Un système informatique a été développé pour centraliser la cueillette et le traitement des données provenant de la plate-forme protéomique du CHUL (Centre Hospitalier de l'Université Laval). Les informations sont saisies à l'aide d'interfaces web générées en PL/SQL, ou cueillies par des scripts Perl et des macros en VB (Visual Basic). Toutes ces données sont sauvegardées dans une base de données Oracle installée sur un serveur Unix. L'engin de recherche Mascot (Matrix Science), utilisé pour l'identification des protéines, est intégré au système. Ce dernier a grandement réduit le temps dédié à la manipulation des données et à leur analyse, augmentant ainsi la productivité de la plate-forme. La versatilité du système permet l'intégration de nouveaux algorithmes d'analyse de données provenant de divers instruments, ainsi que l'intégration des résultats d'autres plate-formes telles les micropuces, le SAGE, l'hybridation in situ et le QRT-PCR.

GRB2 est une protéine adaptatrice régulant la transduction du signal en aval de récepteurs tyrosine kinases (RTK). En interagissant avec différentes combinaisons de récepteurs et d’effecteurs, GRB2 régule la spécificité et diversité des réponses cellulaires. La suractivation du RTK HER2 dans le cancer du sein (HER2+) est associée à un mauvais pronostic. GRB2 interagit avec ce dernier et soutient la progression tumorale dépendante de HER2, constituant ainsi un acteur majeur de la signalisation en aval de ce RTK. L’objectif du projet était de caractériser les réseaux de GRB2 dans le cancer mammaire HER2+. Nous avons utilisé des purifications d’affinité couplées à la spectrométrie de masse pour caractériser l’interactome de GRB2 dans différents modèles du cancer du sein HER2+. Nous avons ainsi identifié 35 partenaires de GRB2 dans une lignée de cancer mammaire HER2+, incluant des interacteurs connus tels que PTPN11. Ces expériences ont de plus permis de valider 5 partenaires de GRB2 non recensés dans la littérature. Nous avons également mis en évidence pour la première fois des modifications dans les réseaux de signalisation dépendants de GRB2 dans la progression tumorale du cancer du sein HER2+. En effet, 62 partenaires de GRB2 ont été identifiés dans deux modèles, dont 18 sont associés à la protéine adaptatrice exclusivement après modélisation de la progression tumorale. Parmi ces derniers, 6 interacteurs de GRB2 ont été caractérisés pour la première fois par ces expériences. Nos travaux ont donc permis l’identification de 72 partenaires de GRB2, dont 11 ne sont pas recensés dans la littérature. L’un des partenaires de GRB2 identifié dans cette étude, MPZL1, est une glycoprotéine membranaire participant au processus métastatique en favorisant l’adhésion et la migration cellulaires. Ces processus ayant été démontrés dépendants de la signalisation de HER2 à travers son interaction à GRB2, nous avons caractérisé cette association plus en détail. Nous avons démontré que l’association de MPZL1 phosphorylée à GRB2 nécessite la phosphatase PTPN11 et le domaine SH2 de GRB2. Nous avons démontré que la fibronectine induit la nucléation du complexe et le recrutement membranaire de GRB2. En conclusion, nous avons identifié un nouveau complexe signalétique potentiellement impliqué dans l’adhésion cellulaire à la matrice. Nous postulons que ce complexe, ainsi que de nouvelles associations de GRB2 identifiées par nos travaux, puissent participer au processus métastatique induit par HER2, et ainsi puissent constituer de nouvelles cibles thérapeutiques intéressantes. / GRB2 is an adaptor protein involved in receptor tyrosine kinase (RTK) signaling. By interacting with a wide variety of RTKs as well as cytoplasmic effectors, GRB2 controls the specificity and diversity of cellular responses. GRB2 was shown to be crucial for HER2 RTK downstream signaling to regulate HER2-driven oncogenesis. HER2 is overexpressed in 15-20% of breast tumors (HER2+), and its overexpression is associated with a poor prognosis. Since GRB2 binding to different combinations of receptors and targets regulate downstream cell response, we hypothesized that GRB2 interaction network in a HER2 overexpression context would show new complexes promoting HER2-driven tumour progression. Thus, we sought to identify the GRB2-centered protein interaction network in different HER2+ breast cancer (BCa) models using affinity