaks and chromatin destabilization, a set of post-translational modifications of histones occurs, including the phosphorylation of serine 139 of histone H2AX (gamma-H2A.X), which leads to the formation of ionizing radiation-induced foci (IRIF). DSB repair results in the disappearance of most IRIF within hours after exposure. However, a proportion of IRIF remains 24 hours upon irradiation. The nature and role of these persistent IRIF are still unclear. The goal of this work is to explore the characteristics of these persistent IRIF and their consequences on the cell behavior. To investigate the dynamic of IRIF in our model, we exposed G0/G1-phase synchronized HUVECs to 1 or 5 Gy of X-rays. IRIF were studied from 10 minutes up to 7 days after exposure by monitoring gamma-H2A.X foci, their temporal association with 53BP1 protein and PML NBs (Promyelocytic leukemia nuclear bodies), and their impact on cell proliferation. We analyzed a mean of 4 000 cells for each condition using an automated detection of nuclei and foci. The analysis of a large number of cells and foci allowed us to screen subpopulations of cells or foci through different characteristics, such as size, shape or cell cycle phase among others, and to weight their representativeness in the whole population of exposed cells. We identified that persistent gamma-H2A.X foci after irradiation had a size superior to 0.72 ± 0.11 µm² and always collocated with 53BP1. More than 70% of cells exposed to 5 Gy had at least one persistent IRIF 24 hours after exposure and we observed these persistent IRIF up to 7 days post irradiation. A significant spatial association between PML NBs and IRIF was observed from 10 minutes after exposure; at 24h post irradiation, around 90% of persistent IRIF were associated with PML NBs. Moreover we demonstrated that persistent IRIF did not block cell proliferation definitively. The frequency of IRIF was lower in daughter cells, probably due to a certain amount of asymmetric distribution of IRIF between them. We report a positive association between the presence of an IRIF and the likelihood of DNA missegregation by observation of mitotic catastrophes. Hence, the structure formed after the passage of a persistent IRIF across the S and G2 phases may impede the correct segregation of sister chromatids of the chromosome affected. Consequently, the nature of IRIF in the nucleus of daughter cells might differ before and after the first cell division due to an abnormal resolution of anaphase. The resulting atypical chromosomal assembly may be lethal or result in a gene dosage imbalance and possible enhanced genomic instability, and could lead to a patchwork of cell phenotypes.

The promyelocytic leukemia protein (PML) is a tumour suppressor. It has been reported that PML interaction with the p53 protein is involved in the activation of cell cycle checkpoints and, when persistent, may lead to the premature onset of cellular senescence. Cellular senescence is a state of permanent cell growth arrest that is associated with characteristic morphological and metabolic changes and persistent DNA damage signalling. Importantly, PML nuclear bodies coassociate with persistent DNA damage foci in senescent cells; however, the role of this interaction is still obscure. My goal was to characterize the role of PML in DNA damage response (DDR) and the induction of premature cellular senescence after genotoxic stress, namely X-radiation, using both siRNA-mediated PML knock down (PML KD) and complete PML knock out (PML KO) in human cells. The dynamics of DNA damage foci, levels of various proteins involved in DDR, and proliferation rate were measured in both PML KD and KO cells. No significant changes in the formation of DNA damage foci, activated DDR (p53 and Chk2), activated p21CIP1/WAF1 cyclin-dependent kinase inhibitor, senescent morphology, and SA-β-galactosidase activity in PML KO cells were observed. However, PML KO cells displayed higher levels of retinoblastoma protein (Rb) and...

