Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / p54nrb est une protéine de liaison à l'ARN nucléaire impliquée dans plusieurs processus cellulaires tels que la transcription, la maturation des ARNm et la rétention des ARNs hyper-édités. Cette protéine multifonctionnelle fait partie de la machinerie d'épissage et participe à ce processus en liant directement le site d'épissage en 5' du pré-ARNm. De plus, p54nrb se concentre dans un corps nucléaire nommé le paraspeckle en liant une fraction riche en G de l'ARNnc NEAT1. Récemment, nous avons démontré que la phosphorylation mitotique de la threonine 15 de p54nrb, située en N-terminal de deux RRMs en tandem, régule négativement sa capacité de liaison aux ARNs excepté pour ceux riches en G comprenant l'ARNnc NEAT1 (Bruelle et al., sous presse, annexe A). Afin de caractériser la liaison des différents RRMs de p54nrb à l'ARN, une dissection moléculaire de son domaine de liaison à l'ARN (DLA) a été réalisée. Cette section contient les deux RRMs de la protéine précédés d'une région riche en H, Q, et P contenant le résidu T15 phosphorylable. Des tests de liaison in vitro à l'ARN du site d'épissage en 5' (5'SS, 11 nucleotides) et à des ARNs de polyguanosines ont permis de démontrer que le RRM1 de p54nrb est responsable de l'affinité de la protéine pour ces ligands. De plus, la cartographie des sites d'interaction du RRM1 avec le 5'SS et avec un ARN de polyguanosines (polyG, 11 nucleotides) a été réalisée par RMN et a révélé un site de liaison unique pour chacune de ces molécules. En effet, nous avons démontré que le RRM1 de p54nrb lie l'ARN polyG par un site de liaison non classique différent du site de liaison classique utilisé par la protéine pour lier le 5'SS. Ces expériences ont aussi permis de voir que le RRM1 de p54nrb avait plus d'affinité pour le polyG que pour le 5'SS. Les résultats obtenus démontrent pour la première fois, à notre connaissance, la possibilité pour un seul RRM de posséder deux sites distincts de liaison à l'ARN. De plus, cette liaison non classique du RRM1 de p54nrb aux ARNs de polyguanosines pourrait potentiellement expliquer pourquoi la liaison de la protéine à ce type d'ARN n'est pas affectée par sa phosphorylation.

Le profilage transcriptomique global des gènes humains a permis d'estimer que 95% des gènes subissent un épissage alternatif. L'épissage alternatif élargit la diversité de notre génome et le module par des mécanismes de régulation croisée. Les principales petites ribonucléoprotéines nucléaires (snRNP), à savoir U1, U2, U4, U6 et U5, catalysent l'excision des introns d'une manière concertée. Certains des modèles d'épissage prédominants par lesquels l'AS étend la diversité du génome incluent le saut d'exon, les exons mutuellement exclusifs, le site d'épissage alternatif 5' et la sélection du site d'épissage alternatif 3'. Les protéines de liaison à l'ARN (RBP) jouent un rôle majeur dans la régulation de l´épissage alternatif en modulant le recrutement des snRNP aux niveaux des séquences cis-régulatrices; (« enhancer » et « silencer ») situées dans les exons ou les introns. L´objectif actuel dans le domaine de l´épissage est d´établir un « code d´épissage » pour chaque RBP afin de permettre la prédiction de son type d´activité en fonction de la région liée. Des applications récentes à l'échelle du génome, telles que les microréseaux et l'ARN-Seq, ont mis en lumière des modèles d'épissage souvent négligés, tels que la polyadénylation intronique et la rétention intron. La protéine de liaison à l'ARN, SAM68, module l'épissage alternatif de mTor - qui code mTOR, le régulateur principal de la croissance cellulaire et de l'homéostasie. SAM68 favorise l'épissage intron 5 normal de mTor. Des pré-adipocytes chez des souris déficientes en Sam68 ont montré des défauts de différenciation et une diminution de l'engagement dans la lignée adipocytaire. Ces souris étaient maigres et insensibles à l'obésité d'origine alimentaire. L'analyse à l'échelle d'une micropuce du tissu adipeux blanc de souris Sam68-null a