purifications followed by mass spectrometry analysis of the binding proteins. We identified 35 GRB2 binding partners in human HER2+ BCa cells, including both known (PTPN11) and novel interactors. In fact, 5 GRB2 interactors validated in our study were not previously described in the literature. Furthermore, we showed for the first time that GRB2-dependent signaling networks are modified in HER2+ BCa progression. Indeed, we identified 62 GRB2 binding partners in two tumour progression models, of which 18 were specific to tumour progression since they were not identified in the control conditions. Among these, 6 were not previously reported in the literature. One of the newly identified binding partner of GRB2, MPZL1, is a membrane glycoprotein involved in the metastatic process by promoting cell adhesion and migration on extracellular matrix. As these functions were shown to depend on HER2 signaling through GRB2, we sought to characterize the association further. We showed that MPZL1 interaction with GRB2 requires the glycoprotein phosphorylation, its association to phosphatase PTPN11 as well as the adaptor SH2 domain. Finally, we showed that fibronectin can trigger this complex association and GRB2 membrane recruitment. In conclusion, we identified a new signaling complex in HER2+ BCa that is likely involved in the control of cell adhesion and migration. Thus, we postulate that this complex, as well as other newly identified GRB2 associations, could promote HER2–driven oncogenesis and as such may represent interesting potential drug targets for HER2+ BCa.

La purification par affinité couplée à l’analyse par spectrométrie de masse (AP-MS) est une méthode de choix pour l’étude des interactions protéines-protéines chez les cellules humaines. Par contre, cette technique est sensible aux perturbations causées par la surexpression ectopique des protéines cibles. Des effets anormaux, tels que la formation d’agrégats et la délocalisation des protéines cibles, peuvent mener à des conclusions erronées. Il est donc important de reproduire le plus précisément possible les niveaux physiologiques normaux des protéines à l’étude. Les travaux présentés dans ce mémoire décrivent le développement d’un système robuste et rapide couplant l’édition du génome et la protéomique permettant l’isolation de complexes protéiques natifs exprimés à des niveaux quasi physiologiques. L’approche a servie de tremplin afin d’atteindre l’objectif ultime qui est de caractériser les protéines exprimées à partir de leur contexte génomique naturel. À l’aide des outils d’édition génomique, nous avons introduit de façon ciblée au locus AAVS1 une cassette permettant l’expression de protéines d’intérêt étiquetées avec une séquence permettant la purification par affinité. Ainsi, nous avons purifié de nombreuses holoenzymes impliquées dans la réparation de l’ADN et la modification de la chromatine. Nous avons identifié de nouvelles sous-unités et interactions au sein de complexes déjà bien caractérisés et rapportons l’isolation de MCM8/9, soulignant ainsi l’efficacité et la robustesse de notre approche. La technique présentée dans ce mémoire améliore et simplifie l’exploration des interactions protéiques ainsi que l’étude de leur activité biochimique, structurelle et fonctionnelle. / Conventional affinity purification followed by mass spectrometry (AP-MS) analysis is a broadly applicable method to decipher molecular interaction networks and infer protein function. However, it is sensitive to perturbations induced by ectopically overexpressed target proteins and does not reflect multilevel physiological regulation in response to diverse stimuli. Here, we developed an interface between genome editing and proteomics to isolate native protein complexes produced from their natural genomic contexts. We used CRISPR/Cas9 and ZFNs to insert cDNA of interest in the endogenous genomic safe harbor locus AAVS1 and purified several DNA repair and chromatin modifying holoenzymes to near homogeneity. We uncovered novel subunits and interactions amongst well-characterized complexes and report the isolation of MCM8/9, highlighting the efficiency and robustness of the approach. These methods improve and simplify both small and large-scale explorations of protein interactions, as well as the study of biochemical activities and structure-function relationships.

