Les Cnidaires et les Cténaires sont deux embranchements extérieurs aux Bilatériens qui, de par leur position phylogénétique, constituent des modèles d'étude cruciaux pour comprendre l'origine et l'évolution de mécanismes moléculaires ou encore de types cellulaires à grande échelle chez les Métazoaires. Ils sont les deux seuls embranchements non-Bilatériens à posséder des cellules nerveuses ainsi que des cellules musculaires. La première partie de mon travail de thèse s'inscrit dans le contexte de la compréhension de l'origine du système nerveux des Métazoaires. Des études récentes suggèrent une origine double du système nerveux ; ainsi celui des Cténaires aurait été acquis de manière convergente par rapport à celui des Cnidaires et des Bilatériens. Cela repose sur des données récentes de phylogénomique proposant les Cténaires en tant que groupe-frère de tous les autres Métazoaires et sur l'absence supposée chez les Cténaires de quasiment tous les systèmes de neurotransmission connus y compris le système cholinergique. A l'encontre de ces hypothèses, j'ai pu mettre en évidence l'existence d'un système cholinergique chez le Cténaire Pleurobrachia pileus ainsi que son étroite association avec le système nerveux. Cette conclusion repose sur une multiplicité d'approches à l'échelle moléculaire (analyses d'orthologie, immunolocalisation, hybridations in situ), cellulaire (imagerie calcique) et de l'organisme (approche pharmacologique). Dans la seconde partie de ma thèse, j'aborde la question de la conservation des mécanismes moléculaires impliqués dans le contrôle de la prolifération cellulaire à l'échelle des Métazoaires. J'ai pu mettre en évidence la conservation des acteurs. / Due to their phylogenetic position outside from Bilateria, cnidarians and ctenophores are key phyla to understanding the origin and early evolution of molecular mechanisms, cell types, or body plan features at the level of Metazoa. Unlike other non-bilaterian phyla (sponges and placozoans), they possess neurons and muscle cells. The first part of my work relates to the problem of the origin of the metazoan nervous system. Recent studies have suggested a dual origin for nerve cells, with ctenophore neurons having emerged independently from those of cnidarians and bilaterians. This hypothesis relies on phylogenomic analyses supporting ctenophores as sister-group to all other metazoans, and on the purported absence in ctenophores of almost all well-known neuro-transmission systems, including the cholinergic system. Refuting this claim, I present substantial evidence in favour of acetylcholine (Ach) being used in the ctenophore Pleurobrachia pileus as an extra-cellular messenger, including within the nervous system. This conclusion arises from the conjunction of multiple approaches at the molecular scale (orthology analyses, Ach immuno-localisation, gene in situ hybridisation), at the cellular scale (calcium imaging on muscle cells exposed to Ach) and at the organism scale (pharmacological treatments with an Ach analogue and Ach antagonists). In the second part of my thesis, I address the conservation of molecular mechanisms involved in the control of cellular proliferation. Notably, the Hippo pathway is known for its role in bilaterians in the negative control of cellular proliferation. I show that components of this pathway are conserved in Pleurobrachia pileus and in Clytia hemisphaerica and that the nuclear vs. cytoplasmic localisation of the transcriptional co-factor Yorkie is correlated to the extent of proliferation within C. hemisphaerica tissues. Finally, RNAseq differential gene expression analyses along a cellular conveyor belt of the C. hemisphaerica medusa suggests a tendency for conservation of function among a set of genes whose mammalian orthologues have documented roles in the arrest of cellular proliferation.