permis d'identifier une régulation à la hausse d'une isoforme tronquée de mTor ; mTori5, qui se termine par transcription dans l'intron 5, en raison d'un manque d'épissage au site 5´ d´épissage. Cependant, le mécanisme par lequel SAM68 régule les événements d'épissage, en particulier dans le contexte de la reconnaissance du site d'épissage, n'a pas encore été caractérisé à ce jour. Dans cette thèse de doctorat, je décris une étude approfondie sur le rôle de SAM68 et des régions d'amplificateur intronique dans mTor intron 5 dans la reconnaissance de son site d'épissage 5' amont. Mes résultats mettent en évidence un nouveau rôle du SAM68 dans la modulation du recrutement du snRNP U1 snRNP sur des sites d'épissage de 5'. Je décris la caractérisation biochimique de l'interaction de SAM68 avec U1A, le composant central du snRNP U1 et le rôle de la phosphorylation de la tyrosine SAM68 dans la modulation de cette interaction. Je décris également comment SAM68 par son interaction avec U1 snRNP joue un rôle crucial dans le masquage des signaux de polyadénylation intronique cryptique dans un sous-ensemble de gènes. Collectivement, cette étude contribuera à une meilleure compréhension des éléments introniques et du rôle de SAM68 dans les décisions cruciales en matière d'épissage. / Global transcriptome profiling of human genes have led to the estimation that 95% of genes undergo alternative splicing. Alternative splicing expands the diversity of our genome and modulates it by cross-regulatory mechanisms. Major small nuclear ribonucleoproteins (snRNPs) namely U1, U2, U4, U6 and U5 catalyzes intron excision in a concerted manner. Some of the predominant splicing patterns by which alternative splicing expands genome diversity includes include exon skipping, mutually exclusive exons, alternative 5´splice site and alternative 3´splice site selection. RNA binding proteins play a major role in the regulation of alternative splicing by modulating snRNP recruitment and they do so by binding directly to pre-mRNA sequences called splicing enhancers or silencers that are located in exons and/or introns. A current goal in the splicing field is to establish a ‘splicing code’ for each RBP, whereby its activity, as in splicing activation or repression can be predicted based on its binding region relative to splice sites. Recent genome wide applications such as microarray and RNA-Seq have shed light on the often overlooked splicing patterns such as intronic polyadenylation and intron retention. The RNA binding protein, SAM68, modulates the alternative splicing of mTor – that encodes mTOR, the master regulator of cell growth and homeostasis. SAM68 promotes normal intron 5 splicing of mTor. Pre-adipocytes of Sam68 deficient mice showed differentiation defects and decreased commitment to adipocyte lineage. These mice were lean and unresponsive to dietary induced obesity. Exon-wide microarray analysis of white adipose tissue from Sam68-null mice identified upregulation of a truncated isoform of mTor; mTori5 , that transcriptionally terminates within intron 5 due to lack of splicing at the upstream 5´splice sites. However, the mechanism by which SAM68 regulates splicing events, particularly in the context of splice site recognition, has not been characterized till date. In this doctoral thesis, I describe an in-depth study on the role of SAM68 and the intronic enhancer regions in mTor intron 5 in the recognition of its upstream 5´splice site. My results uncover a novel role of SAM68 in modulating U1 snRNP recruitment at 5´splice sites. I describe the biochemical characterization of SAM68 interaction with U1A, the core component of U1 snRNP and the role of SAM68 tyrosine phosphorylation in modulating this interaction. I also describe how SAM68 by its interaction with U1 snRNP plays a crucial role in masking cryptic intronic polyadenylation signals in a subset of genes. Collectively, this study will contribute to advanced understanding of intronic elements and the role of SAM68 in affecting crucial splicing decisions.