La spectrométrie de masse est une méthode d’analyse qui permet de travailler sur une large gamme d’échantillons. Elle est utilisée dans de nombreux domaines de recherche comme la chimie analytique, la protéomique, la lipidomique et la métabolomique…Dans un premier temps, mon travail s’est focalisé sur le développement d’une méthode indépendante d’analyse de données par spectrométrie de masse à transformée de Fourier bidimensionnelle. Pour augmenter la résolution en première dimension, une analyse FT-ICR 2D avec un échantillonnage non uniforme (NUS) a été développée. L’augmentation de la résolution dans la première dimension a permis l’obtention d’une haute résolution pour les ions précurseurs. La FT-ICR 2D a été utilisée avec succès pour l’analyse de triacylglycérols contenus dans du plasma mais aussi pour l’analyse d’échantillons archéologiques.Dans un second temps, une stratégie protéomique conjointe bottom-up et top-down a été appliquée à l’analyse d’échantillons archéologiques et paléontologiques à partir d’ossements ou de céramiques. Le développement d’une méthodologie bottom-up, a permis à partir d’ossements archéologiques d’espèces inconnues l’identification des protéines et leurs modifications chimiques. Cet ossement a pu être attribué comme appartenant à l’espèce Homo sapiens. Une analyse top-down a été utilisée pour l’analyse d’échantillons archéologiques. Pour la première fois, une protéine (la caséine de lait) a été identifiée dans un échantillon archéologique d’amphore de l’époque de l’empereur Claude (1er siècle de notre ère) grâce la détection de grands fragments de caséine. / Mass spectrometry is a method of analysis which works on a wide range of sample types. It is used in many research fields such as analytical chemistry, proteomics, lipidomics and metabolomics...Firstly, my work was dedicated to the development of an independent data analysis methodology based on two-dimensional Fourier transform mass spectrometry. For increasing the resolution on the first dimension a 2D FT-ICR analysis with non-uniform sampling was developed. The resolution increase in the first dimension leading to high resolution for the precursor ions. The 2D FT-ICR has been successfully applied for the analysis of triacylglycerol contained on plasma and also for archaeological samples. This methodology led to 2D maps allowing a rapid classification of plants or animals samples.Secondly, a joint bottom-up and top-down proteomics strategy was applied for the analysis of archaeological and paleontological samples from bones or ceramics. The development of a bottom-up methodology, allowed the identification of proteins and their chemical modifications from archeological bones. These bones have been attributed to Homo sapiens. The development of a top-down methodology was applied to the analysis of archaeological ceramic. For the first time, a protein (milk casein) was identified in an archaeological sample of an amphora from Claudius emperor era (1st century A.D) via the detection of large fragments of casein. This first application of the top down proteomics showed that new information can be provided such as the in situ molecular degradation.