Le glioblastome est la tumeur cérébrale de mauvais pronostic la plus fréquente et la plus agressive. Les traitements actuels combinent la chirurgie à la radio thérapie et la chimiothérapie. Cependant ces traitements sont peu efficaces. Le taux de récidive est élevé et la survie moyenne est de 15 mois.La récidive s'explique en partie par la présence de cellules initiatrices de glioblastomes (CIG). Ces cellules possèdent des propriétés de cellules souches adultes. Elles s'auto-renouvellent en maintenant un pool de cellules tumorales et se différencient en différents types cellulaires. Elles sont aussi résistantes aux thérapies par l'activation de mécanismes d'élimination des molécules destinées à les détruire. L'engagement des CIGs vers un état tumoral différencié diminue fortement leur potentiel tumorigénique les rendant plus vulnérables.Le facteur de transcription EGR1 est impliqué dans des processus biologiques comme la prolifération et la différenciation. Dans les CIG l'expression d'EGR1 est anormalement élevée. Ce niveau diminue lorsque les cellules se différencient. L'expression d'EGR1 est donc corrélée avec un état souche suggérant sa contribution dans la régulation de la prolifération des CIG ou dans le maintien de cet état.Mon objectif est de caractériser le rôle d'EGR1 dans la régulation de l'état proliférant des CIG.Nous avons démontré l'implication d'EGR1 dans une cascade de régulation impliquant le mir18a* et les gènes SHH et GLI1. Il contribue ainsi à l'autorenouvellement, à la prolifération et au maintien de l'état souche des CiGs. De plus en régulant directement le gène PDGFa, EGR1 entretient ce système régulatoire par une deuxième boucle moléculaire. / Glioblastoma is the most commun and agressive cerebral tumor. The current treatments combine surgery with chemotherapy and radiotherapy. However these treatments are poor effective. The relapse is frequent and the rate survival is less than 18 months.The relapse is in part due to the presence of glioblastoma initiating cells (GIC). The cells have stem cell properties. They can self-renew to maintain a pool of tumor cells and they can differentiate in different kind of tumor cells. They are also able to resist to the therapies by activating mechanisms of drug efflux. The commitment of GIC toward a differentiated tumor state decreases strongly their tumorigenic potential.EGR1 transcription factor is involved in many biological processes such as proliferation and differentiation. In the GIC EGR1 expression is abnormally elevated. This level decreases when cells are differentiated. EGR1 expression is strongly correlated with stem state suggesting its contribution in the proliferation regulation of GIC or in the maintenance of this state.My aim is to characterize the role of EGR1 in the regulation of proliferating state of the GIC.We have demonstrated the involvement of EGR1 in the pathway involving the mir18a* and the genes SHH and GLI1. It contributes so to the self-renewal, to the proliferation and to the maintenance of the stem state of GIC. In addition by directly regulating the gene PDGFa EGR1 maintains this system by a second molecular loop.

L’hormone minéralocorticoïde aldostérone en se fixant à son récepteur, le récepteur minéralocorticoïde (RM), module la réabsorption de sodium au niveau du rein. De nombreuses étude sont rapporté l’implication du complexe aldostérone/RM dans les pathologies cardiovasculaires, sans que les voies de signalisation activées soient encore entièrement élucidées à ce jour. Ce travail de thèse se propose d’approfondir les connaissances sur les mécanismes de la signalisation cardiaque du RM à travers deux objectifs principaux i) l’identification de nouvelles cibles moléculaires du RM dans lecoeur et ii) la compréhension des effets physiopathologiques de son activation. Par une approche pharmacologique, nous avons montré que le diurétique torasémide n’est pas capable de bloquer la voie de signalisation minéralocorticoïde dans la lignée cellulaire de cardiomyocyte transfectée avec le RM,H9C2-RM+. L’étude de l’activité transcriptionnelle du RM cardiaque a concerné la majeure partie de ce travail de thèse. Par une approche gène candidat, nous avons mis en évidence que l’expression dugène codant pour le facteur de croissance du tissu conjonctif (CTGF, pour connective tissue growthfactor) est augmentée par le RM et que l’aldostérone potentialise cet effet in vivo. Nous avons pu localiser CTGF spécifiquement dans les cardiomyocytes, et une étude in vitro nous a permis d’identifier que le RM se lie au niveau d’éléments de réponse hormonale dans le promoteur du gène codant pour CTGF. Des souris surexprimant le RM humain spécifiquement dans les cardiomyocytes et traitées avec de l’aldostérone ou de la corticostérone ont permis une exploration plus large des gènesdifférentiellement exprimés par les deux ligands du RM dans le coeur. L’analyse des transcriptomes cardiaques de ces souris et de leurs contrôles montre qu’une augmentation modeste de la concentration plasmatique en aldostérone induit dans le coeur l’expression de gènes impliqués dans le cycle cellulaire comme la Cycline B1 ou sa kinase associée Cdk1 (pour Cyclin-dependent kinase 1). Nous avons montré également que l’aldostérone active la prolifération des cellules endothéliales cardiaques. / The mineralocorticoid hormone aldosterone binding its receptor, the mineralocorticoid receptor (MR),regulates the renal reabsorption of sodium. Several studies showed the involvement of the aldosterone/MR complex in cardiovascular diseases, even if the activated signalling pathways are still unclear. This thesis work has been established to increase the knowledge on the mechanisms of thecardiac signalling of MR using two main purposes i) the identification of new molecular targets of the MR in the heart and ii) the understanding of the pathophysiological effects of its activation. Apharmacological approach showed that the diuretic torasemide cannot block the mineralocorticoid signalling in the cell line cardiomyocytes transfected with MR, H9C2-MR+. The study of the MR’s cardiac transactivation activity formed the most important part of this thesis work. We demonstrated with a candidate gene approach that the MR increases the expression of the gene coding the connective tissue growth factor (CTGF) and the aldosterone increases even more this effect in vivo. We foundCTGF specifically expressed in cardiomyocytes and we identified in vitro that the MR binds tohormonal responsive elements on the promoter of the gene coding CTGF. In order to investigate the whole genes differentially expressed by the two ligands of MR in the heart, we treated mice with cardiomyocyte-targeted human MR over expression and their controls with aldosterone or corticosterone. The cardiac transcriptomic analyses show that the majority of aldosterone-regulatedgenes is involved in cell division as Cyclin B1 or Cyclin-dependent kinase 1 (Cdk1). Also, we identified that aldosterone promotes cardiac endothelial cells proliferation.