L'augmentation des taux cellulaires de p53 en réponse aux dommages à l'ADN a été largement attribuée à une augmentation de la demi-vie de la protéine. Il est maintenant bien établi que la régulation traductionnelle de l'ARNm de p53 est également critique à la fois pour la répression de l'accumulation de p53 dans des conditions normales, et l'induction de la protéine en réponse aux dommages de l'ADN. Nos travaux se sont accès sur l'étude du rôle de facteur de réparation de l'ADN Ku dans la régulation traductionnelle de l'ARNm P53. Nous avons montré que Ku réprime la synthèse de la protéine p53 et l'apoptose p53-dépendante via la liaison à une structure en tige-boucle dans la 5'UTR de l'ARNm. Cependant, la répression traductionnelle exercée par Ku est levée après un stress génotoxique. Le mécanisme sous-jacent implique l'acétylation de Ku qui perturbe les interactions Ku-ARNm p53. Ces résultats suggèrent que la répression traductionnelle de p53 par Ku constitue un nouveau mécanisme cytoprotectif liant la réparation de l'ADN et la traduction des ARNm. / Increases in p53 protein levels after DNA damage have largely been attributed to an increase in the half-life of the p53 protein. It is now well accepted that translational regulation of p53 mRNA is also critical for both repression of p53 accumulation in unstressed conditions and induction of the p53 protein in response to DNA damage. Our work focused on studying the role of DNA repair factor Ku in the regulation of P53 mRNA translation. We showed that Ku represses p53 protein synthesis and p53-mediated apoptosis by binding to a stem-loop structure within the p53 5'UTR. However, Ku-mediated translational repression is relieved after genotoxic stress. The underlying mechanism involves Ku acetylation which disrupts Ku-p53 mRNA interactions. These results suggest that Ku-mediated repression of p53 mRNA translation constitutes a novel cytoprotective mechanism linking DNA repair and mRNA translation.

Au sein de l'ensemble des protéines Argonautes codées par les génomes des organismes métazoaires, certains membres de cette famille de protéines ont conservé des acides aminés importants pour l'activité endonucléasique. La signification fonctionnelle de ces résidus (composés des résidus DDH), pour les Argonautes spécifiques des miARN chez les animaux, est encore inconnue puisque le ciblage des ARNm par les miARN ne provoque pas de clivage site spécifique comme c'est le cas pour les siARN. In vitro, nous avons mis en évidence, chez le nematode C. elegans, que les protéines Argonautes spécifiques aux miARN, ALG-1 et ALG-2, conservant ce motif, possèdent une activité de clivage similaire à celle impliquée dans la voie des si ARN. Nous démontrons également que les protéines Argonautes ALG-1 et ALG-2 ont la capacité de lier et d'utiliser comme substrats différents duplexes de courts ARN, similaires aux duplexes de miARN produits par l'enzyme DCR-1. Les Argonautes ALG-1 et ALG-2 sont capables de coupure endonucléolytique sur ces duplexes, lorsque le degré de complémentarité entre les deux brins le permet, et de séparer les deux brins d'un duplex de courts ARN contenant des mésappariements. In vivo, l'activité endonucléasique de ALG-1 ou ALG-2 est essentielle pour la voie des miARN, et la perte de cette activité conduit à une accumulation des précurseurs de miARN tronqués et une altération de la formation de miRISC fonctionnel. Prises dans leur ensemble, nos données indiquent que l'activité endonucléasique des protéines Argonaute ALG-1 ou ALG-2 contribue à la maturation des miARN chez le nematode C. elegans.

La plupart des mutations qui ont lieu sur la séquence protéique de FUS et qui lie la protéine à la SLA se trouvent dans le signal de localisation nucléaire (NLS), ce qui rend la protéine anormalement abondante dans le cytoplasme. Combiné à d'autres observations, il est suggéré qu'un gain de fonction toxique de FUS dans le cytoplasme serait à l'origine de la neurodégénérescence. Alors que FUS est principalement une protéine nucléaire impliquée dans les processus de transcriptions, il possède également plusieurs fonctions cytoplasmiques. FUS est impliqué dans l'activité traductionnelle. Son rôle dans la traduction n'est pas encore entièrement compris. Il a été rapporté que FUS à la capacité de se lier au polyribosome pour avoir une action répressive sur la synthèse des protéines. La voie de signalisation mTOR impacte l'association de FUS avec les polyribosomes dans des cellules HEK293T. La SLA étant une maladie qui impacte les neurones du système nerveux central, nous voulons savoir si FUS y sera régulé par cette voie de signalisation. Les modifications post-traductionnelles (PTM) sont connues pour être impliquées dans l'interaction entre les protéines. L'une des hypothèses est que les PTMs et interactions protéines-protéines sont impliqués dans l'association entre FUS et les