Les cils et les flagelles sont des organites conservés chez les eucaryotes où ils jouent des rôles essentiels et variés comme la motilité et la signalisation cellulaire. La zone de transition (ZT) est une structure complexe, localisée à la base des cils, indispensable à leur assemblage et pour la sélection des constituants ciliaires. Chez l'Homme, de nombreuses pathologies appelées ciliopathies sont associées à des défauts d'assemblage ou de fonctionnement des cils. Les plus sévères sont liées à des défauts de protéines de la ZT. Cette dernière est composée principalement de trois complexes protéiques nommés MKS, NPHP et CEP290 interagissant étroitement entre eux. D'autres protéines, dont CBY conservée des mammifères à la drosophile, s'ajoutent à ces modules mais leur interconnections ne sont pas connues Deux modes d'assemblage ciliaire ont été décrits : la ciliogenèse compartimentée et cytosolique. La fonction de la ZT au cours de la ciliogenèse compartimentée a fait l'objet de nombreuses études mais son rôle dans la ciliogenèse cytosolique reste peu connu. Au cours de ma thèse j'ai analysé la fonction de nouvelles protéines de la ZT en utilisant le modèle de la drosophile qui présente les 2 types de ciliogenèse. J'ai d'une part réalisé un crible protéomique en cellules murine IMCD3 et caractérisé le module protéique CBY, composé de CBY, FAM92A et DZIP1L. Ce module est conservé chez la drosophile à la ZT. Il est nécessaire à la ciliogenèse notamment pour l'assemblage de la ZT et pour l'ancrage du corps basal à la membrane plasmique. L'absence de ces protéines entraine des défauts ciliaires importants dans l'assemblage des flagelles de spermatozoïde et des cils des neurones sensoriels chez les drosophiles.En conclusion, ce travail apporte de nouvelles connaissances sur l'assemblage de la ZT et sur le rôle de CBY dans les mécanismes qui contrôlent la ciliogenèse / Cilia and flagella are highly conserved organelles among eukaryotes species. They are composed of a microtubular cytoskeleton and play essential functions during development and in numerous physiological processes. As a result, in humans, cilia dysfunction leads to a wide range of pathologies, called ciliopathies.At the ciliary base, the transition zone (TZ), a complex structure, is required for proper cilia assembly and regulates the traffic of ciliary components in and out cilia. Defects in TZ proteins lead to severe ciliopathies. The TZ is composed of 3 protein complexes, MKS, NPHP et CEP290 that closely interact. Additional proteins, like CBY, conserved between mammals and Drosophila, have been described at the TZ but their precise role and relationships with the other TZ complexes are unknown. Two modes of cilia assembly have been described: compartmentalized and cytosolic ciliogenesis. Whereas the function of the TZ in compartmentalized ciliogenesis is well documented, its role in cytosolic ciliogenesis remains poorly characterized. During my PhD, I characterized new TZ proteins conserved in mammals and Drosophila and analyzed their function during cilia assembly in Drosophila. First, I performed a proteomic screen in murine IMCD3 cells and characterized the CBY module composed of CBY, FAM92A1 and DZIP1L. This complex is conserved in Drosophila and locates at the TZ. Moreover, I showed that this module is necessary for TZ assembly and centriolar docking to the plasma membrane and hence required for cilia and flagella assembly. In absence of these proteins, Drosophila show severe ciliogenesis defects both in sperm cells and in sensory neurons.In conclusion, this work brings new insights into the understanding of TZ assembly and of the mechanisms, that control ciliogenesis

L’analyse protéomique consiste à caractériser l’ensemble des protéines exprimées dans une cellule, dans un état et à un temps donné (le protéome). L’analyse protéomique tend aujourd’hui à fournir des informations quantitatives, cependant, pour pouvoir générer des données fiables et sensibles, des optimisations méthodologiques doivent être apportées à chaque problématique biologique. L’objectif de cette thèse a été d’adapter les stratégies protéomiques quantitatives existantes à diverses problématiques biologiques. Ce travail de thèse a ainsi contribué à apporter des résultats originaux concernant l’étude de désordres métaboliques. Il a également permis la mise au point d’une méthode de suivi du statut reproducteur de la tortue Luth. Finalement, il a permis d’évaluer la réponse d’une lignée cellulaire hépatique à une intoxication chronique à l’acide valproique. Ces données alimenteront des algorithmes de prédiction de toxicité hépatique chronique au travers du consortium NOTOX (EU). / Proteomics consists in the characterization of all the proteins expressed in a physiological state and at a given time (the proteome). Today, proteomics tends to bring quantitative information. However, in order to generate reliable, sensitive and robust data, whatever the biological question, methodological improvements need to be done. The aim of this PhD thesis was to apply and adapt quantitative proteomics strategies to specific biological issues as there is no universal quantifying method. This PhD thesis contributed to bringing original results concerning the study of metabolic disorders. It has also contributed to setting-up a targeted approach in order to quantify the level of reproductive effort of Leatherback Turtles. Finally, this PhD thesis also contributed, through the consortium NOTOX (EU), to the evaluation of physiological answers of hepatic cell lines exposed to valproic acid. These data will be used in order to generate hepatotoxicity prediction algorithms.