Il est connu qu’une consommation modérée de vin rouge protégerait contre de nombreuses pathologies, du fait notamment de ses polyphénols. Nous avons étudié en particulier l’effet de ces polyphénols sur le cancer colorectal, l’un des cancers les plus fréquents dans les pays industrialisés. Certains polyphénols purifiés de vin rouge, comme le resvératrol et la quercétine, montrent des effets antiprolifératifs contre les cellules de cancer colorectal.Notre première approche a consisté à utiliser des extraits polyphénoliques de vins rouges de Bourgogne. Nous avons alors étudié d’une part, leurs effets in vitro sur la prolifération cellulaire de lignées tumorales colorectales humaines SW480 et les interactions entre ces polyphénols et le transport et le métabolisme du resvératrol ; et d’autre part, les effets in vivo chez la souris CF-1 d’une consommation régulière de ces polyphénols dans l’alimentation sur la survenue de lésions pré-néoplasiques chimio-induites par l’azoxyméthane au niveau du colon.Notre deuxième approche s’est orientée vers les modifications de la structure chimique du resvératrol. Par l’ajout de groupements méthoxyles et hydroxyles, et par l’isomérisation de sa structure (cis ou trans), nous avons cherché à dégager des relations structures-fonctions du resvératrol et à créer des dérivés plus bioactifs.Nous montrons que les polyphénols du vin rouge inhibent la prolifération de cellules cancéreuses coliques, en bloquant le cycle cellulaire. Certains polyphénols du vin tel que la quercétine sont capables d’augmenter la capacité des cellules SW480 à accumuler le resvératrol. [Nous montrons que] chez les souris, la prise régulière de polyphénols de vin rouge dans l’alimentation diminue le nombre global de lésions pré-néoplasiques, et surtout les lésions de grande taille dont dérivent les polypes intestinaux. Les modifications chimiques de la structure du resvératrol montrent que les analogues méthoxylés du cis-resvératrol sont de puissants antiprolifératifs par blocage de la mitose, alors que le mécanisme d’action des dérivés du trans-resvératrol bloque le cycle cellulaire au niveau de la phase S.Ce travail supporte l’idée que le recours aux polyphénols du vin dans la prévention des adénocarcinomes coliques est possible et que ce champs de recherche est une voie prometteuse. Concernant des visées thérapeutiques, la recherche d’analogues du resvératrol présentant une biodisponibilité accrue est une piste à poursuivre / It is known that moderate consumption of red wine may protect against many diseases, in particular because of its polyphenols. We studied in particular the effect of these polyphenols on colorectal cancer, one of the most common cancers in industrialized countries. Some purified polyphenols from red wine, like resveratrol and quercetin, showed antiproliferative effects against colorectal cancer cells.Our first approach was to use polyphenolic extracts from Burgundy red wine. We then studied their in vitro effects on human colorectal tumor cell lines SW480’s proliferation and the interactions between the polyphenols and the transport and metabolism of resveratrol; and secondly, the effects on CF-1 mice of regular consumption of these polyphenols in the diet on the occurrence of chemically induced pre-neoplastic lesions by azoxymethane in the colon.Our second approach was directed towards changes in the chemical structure of resveratrol. By the addition of hydroxyl and methoxyl groups, and the isomerization of its structure (cis or trans), we wanted to identify structure-function relationships of resveratrol and create more bioactive derivatives.We show that the red wine polyphenols inhibit proliferation of colon cancer cells by blocking the cell cycle. Some wine polyphenols such as quercetin are able to increase the ability of SW480 cells to accumulate resveratrol. [We show that] in mice, the regular intake of red wine polyphenols in the diet reduces the overall number of pre-neoplastic lesions, especially large lesions which may become intestinal polyps. The chemical changes in the structure of resveratrol show that the methoxylated analogues of cis-resveratrol are potent antiproliferatives by blocking mitosis, while the mechanism of action of derivatives of trans-resveratrol blocks the cell cycle at the S phase.This work supports the idea that the use of wine polyphenols in the prevention of colon adenocarcinomas is possible and that this field of research is a promising way. Concerning therapeutic purposes, the search for analogues of resveratrol with improved bioavailability is a way to pursue