polyribosomes. Ainsi, l'objectif de mon étude est de déterminer comment la répression de l'activité traductionnelle par les FUS est régulée en étudiant les PTMs, les protéines et les voies de signalisation provoquant l'association de FUS aux polyribosomes. Mes résultats ont montré que la statut phosphorylation de FUS est impliquée dans sa localisation cytoplasmique et est en corrélation avec l'inhibition de la synthèse protéique. De plus, la voie de signalisation mTOR joue un rôle dans la localisation cytoplasmique de FUS en corrélation avec l'inhibition de la synthèse des protéines montrant le rôle de mTOR sur la modulation de FUS face à l'inhibition traductionnelle. De plus, mes résultats ont montré que le rôle de FUS dans la régulation de la traduction dans les régions éloignées telles que les synapses est influencée par la voie de signalisation mTOR. Par conséquent, des composants protéiques de mTOR serait impliqué dans l'association de FUS et son rôle d'inhibiteur traductionnel. / Most of the mutations that take place on the protein sequence of FUS that links the protein to ALS are in the nuclear localization signal (NLS), which makes the protein abnormally abundant in the cytoplasm. Combined with other observations, it is suggested that a toxic gain-of-function of FUS in the cytoplasm is the cause of neurodegeneration. While FUS is primarily a nuclear protein involved in transcription processes, it also has several cytoplasmic functions. FUS is involved in translational regulation. Its role in translation is not yet fully understood. FUS has been reported to have the ability to bind to the polyribosome to have a repressive action on protein synthesis. The mTOR signaling pathway impacts the association of FUS with polyribosomes in HEK293T cells. Since ALS is a disease that impacts the neurons of the central nervous system, we want to know if FUS will be regulated by thissignaling pathway. Post-translational modifications (PTMs) are known to be involved in the interaction between proteins. One of the hypotheses is that PTMs and protein-protein interactions are coordinating the association between FUS and polyribosomes. Thus, the objective of my study is to determine how the repression of translational activity by FUS is regulated by studying the PTMs, FUS protein interactions and signaling pathways causing the association of FUS with polyribosomes. My results showed that the phosphorylation status of FUS is involved in its cytoplasmic localization. Moreover, the cytoplasmic localization of FUS correlates with inhibition of protein synthesis. Moreover, the mTOR signaling pathway plays a role in the cytoplasmic localization of FUS correlating with the inhibition of protein synthesis showing the role of mTOR on the modulation of FUS to translational inhibition. Furthermore, my results showed that the role of FUS in regulating translation in remote regions such as the synapse is influenced by the mTOR signaling pathway.

Des mutations dans plusieurs gènes ont été liés à la sclérose latérale amyotrophique (SLA),en particulier dans celui codant pour la protéine Fused in Sarcoma (FUS). Les mutations sont retrouvées dans la partie codant pour le signal de localisation nucléaire, rendant la protéine anormalement abondante dans le cytoplasme. Combiné à d’autres observations, ça suggère qu’un gain de fonction toxique de FUS dans le cytoplasme serait à l’origine de la neurodégénérescence. La SLA est une maladie neurodégénérative qui affecte les neurones moteurs et cause une paralysie progressive. Les mécanismes moléculaires causant la maladies ont toujours inconnus. Une des pistes serait la perturbation de la traduction locale desARNm, qui permet aux synapses de répondre rapidement et indépendamment du corps cellulaire. Une traduction locale insuffisante pour soutenir l’activité synaptique à long terme mènerait à la perte des synapses et à la neurodégénérescence. Mon objectif est donc de déterminer le rôle de FUS dans régulation de la traduction des ARNm en caractérisant son interaction avec les composantes traductionnelles et d’évaluer sa fonction dans une condition reproduisant les caractéristiques de la SLA. J’ai montré que FUS s’associe aux polyribosomes inactifs, ce qui suggère que FUS jouerait un rôle dans la régulation de la traduction des ARNm en interagissant avec le cœur de la traduction. Il est également possible d’observer une augmentation de la présence de FUS dans le cytoplasme et de son interaction avec les polyribosomes suite à une inhibition de la traduction par mTOR, suggérant son rôle de régulateur négatif. De plus, les mutations liées à la SLA amplifient la fonction inhibitrice de FUS en rendant FUS cytoplasmique et en réduisant la synthèse des protéines. Mes résultats montrent que la protéine FUS aurait un rôle d’inhibiteur de la traduction quand celle-ci est cytoplasmique. Par conséquent, l’augmentation de la présence de FUS