Les streptomycètes, des bactéries au développement morphologique complexe, sont étudiés depuis des décennies en raison de leurs caractéristiques particulières incluant leur capacité à produire une grande diversité d'enzymes hydrolytiques et de molécules complexes telle que des centaines d'antibiotiques. Streptomyces coelicolor est l'organisme modèle pour l'étude des streptomycètes et le séquençage de son génome a ouvert la voie à l'étude de centaines de gènes dont la fonction est jusqu'à présent inconnue. La protéine TerD du Serratia marcescens joue un rôle dans la résistance au tellurite chez cet organisme. Plusieurs orthologues de cette protéine ont été identifiés chez le S. coelicolor. Sur la base de la similarité de leurs séquences avec la protéine TerD, ces protéines du S. coelicolor ont été désignées comme des protéines de résistance au tellurite. Ces mêmes protéines ont été identifiées comme étant induites ou réprimées dans de nombreuses conditions exemptes de tellurite, laissant croire qu'elles participent à d'autres voies métaboliques. Au cours de ce travail de doctorat, des souches mutantes du S. coelicolor ont été produites pour les gènes SCO2367, SCO2368 et SC04277, trois gènes homologues à ter D, afin d'évaluer les répercussions de la perte de ces gènes chez la bactérie.Les souches ont été caractérisées morphologiquement et nous avons démontré que la délétion de ces gènes nuit sérieusement au développement de la bactérie, à la production de spores et à la vitesse de croissance. Parallèlement, une approche protéomique a été utilisée afin de caractériser les effets de la délétion ou de la surexpression du gène SCO2368 sur la biosynthèse des protéines intracellulaires et extracellulaires de la bactérie. Ceci a permis de démontrer qu'une grande quantité de protéines reliées au stress sont induites chez les deux souches mutantes, laissant présumer qu'un déséquilibre dans le taux de cette protéine induit un stress physiologique important. Par ailleurs, différentes isoformes de la protéine SCO2368 ont été identifiées tant au niveau intracellulaire que dans le milieu extracellulaire. Par l'analyse des modifications post-traductionnelles de ces isoformes, nous avons prouvé que celles-ci étaient méthylées sur plusieurs acides aminés. De plus, nous avons démontré que la transcription du gène SCO2368 n'est pas induite par la présence de tellurite. Ces résultats démontrent que les gènes homologues à ter D ont une autre fonction que la résistance au tellurite et qu'ils jouent vraisemblablement un rôle dans la morphogénèse.