L'insuffisance cardiaque (IC) est l'évolution terminale de nombreuses pathologies cardiaques, notamment de l'infarctus du myocarde (IDM). Elle se caractérise par la mort des cellules contractiles du cœur, les cardiomyocytes (CMs), et par l'incapacité des CMs survivants à régénérer le tissu lésé. Les thérapeutiques disponibles ralentissent sans toutefois stopper la progression de l'IC, expliquant l'émergence du concept de régénération tissulaire pour restaurer la fonction du cœur. Dans ce domaine, la thérapie cellulaire par injection de cellules exogènes (souches/progénitrices) dans le myocarde représente l'approche la plus conventionnelle. Malgré des résultats expérimentaux prometteurs, l'efficacité de cette stratégie reste encore mal établie en clinique. Ainsi, identifier de nouvelles voies thérapeutiques s'avère essentiel en médecine régénérative cardiaque. Jusqu'à récemment, les CMs survivant à l'IDM ont été ignorés en régénération cardiaque car considérés comme bloqués dans un état post-mitotique. Or, des études récentes ont montré que ces CMs adultes différenciés résidents sont dotés d'un potentiel naturel faible de prolifération qu'il est possible de stimuler afin de régénérer le tissu lésé. L'enjeu est maintenant d'identifier les mécanismes moléculaires naturels bloquant la prolifération du CM en vue d'une modulation en thérapeutique et a constitué le contexte de mon travail de thèse. Dans ce contexte, l'équipe a récemment identifié Ephrine-B1 comme nouvelle protéine spécifique de la membrane latérale (ML) du CM stabilisant la morphologie en brique du CM adulte et la cohésion du tissu cardiaque. De façon inattendue, au cours de mon travail de doctorat, nous avons montré, grâce à de multiples approches in vitro et in vivo, que la délétion d'Ephrine-B1 (souris KO ou thérapie génique avec interférence à l'ARN) confère au CM adulte un potentiel de prolifération important (~ 15%), mobilisé uniquement en situation de stress cardiaque (vieillissement, apectomie adulte ou IDM) et permettant la régénération cardiaque. Ephrine-B1 apparaît donc comme une cible prometteuse en médecine régénératrice cardiaque. [...] / Heart failure (HF) is the convergent evolution of many cardiac diseases, particularly myocardial infarction (MI). At the tissue level, HF is characterized by the death of cardiac contractile cells, the cardiomyocytes (CMs), and by the incapability of survivor CMs to regenerate the damaged tissue. Various pharmacological therapies have proven to slow HF progression but not to block it. Thus, major efforts have been developed in regenerative cardiac medicine to repair the scar tissue of failing heart to restore the function. In this context, cardiac cell therapy (injection of exogenous stem/progenitor cells) has been one of the more promising approaches. Besides its encouraging results in laboratories, its clinical benefit still remains elusive. Thus, there is an urgent need for identifying new therapeutic strategies for cardiac regenerative medicine. Until now, surviving resident CMs to MI have been ignored in cardiac regeneration since considered in a post-mitotic state, unable to proliferate. However, recent studies demonstrated that adult differentiated CMs can naturally proliferate but at low rate and that it is possible to stimulate this potential to regenerate the damaged tissue. The issue remains now to identify the natural molecular mechanisms involved in the post-mitotic blockage of adult CMs and has constituted my main thesis project. In this context, the team has recently identified Ephrin-B1 as a new specific protein of the CM lateral membrane (LM),stabilizing the adult CM rod-shape and the overall cardiac tissue cohesion. Surprisingly, during my thesis, we demonstrated, based on multiple in vitro and in vivo approaches, that Ephrin-B1 deletion (KO mice or RNA-interference based-gene therapy) confers an important proliferative potential to the adult CM. Interestingly, this potential is only mobilized under cardiac stress (aging, adult apectomy or MI). Thus, Ephrin-B1 deletion in CMs leads to substantial cardiac regeneration through their proliferation. Ephrin-B1 appears as a promising target for cardiac regenerative medicine. [...]