dans le cytoplasme dans la SLA entrainerait une inhibition de la traduction importante, à un niveau insuffisant pour soutenir l’activité synaptique. / Mutations in several genes have been linked to amyotrophic lateral sclerosis (ALS),particularly in the gene coding for the Fused in Sarcoma protein (FUS). Those mutations are found in the part encoding for the nuclear localization signal, making the protein abnormallyabundant in the cytoplasm. Combined with other observations, it suggests that a toxic gainof function of FUS in the cytoplasm would be the cause of the neurodegeneration. ALS is a neurodegenerative disease that affects motor neurons and causes progressive paralysis. The molecular mechanisms causing the disease are still unknown. One of the hypotheses is the disruption of local translation of mRNAs, which allows synapses to respond quickly and independently from the cell body. Insufficient local translation to support long-term synapticactivity would lead to synaptic loss and neurodegeneration. Thereby, the objective of mystudy is to determine the role of FUS in the regulation of mRNA translation by characterizing its interaction with translational components and evaluate its function in an ALS-linked condition. I have shown that FUS is associated with stalled polyribosomes, which suggests that it plays a role in regulating mRNA translation by interacting with the core of translation.There is also an increase in the presence of FUS in the cytoplasm and in its interaction with polyribosomes following inhibition of translation through mTOR, suggesting its role as anegative regulator. In addition, ALS-related mutations amplify FUS inhibitory function bymaking FUS cytoplasmic and reducing protein synthesis. My results show that the FUSprotein would have a role as a translation inhibitor when it is cytoplasmic. There fore, increasing the presence of FUS in the cytoplasm in ALS would result in significant translation inhibition, at a level insufficient to support synaptic activity.

Chez les eucaryotes, les microARN sont de courts ARN non codants régulant les gènes essentiels pour le développement et la différenciation cellulaire. Parmi les facteurs cellulaires clés de cette voie métabolique, on retrouve les RNAses de type III Drosha et Dicer, ainsi que les protéines Argonautes ALG-1 et ALG-2 chez C. elegans. Dans le but de mieux caractériser l’implication des protéines Argonautes dans la voie des microARN, nous avons utilisé deux approches différentes. Premièrement, nous avons étudié la liaison de la protéine Argonaute ALG-1 aux microARN chez C. elegans en fonction du stade développemental, et ce par analyse par micropuce des microARN associés avec ALG-1. Cette étude nous a permis de remarquer que ALG-1 lie la majorité des microARN, mais non la totalité, et ce, de façon très importante aux stades développementaux tardifs. Deuxièmement, nous nous sommes intéressés à l’identification d’interacteurs génétiques d’alg-2. Nous avons donc réalisé un criblage génétique basé sur la létalité synthétique avec le gène alg-2. Ainsi, lorsque le gène synthétique létal est muté simultanément avec alg-2, tel qu’observé avec alg-1, la double lésion induit la mort de l’animal. De ce criblage, nous avons isolé 11 mutants, classés en 5 groupes de complémentation. Par l’utilisation de techniques de cartographie génétique, nous avons localisé la mutation chez le candidat sla-1 sur le chromosome V, entre les positions génétiques de -12.7 et -3.65. / In eukaryotes, microRNAs are small non-coding RNAs which have the role of regulating genes essential for development and cellular differentiation. Beside the RNAse III family members (Drosha and Dicer) and the Argonaute proteins ALG-1 and ALG-2 in C. elegans, essential components of this gene regulation pathway are still not uncovered. In order to characterize the implication of Argonaute proteins ALG-1 and ALG-2 in microRNA pathway, we used two approaches. First, we studied the interaction between microRNA and ALG-1 during worm development by microarray analysis of microRNA associated to ALG-1. From this analysis, we observed that the majority, but not the totality, of microRNA are associated to ALG-1, mostly at early developmental stages. Secondly, to identify new components of microRNA pathway, we conducted a genetic screen to identify new interactors of alg-2. Our screen is based on the synthetic lethality feature of alg-2 and alg-1 genes. In absence of both genes, the animal can not survive. With this synthetic lethal screen, we want to identify new genes that work in synergy with alg-2, like alg-1, interacting in the same genetic pathway. The worms have been mutagenized and 11 mutants, classified in 5 complementation groups, have been collected. By using various mapping techniques, we localized the mutation on mutant sla-1(qbc1) on chromosome V, between the genetic positions of -12.7 and -3.65.