Les Métalloprotéases matricielles (MMPs) constituent une famille des métalloprotéases à zinc capables conjointement de dégrader l'ensemble des protéines de la matrice extracellulaire. Aujourd'hui, vingt-trois MMPs humaines ont été identifiées et sont caractérisées par leur séquence en aminoacides et leur structure 3D fortement conservées. Ces enzymes sont exprimées de manière constitutive au cours des processus de remodelage tissulaire. Leur surexpression dans un certain nombre de pathologies étroitement liée au phénomène d'inflammation (arthrite, emphysème, cancer) fait des MMPs des cibles thérapeutiques de choix. Cependant, le remodelage entraînant des modifications des contacts cellulaires, les MMPs apparaissent aujourd'hui comme des protéines des voies de signalisation à part entière. Les récentes découvertes de substrats des MMPs ne faisant pas partie des constituants de la matrice extracellulaire renforcent cette vision. Dans le but d'identifier le rôle particulier et le taux d'expression protéique des MMPs dans un contexte pathologique, nous avons développé une technique de protéomique fonctionnelle dédiée à la détection des formes actives des MMPs dans des échantillons tumoraux. Cette technique repose sur le développement d'une nouvelle sonde de photoaffinité, basée sur la structure d'un puissant inhibiteur des MMPs de type phosphinique, permettant de cibler les MMPs sous forme active et de les isoler par marquage par photoaffinité. Le marquage par photoaffinité nous permet ainsi grâce à un élément radioactif incorporé à la sonde de radiomarquer les protéines ciblées. Cette sonde a montré in vitro sa capacité remarquable à modifier de manière covalente la hMMP-12 avec un rendement de 42 %, affichant une sensibilité extrême de détection (2.5 fmoles de hMMP-12). En présence de protéome complexe, la sensibilité de détection de la sonde pour la hMMP-12 est tout à fait comparable (5 fmoles) ; la hMMP-12 représente une fraction de 0.001 % de la quantité totale des protéines. Cette méthode nous a permis également d'identifier de manière indirecte les formes actives des gélatinases en comparant les extraits tumoraux traités par la sonde et les extraits tumoraux analysés en zymographie. Ces études indiquent que les niveaux d'expression des formes actives de MMPs sont très faibles (fmoles) ne permettant pas une caractérisation de celles-ci par spectrométrie de masse, ce qui constitue un véritable défi pouvant être abordé avec de nouvelles sondes incorporant une biotine. Cet exemple de protéines exprimées sous forme active en très faible abondance, implique une orientation des efforts à consentir vers le développement de nouvelles stratégies de capture.

Les algorithmes génétiques sont des méthodes d'optimisation destinées à des problèmes complexes. Ils peuvent jouer un rôle intéressant dans le cadre de la protéomique. Cette discipline est assez récente, elle étudie le patrimoine en protéines des individus. Elle produit des données de grande dimension. <br />La première partie aborde l'histoire, le fonctionnement des algorithmes génétiques et certains résultats théoriques. La partie suivante détaille la mise au point d'un tel algorithme pour la sélection de biomarqueurs en spectrométrie de masse et l'alignement de gels d'électrophorèse 2D. Cette partie met en évidence la difficulté de construction du critère à optimiser. La dernière partie aborde des résultats théoriques. La convergence des algorithmes génétiques avec élitisme est démontrée dans le cas non homogène et de mutations dirigées. Nous avons ensuite construit un critère de convergence alliant fondements théoriques et applicabilité, basé sur les occurrences de la solution localement optimale. Enfin, l'efficacité de l'introduction d'événements catastrophiques dans la résolution pratique de certains problèmes de convergence est montrée.