La remarquable capacité de croissance musculaire des poissons est liée notamment à leur capacité à produire durablement de nouvelles fibres (hyperplasie). Nous avons cherché à caractériser au niveau cellulaire et moléculaire les propriétés intrinsèques des précurseurs myogéniques de muscle hyperplasique de la truite. Ainsi, nous avons comparé la prolifération in situ, le comportement in vitro, et les transcriptomes (ARN messagers et microARNs) de précurseurs myogéniques de muscle hyperplasique de truites juvéniles (JT) et de muscles non-hyperplasiques de truites juvéniles soumises à un jeûne prolongé (FJT) ou de truites adultes (AT). Nous avons observé un fort taux de prolifération des cellules satellites au sein du muscle hyperplasique comparé au muscle non-hyperplasique.L’analyse du transcriptome montre que les gènes surexprimés dans les précurseurs du muscle hyperplasique (JT) sont principalement impliqués dans l'activité mitochondriale, le cycle cellulaire et la différenciation myogénique. L’analyse du miRnome a mis en évidence des miRNA surexprimés chez les JT dont les cibles potentielles régulent la prolifération ou la différenciation. En accord avec ces résultats, les précurseurs myogéniques JT présentent in vitro des capacités de prolifération et de différenciation plus élevées que les précurseurs myogéniques FJT et AT. L’ensemble de nos résultats montrent que les précurseurs myogéniques extraits de muscle en croissance hyperplasique présentent, de par les expressions géniques dont ils sont le siège et leur comportement in vitro, de plus grandes capacités intrins / The dramatic increase in myotomal muscle mass in fish is related to their unique ability to lastingly produce new muscle fibres, a process termed hyperplasia. In this study, we aimed to characterize intrinsic properties of myogenic cells originating from hyperplasic fish muscle. For this purpose, we compared in situ proliferation, in vitro cell behavior and transcriptomes (RNAs and miRNAs) of myogenic precursors from hyperplasic muscle of juvenile trout (JT) and from non-hyperplastic muscle of fasted juvenile trout (FJT) and adult trout (AT). We showed an higher proliferation rate of trout satellite cells in vivo in hyperplastic muscle compared to non-hyperplastic muscle. Functional analysis of transcriptomics data showed, among the over-expressed genes in JT myogenic cells compared to AT and FJT, an enrichment in genes related to mitochondrial activity, cell cycle and myogenic differentiation.We found also an enrichment in genes involved in Notch signaling pathway, indicating a repression of quiescency markers in JT myogenic cells compared to AT and FJT. Moreover, the miRnome analysis also revealed overexpressed miRNAs in JT whose targets may regulate the proliferation and the differentiation of myogenic precursors. In line with our results, JT myogenic precursors displayed in vitro higher proliferation and differentiation capacities than FJT and AT myogenic precursors. On the whole, our results converge to support the view that myogenic cells extracted from hyperplastic muscle of juvenile trout are intrinsically more potent to form myofibres than myogenic cells extracte

L’histone variante H2A.Z, histone de la famille H2A est enrichie dans certaines régions non transcrites de la chromatine, telles que la chromatine péricentromérique, centromérique et télomérique. Elle existe sous la forme de deux isoformes, H2A.Z-1 et H2A.Z-2, qui diffèrent par seulement 3 acides aminés et sont codés par deux gènes distincts, H2afz et H2afv. L’histone H2A.Z apparait impliquée dans divers évènements cellulaires tels que la transcription, la réparation de l’ADN ainsi que la prolifération et la différenciation cellulaire. La fonction de H2A.Z a été, jusqu’ici, analysée surtout grâce à la culture cellulaire in-vitro. Peu d’informations sont disponibles concernant le rôle de H2A.Z in-vivo dans différents organes, reflétant le manque de modèles animaux permettant l’invalidation génique de H2A.Z. Nous avons créé un modèle de souris transgénique permettant de réaliser in-vivo le double knock-out conditionnel (KI/cKO) des gènes H2afz et H2afv de manière tissu-spécifique dans les kératinocytes de la peau. Ce modèle d’étude in-vivo est unique car le seul à ce jour permettant d’éliminer complètement l’expression de H2A.Z. L’histone variante est physiologiquement présente dans toutes les cellules wild-type. Si les deux gènes codant pour H2A.Z sont délétés, la concentration de l’histone diminue au fur et à mesure des mitoses successives et finit par disparaître.L’épiderme en constante prolifération (tissu mitotique) mais aussi en constante différenciation (tissu post-mitotique), ainsi que le follicule pileux où ces deux processus intervenent de manière cyclique lors de la formation du poil, constituent un excellent modèle afin de disséquer le rôle spécifique de H2A.Z dans les processus de prolifération et de différenciation.L’induction par le tamoxifène du transgène K14CreERT2 invalidant les gènes H2A.Z (H2afz et H2afv) dans les kératinocytes, a tout d’abord été réalisée chez la souris adulte âgée de 6-8 mois. Elle entraine progressivement la perte totale de l’histone variante H2A.Z dans les cellules d’amplification transitoire (TA) qui se multiplient activement : au niveau du follicule pileux en phase de croissance (anagène) et au niveau des cellules situées de place en place au niveau de l’assise basale de l’épiderme. Le blocage en phase G2/M de ces cellules, perturbe l’homéostasie de la peau et appelle en retour une migration des cellules souches du follicule pileux vers l’épiderme, entrainant un épaississement de l’épiderme et une alopécie dans la région ventrale thoracique.Lors de la mise en place de la peau embryonnaire la délétion des deux gènes H2afz et H2afv, par l’induction du transgène K14CreERT2 suite à l’injection de tamoxifène ou l’utilisation du transgène K5Cre dont l’activité est constitutive, entraine la perte progressive de l’histone H2A.Z dans toutes les cellules épidermiques et les cellules des bourgeons pileux, qui