Mes travaux ont porté sur l'étude de deux familles de protéines de liaison à l'ARN, la famille des ARE-BP (AU-rich elements binding protein) et la famille des PTB (Polypyrimidine tract binding protein) au cours du développement chez le xénope. L'étude de l'expression de cinq membres de la famille ARE-BP a mis en évidence une redondance d'expression tissulaire et temporelle entre quatre de ces ARE-BP (AUF1, KSRP, HuR et TIA1). A l'inverse, l'expression atypique de TTP a permis de suggérer son implication dans l'hématopoïèse. Mes travaux sur la famille PTB (PTBP1, PTBP2, PTBP3) ont montré que chacun des paralogues présente une expression spécifique ce qui suggère qu'elles aient des fonctions différentes lors du développement. Des résultats du laboratoire montraient que l'inactivation de PTBP1 ou de EXOSC9, un composant de l'exosome ARN, entraînait des défauts de morphogenèse de l'épiderme dorsal. Afin d'identifier l'origine moléculaire de ces défauts, j'ai réalisé l'analyse transcriptomique par séquençage à haut débit (RNA-Seq) des morphants PTBP1 et EXOSC9. J'ai produit des banques d'ADNc à partir des morphants ou d'embryons témoins et celles-ci ont été séquencées au Génoscope. L'analyse d'une cible connue de PTBP1 a montré que des modifications minoritaires de l'épissage étaient détectées à partir de ces données. De plus ces défauts d'épissage ne sont pas retrouvés dans les morphants EXOSC9, validant son utilisation comme crible additionnel permettant d'exclure les évènements d'épissage qui ne sont pas impliqués dans le défaut d'épiderme. Une approche gène candidat a été initiée afin de cibler l'analyse de transcrits impliqués dans la morphogenèse de l'épiderme dorsale.

La famille des protéines Fragile X Related (FXR) comprend la protéine FMRP ainsi que les homologues FXR1P et FXR2P. En plus d'une forte homologie de séquence, tous les membres de cette famille de protéines possèdent des domaines caractéristiques aux molécules liant l'ARN ainsi que des signaux d'importation et d'exportation nucléaire. FMRP est l’archétype de cette famille de protéine, puisque son absence cause le retard mental avec X Fragile. Par contre, aucune pathologie n’est associée avec la perte d’expression des homologues FXR1P et FXR2P et ce, même si ces deux protéines ont été mises en évidence dans des processus développementaux chez la souris. En effet, cette famille de protéines semble jouer un rôle primordial durant l’embryogenèse, puisque la délétion de FMR1 et FXR2 provoque des troubles cognitifs, alors que FXR1 semble plutôt jouer un rôle dans la myogenèse et la spermatogenèse chez les mammifères. Cette diversification fonctionnelle de FXR1 semble être attribuable à l’expression complexe de ses différentes isoformes. En effet, chez les mammifères, quatre des six isoformes de FXR1P (70, 74, 78 et 80 kDa) sont exprimées dans tous les tissus à l’exception des muscles striés et cardiaques où elles sont remplacées par deux isoformes dites « muscle spécifique » (82 et 84 kDa). Le nombre élevé d’isoformes de FXR1 rend cette protéine difficile à étudier chez les mammifères. Cette expression de FXR1 est hautement conservée chez tous les vertébrés et peut être décelée chez plusieurs organismes tels le poulet, le poisson zèbre ainsi que chez la grenouille Xenopus laevis. Le xénope s’avère être le modèle exemplaire, puisque l’expression de xFxr1 y est beaucoup plus simple et ce, tout en conservant l’expression tissu spécifique de ces isoformes. En effet, seule une isoforme de 84 kDa est exprimée dans tous les tissus à l’exception des muscles striés et cardiaques où il y a expression d’une isoforme de 88 kDa. Étant donné le rôle dans les cellules musculaires striées, il est impératif de comprendre les implications de l’inactivation de ce gène chez les vertébrés. / Fragile X Mental Retardation Protein (FMRP) is part of a mRNA-binding proteins family that includes the Fragile X Related 1 and 2 proteins (FXR1P and FXR2P). These proteins share multiple functional domains typical of mRNA-binding domain (two KH domains and 1 RGG box) as well as a nuclear and a cytoplasmic localization domain. Whereas absence of FMRP is the cause of Fragile X Mental Retardation in human, it is not known whether FXR1P and FXR2P are associated to any pathology and whether these homologous proteins can compensate for the absence of FMRP in the case of the Fragile X syndrome. Knockout mice for FXR proteins are powerful tools that are commonly used in research to shed light on the functions of these