Le rôle fonctionnel des transcrits de l’hétérochromatine péricentromérique reste à ce jour largement incompris chez les eucaryotes supérieurs. Néanmoins, il a été montré que ces transcrits sont soumis à un contrôle très précis, fonction du cycle cellulaire. La régulation de la transcription est fortement contrôlée par la structure de la chromatine qui peut être modifiée localement en changeant la composition biochimique du nucléosome, notamment par l’utilisation des variantes d’histones. L’objectif de ma thèse a été de mieux comprendre le rôle de la protéine chaperonne d’histone DAXX et de sa variante d’histone H3.3 dans la régulation de la transcription des séquences répétées péricentromériques. Par la méthode de purification TAP-TAG, les partenaires spécifiques de DAXX ont été identifiés à partir d’extraits solubles nucléaires de fibroblastes embryonnaires murins. Ces analyses ont mis en évidence que CAF-1, classiquement associé à H3.1, et les facteurs de remodelage de la chromatine ATRX et CHD4 interagissent spécifiquement avec DAXX. Le rôle de ces protéines dans le contrôle de la transcription de l’hétérochromatine péricentromérique a ensuite été mis en évidence par une approche combinant l’interférence ARN et la Q-PCR. Enfin, les résultats suggèrent fortement que ces mécanismes de régulation ont lieu au niveau des corps nucléaires PML. L’ensemble de ces données montre qu’il existe une régulation spatio-temporel très fine de la structure de la chromatine régulant la transcription de l’hétérochromatine péricentromérique. / The functional role of pericentromeric heterochromatin transcripts remains largely unknown in higher eukaryotes. Nevertheless, it has been shown that these transcripts are subject to very precise control, depending on the cell cycle. Regulation of transcription is tightly controlled by chromatin structure that can be modified locally by changing the biochemical composition of the nucleosome, including the use of histone variants. The aim of my thesis was to better understand the role of the histone chaperone protein DAXX and its histone variant H3.3 in the regulation of transcription of pericentromeric repeats. By the method of TAP-TAG purification, DAXX specific partners were identified from soluble nuclear extracts of murine embryonic fibroblasts. These analyzes revealed that CAF-1, classically associated with H3.1, and the chromatin remodeling factors, ATRX and CHD4, specifically interact with DAXX. The role of these proteins in the control of transcription of pericentromeric heterochromatin was then highlighted by an approach combining RNAi and Q-PCR. Finally, the results strongly suggest that these regulatory mechanisms take place at PML nuclear bodies. Taken together, these data show that there is a spatio-temporal regulation of the fine structure of chromatin regulates transcription of pericentromeric heterochromatin.

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L'établissement de latence du virus de l'Herpès simplex 1 (HSV1) est contrôlé par les corps nucléaires PML (PML-NBs) mais leur implication exacte reste encore confuse. Une des caractéristiques majeures de la latence du virus est l'interaction entre le génome viral et les PML-NBs formant des structures nommées viral DNA-containing PML-NBs (vDCP-NBs). L'utilisation d'un modèle d'infection de fibroblastes primaires humains, qui reproduit la formation des vDCP-NBs, combinée à une approche par immuno-FISH, a permis de montrer que les vDCP-NBs contiennent l'histone H3.3 et ses chaperons, les complexes DAXX-ATRX et HIRA. La protéine HIRA a été également observé au sein des vDCP-NBs dans les neurones des ganglions trijumeaux de souris infectées par HSV1. Des expériences de ChIP-qPCR dans des cellules exprimant H3.3 ou H3.1 tagguées, nous a permis de déterminer que le génome viral est spécifiquement chromatinisé avec l'histone H3.3. La déplétion d'une seule protéine des complexes chaperons de H3.3 affecte légèrement l'incorporation de H3.3 dans les génomes viraux latents. Au contraire, l'absence de PML diminue significativement la chromatinisation H3.3 du génome HSV-1 latent sans remplacement par H3.1. Cette étude démontre une régulation épigénétique du génomes HSV1 latent par une chromatinisation dépendante de H3.3 impliquant les complexes chaperons DAXX-ATRX et HIRA. De plus, cette étude révèle un rôle majeur des PML-NBs dans la chromatinisation H3.3 des génomes HSV1 latent / Herpes simplex virus 1 (HSV-1) latency establishment is tightly controlled by PML nuclear bodies (PML-NBs) although their exact implication is still elusive. A hallmark of HSV-1 latency is the interaction between latent viral genomes and PML-NBs leading to the formation of viral DNA-containing PML-NBs (vDCP-NBs). Using a replication defective HSV-1 infected human primary fibroblast model reproducing the formation of vDCP-NBs, combined with an IF-FISH approach developed to detect latent HSV-1, we show that vDCP-NBs contain both histone H3.3 and its chaperone complexes, i.e. the DAXX/ATRX and the HIRA complex. HIRA was also detected co-localizing with vDCP-NBs present in trigeminal ganglia neurons from HSV-1 infected WT mice. ChIP-qPCR performed on fibroblasts stably expressing tagged H3.3 or H3.1 show that latent HSV1 genomes are chromatinized almost exclusively with H3.3. Depletion of single proteins from the H3.3 chaperone complexes only mildly affects H3.3 deposition on the latent HSV1 genome. In contrast, absence of PML significantly impacts on the chromatinization of the latent genomes with H3.3 without replacement with H3.1. Consequently, the study demonstrates a specific epigenetic regulation of latent HSV-1 through an H3.3-dependent HSV-1 chromatinization involving both H3.3 chaperones DAXX/ATRX and HIRA complexes. Additionally, the study reveals that PML-NBs are major actors of the latent HSV-1 H3.3 chromatinization through a PML-NBs/histone H3.3/H3.3 chaperones axis