toutes ont un fort indice de prolifération. La perte de H2A.Z entrainant le blocage des cellules en phase G2/M, ces cellules se différencient et s’accumulent dans la couche cornée.En conclusion, les différents phénotypes développés après le knock-out de H2A.Z dans les kératinocytes chez l’adulte ainsi qu’au cours de l’embryogénèse de la peau, nous ont permis de montrer l’implication de H2A.Z dans la progression de la mitose, et par la même directement son implication dans la régulation de l’homéostasie de l’épiderme. / Histone variant H2A.Z replaces the canonical histone H2A and is particularly enriched at non-transcribed chromatin regions as pericentromeric, centromeric and telomeric. Histone variant H2A.Z exists in two isoforms H2A.Z-1 and H2A.Z-2 coded by 2 distinct genes, H2afz and H2afv, that differ only by 3 amino acids. H2A.Z seems to be involved in several cellular events as transcription, DNA repair as well as proliferation and cellular differentiation. The function of H2A.Z has been, until now, mostly studied by the in-vitro cell culture. Few data are available concerning the role of H2A.Z in-vivo, regarding different organs, reflecting the lack of animal models to follow the genetic invalidation of H2A.Z. Histone variant H2A.Z is present in wild-type cells and when the 2 genes coding for H2A.Z are deleted, its concentration decreases progressively with succeeding mitosis until it disappeared.We have created a new and unique transgenic mouse model enabling to achieve, in-vivo, a double conditional knock-out of H2afz and H2afv genes, in a specific tissue, the skin epidermis. Constantly proliferating (mitotic tissue) and differentiating (post-mitotic tissue), the epidermis and hair follicles are excellent models to address the role of H2A.Z in cell proliferation and differentiation.In adult 6-8 months mice, the induction of the transgene K14CreERT2 by tamoxifen invalidates H2A.Z genes (H2afz and H2afv) and leads to the progressive loss of H2A.Z in transient amplifying cells (TA) that actively proliferate: in growing hair follicles (anagen) and in epidermal basal layer. The blocking of cells in G2/M phase, affects skin homeostasis calling in return the migration of stem cells from the hair follicle and epidermis, resulting in further epidermis thickening and alopecia of ventral thoracic regions.During skin embryogenesis, the deletion of both H2A.Z genes, activating K14CreERT2 transgene by tamoxifen or by using the constitutively activated K5Cre transgene, leads to a progressive loss of histone variant H2A.Z in all epidermal cells and hair bud cells, which both have a high proliferation index. The loss of H2A.Z results in cell block in G2/M phase, leads to cell differentiation and finally a build-up of dead skin cells in corneum layer.To conclude skin phenotypes obtained H2A.Z knock-out in the adult or during skin embryogenesis, show that H2A.Z plays an essential role in mitosis and appears directly involved in the regulation of epidermis homeostasis.

Nous proposons un modèle de l'embryogenèse de la moelle épinière considérée comme un système dynamique constitué d'unités comportementales (les cellules). Pour que cet organe soit fonctionnel, il faut que les neurones des différents types soient mis en place au cours de l'embryogenèse, avec le bon nombre de neurones du bon type au bon endroit. Cette mise en place résulte d'un processus dynamique au cours duquel les progéniteurs neuronaux prolifèrent dans les proportions adéquates avant de se différencier en neurones spécialisés. Les données expérimentales disponibles donnent l'évolution des populations de progéniteurs et de neurones, et la balance globale entre prolifération et différenciation. Un premier modèle est énoncé à l'échelle collective pour rendre compte de la dynamique observée sur toute la durée du processus, avec une évolution de la balance prolifération / différenciation ajustée sur les données expérimentales. Un second modèle introduit une différenciation comportementale des progéniteurs sous la forme d'une perte de leur capacité proliférative. Ce changement comportemental, de type tout-ou-rien à l'échelle cellulaire, se traduit à l'échelle collective par une transition continue de la balance prolifération / différenciation telle qu'observée expérimentalement. Enfin, nous explorons un raffinement de ce modèle où ce changement comportemental est gouverné par l'état du système (rétro-contrôle). Nous examinons les différentes possibilités de rétro-contrôles et nous retenons celle qui rend le mieux compte de la dynamique collective observée. En perspective, nous proposons des pistes pour intégrer la dimension spatiale du phénomène, et pour la prolongation de ce travail vers la modélisation du développement du cortex cérébral. / We consider the developing spinal cord as a dynamical system made of behavioral units (cells). For the adult spinal cord to be functional, different neurons must be of the right kind at the right place. They are issued from a dynamical process of proliferative and differenciating neural progenitors, with a fine control of the balance between proliferation and differentiation. Some experimental data are available for the evolution of progenitors and neurons population and for how the balance progresses with time. Based on these data, we propose a first model at the collective scale to account for these dynamics all along the process. A second model is proposed at the cell scale which includes a loss of proliferative capacity that progressively concerns more and more progenitors. This behavioural switch at cell scale is reflected by a continous progression of the balance proliferation / differentiation at population scale, as it is experimentally observed. Finally, we introduce a feedback control process so that this progression is under the control of the progenitors and neurons populations. Among the multiple possibilities for this feedback, we point out to the most relevant process. We discuss these findings, and how they can be extended to spatialized dynamics and neocortex development.