proteins and point out their embryonic involvement. However, the Fxr1 knockout mouse didn’t proved to be a good model as the two mentioned above. In mammals, we have shown that FXR1 play a key role in muscle differentiation, since two of the six isoforms are muscle specific and are believed to be essential for the normal development of the cardiac and skeletal muscle. Although essential for embryonic development, it is nearly impossible to study the developmental implication of the differential expression of these tissues specific proteins in mammals due to the large number of FXR1P isoform. Simpler model such as drosophila melanogaster are being used, but this model have only one proteins (dFMRP) which is expressed ubiquitously in this organism and do not represent the tissue specific expression of some of the family member. We choose an intermediate model such as Xenopus laevis, which is an extensively used model for developmental studies, and proceeded with the inactivation of xFxr1. In Xenopus laevis, we found two different xFxr1 proteins isoform; one short isoform (84 KDa) is ubiquitously expressed in every tissues except in muscle, whereas the long isoform (88 KDa) is expressed only in cardiac and skeletal muscle. Specific inactivation of xFxr1 messengers during the early development gave us new insight on the specific functions of these proteins during the embryogenesis and primary myogenesis.

La localisation des ARNm dans différents compartiments subcellulaires est conservée dans un large éventail d'espèces et de divers types cellulaires. Le trafic est médié par l'interaction entre les protéines de liaison à l'ARN (RBP) et l'ARNm. Les RBP reconnaissent les éléments cis-régulateurs de l'ARNm, également appelés éléments de localisation. Ceux-ci sont définis par leur séquence et/ou leurs caractéristiques structurelles résidant dans la molécule d'ARNm. La localisation des ARNm est essentielle pour la résolution subcellulaire et temporelle. De plus, les ARNm se sont avérés enrichis dans de nombreux compartiments cellulaires, notamment les mitochondries, l'appareil mitotique, et le réticulum endoplasmique. En outre, des études ont démontré que les RBP et les ARNm sont associés aux structures de l'appareil mitotique. Cependant, le rôle que joue la localisation de l'ARNm au cours de la mitose reste largement inexploré. Ma thèse de doctorat vise à comprendre comment le trafic d'ARNm est impliqué lors de la mitose. La première partie de cette thèse porte sur l'interaction post-transcriptionnelle qui se produit entre les deux ARNm, cen et ik2. Les gènes qui se chevauchent sont une caractéristique frappante de la plupart des génomes. En fait, il a été constaté que le chevauchement des séquences génomiques module différents aspects de la régulation des gènes tels que l'empreinte génomique, la transcription, l'édition et la traduction de l'ARN. Cependant, la mesure dans laquelle cette organisation influence les événements réglementaires opérant au niveau post-transcriptionnel reste incertaine. En étudiant les gènes cen et ik2 de Drosophila melanogaster, qui sont transcrits de manière convergente avec des régions 3' non traduites qui se chevauchent, nous avons constaté que la liaison physique de ces gènes est un déterminant clé dans la co-localisation de leurs ARNm aux centrosomes cytoplasmiques. Le ciblage du transcrit ik2 dépend de la présence et de l'association physique avec l'ARNm de cen, qui est le principal moteur de la co-localisation centrosomale. En interrogeant les ensembles de données de séquençage de fractionnement, nous constatons que les ARNm codés par des gènes qui se chevauchent en 3' sont plus souvent co-localisés par rapport aux paires de transcrits aléatoires. Ce travail suggère que les interactions post-transcriptionnelles des ARNm avec des séquences complémentaires peuvent dicter leur destin de localisation dans le cytoplasme. La deuxième partie de cette thèse consiste à étudier le rôle que jouent les RBP au cours de la mitose. Auparavant, les RBP se sont avérés être associés au fuseau et aux centrosomes. Cependant, leur rôle fonctionnel au niveau de ces structures reste à étudier. Grâce à un criblage par imagerie avec plus de 300 anticorps, nous avons identifié 30 RBP localisés dans les structures mitotiques des cellules HeLa. Ensuite, pour évaluer les rôles fonctionnels de ces RBP, nous avons utilisé l'interférence ARN (ARNi) pour évaluer si la fidélité du cycle cellulaire était compromise dans les cellules HeLa et les embryons