Il existe un certain nombre de situations au cours desquelles l’intégrité du génome cellulaire est mise en danger. Ceci se produit notamment lors de mouvements de gènes (translocation, éléments mobiles), lors d’infections virales parfois intégratives (AAV, HBV, HPV) ou lors d’infections rétrovirales. En effet, le cycle de réplication des rétrovirus nécessite une étape d’intégration du génome viral dans l’ADN génomique de la cellule infectée. Malgré les nombreuses études menées sur les infections par le VIH, les cancers viro-induits ou non et les thérapies géniques basées sur les rétrovirus, aucune donnée n’est actuellement disponible sur les modifications cellulaires induites par de telles perturbations chromosomiques. L’objectif du projet était d’identifier des mécanismes cellulaires induits par des atteintes à l’intégrité du génome, plus précisément par l’insertion de molécules d’ADN non cellulaire dans les chromosomes. L’intégration de matériel génétique additionnel a été induite par des vecteurs lentiviraux dérivés du VIH-1. Les modifications cellulaires uniquement dues à l’intégration ont été isolées par comparaison de vecteurs intégratif et non intégratif. Des cellules primaires du derme humain ont été sélectionnées pour l’étude. Les temps post infection et les doses virales les plus adéquates ont été sélectionnés grâce à des expériences de cinétiques d’intégration couplées à une quantification des ADN viraux intégrés. L’analyse des modifications cellulaires induites par l’intégration de l’ADN étranger a portée sur l’ensemble du transcriptome et sur l’ensemble du protéome cellulaire. Dans le but d’effectuer une analyse transcriptomique, des puces à ADN, représentant le génome humain complet, ont été utilisées. Cette étude a démontré une forte répression transcriptionnelle induite par l’intégration. De plus, toutes les fonctions cellulaires sont perturbées par le processus. Finalement, une classification par interactions et fonctions biologiques a mis en évidence cinq processus cellulaires majoritairement affectés par l’intégration de l’ADN étranger, qui correspondent au cycle et à la mort cellulaire, au remodelage et à la réparation de la chromatine et à la réponse immunitaire ou au stress. Dans le but de compléter cette analyse transcriptomique, une étude protéomique a été réalisée. Les protéines cellulaires ont été séparées sur des gels bi-dimensionnels. Parmi les neuf protéines identifiées en spectrométrie de masse, certaines appartiennent au cytosquelette et d’autres aux mécanismes de réponse au stress. L’intégration d’un ADN étranger au sein du génome provoque donc bien des perturbations cellulaires. L’intégration de matériel génétique additionnel ne concernant pas seulement les rétrovirus, les données obtenues lors de cette étude pourront permettre (i) de développer des stratégies de défenses contre les rétrovirus ou contre les autres maladies caractérisées par des atteintes à l’intégrité du génome, (ii) d’évaluer les risques encourus par l’intégration d’un vecteur thérapeutique dans le génome cellulaire lors des thérapies géniques ou des expériences de transfert de gènes / In numerous situations, cell genome integrity could be in danger. This is the case during gene movements (translocations, mobiles elements), during viral infections that could be sometimes integrative (AAV, HBV, HPV) or during retroviral infections. Indeed, the replication cycle of retroviruses requires a viral genome integration step. In spite of the studies on HIV infections, viral or non viral cancers and retrovirus-based gene therapy, no data are available concerning the cellular modifications induced by such chromosomal disruptions. The aim of work was to identify cellular mechanisms induced by the insertion of a non cellular DNA into the chromosomes. The integration of additional DNA was provoked by HIV-1-based lentiviral vectors. Cellular modifications only due to the integration step were isolated by comparison of integrative and non integrative vectors. Primary human dermal fibroblasts cells were selected for the study. Optimal times post infection and viral quantities were defined using kinetic integration experiments and integrated viral DNA quantifications. The study of cellular modifications induced by the integration of the foreign DNA was applied on the cellular global transcriptome and proteome. In order to perform a transcriptomic analyses, DNA microarray corresponding to the whole human genome, were used. This study revealed a strong transcriptional repression induced by the integration. Moreover, every cellular function are disturbed by the process. Finally, a network based on molecular interactions and biological functions underlined five cellular processes mostly affected by the foreign DNA integration and corresponding to the cell cycle and death, the remodelling and repair of chromatin and the immunity or stress responses. To complete this transcriptomic analyses, a proteomic study was realized. Cellular proteins were separated on 2D gels. Among the nine proteins identified by mass spectrometry, some are linked to the cytoskeleton and other to the cellular stress. Thus, integration of a foreign DNA into the genome provoked cellular perturbations. As additional DNA integration do not only concern retroviruses, data obtained during this study could allow (i) the development of defensive strategies against retroviruses or other diseases implicating the genome integrity and (ii) the evaluation of risks linked to the integration of a therapeutic vector into the genome during gene therapy and gene transfer experiments