Le facteur de transcription à homéodomaine Otx2 est essentiel au développement du système nerveux, et en particulier du cervelet, où il est exprimé dans les précurseurs des neurones granulaires (PCGs). Au cours du développement, les PCGs passent par des périodes prolifératives très intenses qui les exposent à la transformation tumorale. Ces cellules seraient ainsi à l’origine de la formation des cancers du cervelet, les médulloblastomes (MBs). Une altération génétique particulière est cependant retrouvée dans plus de 75% des MBs : la surexpression d’Otx2. Cette thèse vise à comprendre le rôle d’Otx2 dans le contrôle de la prolifération dans un contexte normal ou tumoral. D’abord, nous avons entrepris d’identifier et d’isoler ces précurseurs à partir de souriceaux, afin d’analyser leur caractéristiques prolifératives. Nos résultats ont montré que les cellules « Otx2+ » contiennent une fraction proliférative plus importante que les cellules « Otx2-». L’analyse du cycle cellulaire des cellules « Otx2+» montre également que ces dernières présentent des propriétés prolifératives distinctes. Ensuite, nous avons mis en oeuvre une approche de gain et de perte de fonction d’Otx2 dans une lignée de MBs exprimant Otx2 (HD-MB03). Nos résultats indiquent que la surexpression d’Otx2 stimule la prolifération de cette lignée, alors que sa perte de fonction la diminue. Enfin, Nous avons identifié par des analyses protéomiques par spectrométrie de masse des partenaires impliqués dans la régulation du cycle cellulaire, en particulier au niveau des phases S et G2M. Ces résultats suggèrent un mécanisme d’action unique d’Otx2 dans la régulation du cycle cellulaire dans le cervelet et les MBs / The homeobox transcription factor Otx2 is essential for the development of the central nervous system. During cerebellum development, Otx2 is expressed by granule cell precursors (GCPs), which have a high proliferation rate. Deregulation of GCPs proliferation may favor oncogenic processes, as seems to occur in medulloblastoma (MB), a malignant and invasive tumor of the cerebellum. A recurrent genetic alteration in medulloblastoma is the overexpression of Otx2 in 75% of the cases. The objective of this thesis is to study the role of Otx2 in the control of proliferation during normal and oncogenic development of the cerebellum. First, we investigated the role of Otx2 in the control of GCPs proliferation. Our results show that Otx2+ GCPs have an increased proliferation rate compared to «Otx2-» GCPs. In the second part of this work, we tested the oncogenic potential of Otx2 using the medulloblastoma cell line HD-MB03. We performed gain and loss of function experiments to analyze the effect of Otx2 expression on the proliferation of this cell line. Our results indicate that the overexpression of Otx2 increases the proliferation rate of HD-MB03 tumor cells. Conversely, Otx2 silencing significantly decreases it. Finally, to shed the light on the mechanism of action of Otx2 in the control of proliferation in cerebellum and medulloblastoma, we analyzed Otx2 protein partners in both cases by mass spectrometry analysis after immunoprecipating Otx2-protein complexes. We identified several protein partners that play an important role in cell cycle regulation, more specifically in S and G2M phases. Our project shows a pro-proliferative effect of Otx2 in cerebellum and medulloblastoma

L’hématopoïèse est initiée à partir de cellules souches hématopoïétiques et aboutit à la production continue et contrôlée des cellules sanguines matures. Runt-related transcription factor 1 (RUNX1) code pour un facteur de transcription qui joue un rôle clé dans l'hématopoïèse. Des dérégulations de RUNX1 sont fréquemment associées à des cancers hématologiques, en particulier dans les leucémies aiguës lymphoblastiques à précurseurs B chez l'enfant (LAL-B). De plus, son activité transcriptionnelle est contrôlée par le recrutement de cofacteurs. Pour comprendre le mécanisme impliqué dans le contrôle de l’activité transcriptionnelle de RUNX1 nous avons réalisé des immunoprécipitations de RUNX1 couplées à de la spectrométrie de masse et identifié Far Upstream Element binding protein 1 (FUBP1) comme un partenaire protéique potentiel de RUNX1. FUBP1 est un régulateur multifonctionnel impliqué dans divers processus cellulaires. Il a notamment été décrit récemment comme essentiel à l’expansion et à l’auto-renouvellement des cellules souches hématopoïétiques. Par ailleurs, une surexpression