de Drosophila melanogaster. Fait intéressant, nous avons identifié plusieurs candidats RBP pour lesquels le knockdown perturbe la mitose et la localisation de l'ARNm dans les cellules HeLa. De plus, la perte des orthologues a entraîné des défauts de développement chez l'embryon de mouche. Grâce à ce travail, nous avons démontré que les RBP sont impliquées pour assurer une mitose sans erreur. En résumé, les travaux que j'ai menés mettent en lumière l'implication de la régulation post-transcriptionnelle au cours de la mitose. En définissant les fonctions et le mécanisme de localisation des ARNm en mitose, ce travail permettra de définir de nouvelles voies moléculaires impliquées dans la régulation de la mitose. Puisque la division cellulaire non contrôlée peut mener à des maladies tel le cancer, étudier le contrôle du cycle cellulaire sous cet angle « centré sur l'ARN » peut aider à développer de nouvelles approches thérapeutiques pour trouver des solutions aux problèmes de santé. / The localization of mRNAs to different subcellular compartments is conserved in a wide range of species and diverse cell types. Trafficking is mediated by the interaction between RNA binding proteins (RBPs) and mRNA. RBPs recognize mRNA cis regulatory motifs, otherwise known as localization elements. These are defined by their sequence and/or structural features residing within the mRNA molecule. Localization of mRNAs is essential for subcellular and temporal resolution. Furthermore, mRNAs have been found to be enriched in many cellular compartments including the mitochondria, mitotic apparatus, and endoplasmic reticulum. Moreover, studies have demonstrated that RBPs and mRNAs are associated with mitotic apparatus structures. However, the role that mRNA localization plays during mitosis remains largely unexplored. My PhD thesis aims to understand how the trafficking of mRNAs is implicated during mitosis. The first part of this thesis encompasses the post-transcriptional interaction that occurs between the two mRNAs, cen and ik2. Overlapping genes are a striking feature of most genomes. In fact, genomic sequence overlap has been found to modulate different aspects of gene regulation such as genomic imprinting, transcription, RNA editing and translation. However, the extent to which this organization influences regulatory events operating at the post-transcriptional level remains unclear. By studying the cen and ik2 genes of Drosophila melanogaster, which are convergently transcribed with overlapping 3’untranslated regions, we found that the physical linkage of these genes is a key determinant in co-localizing their mRNAs to cytoplasmic centrosomes. Targeting of the ik2 transcript is dependent on the presence and physical association with cen mRNA, which serves as the main driver of centrosomal colocalization. By interrogating global fractionation-sequencing datasets, we find that mRNAs encoded by 3’overlapping genes are more often co-localized as compared to random transcript pairs. This work suggests that post-transcriptional interactions of mRNAs with complementary sequences can dictate their localization fate in the cytoplasm. The second part of this thesis involves investigating the role that RBPs play during mitosis. Previously, RBPs have been found to be associated with the spindle and centrosomes. However, their functional role at these structures was yet to be investigated. Through an imaging screen with >300 antibodies, we identified 30 RBPs localized to mitotic structures in HeLa cells. Then, to assess the functional roles of these RBPs, we used RNA interference (RNAi) to assess whether cell cycle fidelity was compromised in HeLa cells and Drosophila melanogaster embryos. Interestingly, we identified several RBP candidates for which the knockdown disrupted mitosis and mRNA localization in HeLa cells. Furthermore, loss of the orthologs led to developmental defects in the fly embryo. Through this work, we demonstrated that RBPs are involved in ensuring an error-free mitosis. In summary, the work that I have conducted sheds light on the involvement of post-transcriptional regulation during mitosis. By defining the functions and mechanism of mRNA localization in mitosis, this work will help define new molecular pathways involved in mitosis regulation. As uncontrolled cell division can lead to diseases such as cancer, studying cell cycle control from this ‘RNA-centric’ angle may help to develop new therapeutic approaches to find solutions to health problems.