du gène et des mutations potentiellement oncogéniques ont été décrits dans des cas de leucémies lymphoblastiques. Nous avons montré, grâce à la technique de PLA (Proximity Ligation Assay) que nous avons optimisé sur cellules non-adhérentes, que FUBP1 est un nouveau cofacteur de RUNX1 et qu’ils peuvent faire partie d’un même complexe régulateur dans les lymphoblastes pré-B humains. Par des expériences de ChIP couplées à du séquençage, nous avons localisé les régions de la chromatine sur lesquelles étaient fixées RUNX1 et FUBP1 de façon commune. Nous avons identifié l’oncogène c-KIT comme un gène cible commun et nous avons caractérisé deux régions régulatrices fixées par RUNX1, FUBP1 et des marques d’activation de la chromatine, au niveau du premier intron de c-KIT : une à +700 pb et l’autre au niveau d’un enhancer à +30 kb. De plus, nous avons déterminé les motifs de liaison de RUNX1 et FUBP1 essentiels pour l'activation de l’enhancer. Enfin nous avons démontré que la surexpression de FUBP1 et RUNX1 conduit à une augmentation de l’expression de c-KIT en ARNm et en protéine, augmente une des voies activées par c-KIT en présence de son ligand, favorise la prolifération cellulaire in vitro et in vivo et rend les cellules moins sensibles à un inhibiteur de c-KIT. En conclusion, nous avons démontré que FUBP1 est un nouveau partenaire de RUNX1 et qu’ensembles, ils activent la transcription de l’oncogène c-KIT en se fixant sur un enhancer commun, favorisant ainsi la prolifération cellulaire. Par conséquent, puisque FUBP1 et RUNX1 sont surexprimés dans certains types de leucémie, des altérations de cette régulation pourraient participer à l'apparition ou au maintien de leucémies. Nos résultats ouvrent donc de nouvelles perspectives sur la compréhension du contrôle de l’activité transcriptionnelle de RUNX1 et sur les hémopathies malignes associées à des dérégulations de RUNX1, FUBP1 ou c-KIT. / Hematopoiesis is initiated from hematopoietic stem cells and results in the continuous and controlled production of mature blood cells. RUNX1 (Runt-related transcription factor 1) encodes a transcription factor playing a key role in hematopoiesis. Abnormal functions of this protein are implicated in blood cancer, notably in pediatric B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia (BCP-ALL). Moreover, its transcriptional activity is controlled by the recruitment of cofactors. To unravel the mechanisms behind the regulation of RUNX1 transcriptional activity, we performed RUNX1 specific immunoprecipitation experiments followed by mass spectrometry and identified the Far Upstream Element Binding Protein 1 (FUBP1) as a potential cofactor of RUNX1. FUBP1 is a multifunctional regulator involved in diverse cellular processes. FUBP1 has recently been described to be essential for expansion and self-renewal of hematopoietic stem cells and to function as a potential cancer driver gene in lymphoblastic leukemia. We have shown, with a proximity ligation assay that we have optimized in non-adherent cells, that FUBP1 is a new cofactor of RUNX1 and that these two proteins can be part of the same regulatory complex in human pre-B lymphoblasts. By chromatin immunoprecipitation combined with sequencing, we have localized common chromatin regions bound by RUNX1 and FUBP1. We have identified the oncogene c-KIT as a common target gene, and characterized two regulatory regions bound by both RUNX1, FUBP1 and active histone marks, within the first c-KIT intron: one at +700 bp and the other on an enhancer at +30 kb. Moreover, we have determined RUNX1 and FUBP1 binding sites essential for the enhancer activation. Finally, we have demonstrated that RUNX1 and FUBP1 overexpression in a pre-B cell line increases the expression of c-KIT both at mRNA and protein levels, exacerbates one of the c-KIT downstream pathways, promotes cell proliferation in vitro and in vivo and renders cells more resistant to a c-KIT inhibitor. In conclusion, we have demonstrated that FUBP1 is a new cofactor of RUNX1 and that they activate the transcription of the c-KIT oncogene by binding on a common enhancer, thus promoting cell proliferation. Therefore, since FUBP1 and RUNX1 are overexpressed in some types of leukemia, alterations in this regulation may contribute to the onset or maintenance of leukemias. These new findings open new perspectives on understanding the control of RUNX1 transcriptional activity, and on leukemias related to RUNX1, FUBP1 or c-KIT deregulations.