Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La lamproie devient un modèle de plus en plus populaire en biologie du développement et de l'évolution (evo-devo), grâce à sa position phylogénétique particulière. Ce modèle a d'ores et déjà fourni des informations importantes sur les caractéristiques ancestrales des craniates, mais également sur l'apparition de nouveautés au moment de la transition agnathe/gnathostome (Kuratani et al., 2002).<br />Dans ce travail, nous avons étudié les mécanismes de spécification et d'organisation génétique du cerveau chez l'embryon de lamproie. En utilisant les techniques de clonage par RT-PCR et d'hybridation in situ, nous avons isolé et étudié le patrons d'expression de gènes des familles LIM-à-homéoboîte (Lhx), Pax et Hedgehog. Les résultats principaux sont les suivants : (1) les gènes Lhx et Pax révèlent un grand degré de conservation des mécanismes de " patterning " des parties antérieure et postérieure du cerveau entre cyclostomes et gnathostomes ; néanmoins, quelques différences importantes ont été observées, particulièrement au niveau du télencéphale ; ces différences sont probablement corrélées avec les changements majeurs subis par cette région au moment de la transition agnathe/gnathostome ; (2) l'analyse de l'expression des gènes Lhx et son interprétation montrent que le cerveau antérieur de lamproie présente une organisation prosomérique évidente ; cette organisation est ainsi un caractère propre aux vertébrés ; (3) l'analyse de l'expression du gène LfHh met en évidence une possible origine moléculaire de cette organisation neuromérique du cerveau (Osorio et al., 2005) ; (4) en outre, l'expression d'au moins un de ces gènes Lhx persiste tout au long de la période larvaire (non-embryonnaire), ce qui montre l'utilité de ces gènes comme marqueurs pour suivre le développement et la morphogenèse du cerveau au cours du temps (Osorio et al., 2006). <br />Ce type d'organisation pseudosegmentaire du cerveau est limité aux gnathostomes : chez l'amphioxus et les ascidies, où l'expression de Hh est absente de la région la plus rostrale du tube neural, on n'observe pas de neuromères. Il est important de noter que Hh n'est pas exprimé dans le télencéphale ventral embryonnaire de lamproie, et que Nkx2.1, un marqueur de la subdivision pallidale du sous-pallium des gnathostomes, n'est pas non plus exprimé à ce niveau (Ogasawara et al., 2001; Osorio et al., 2005; Uchida et al., 2003). Cette différence suggère que des modifications dans la signalisation Hh de la ligne médiane ventrale peuvent avoir été des moteurs de l'évolution du cerveau antérieur. <br />Nous avons cherché à étudier l'origine de ces différences à la lumière de l'évolution moléculaire de la famille multigénique Hedgehog. Il est probable que l'ancêtre des chordés ait possédé un gène Hh unique. L'amphioxus (céphalocordé) présente un seul gène Hh, alors qu'il y en a deux chez les ascidies (urochordés), probablement issus d'une duplication spécifique dans cette lignée. Il y a trois groupes de gènes Hedgehog chez les gnathostomes : Sonic, Indian et Desert.<br />Nous avons criblé une librairie d'ADN génomique de L. fluviatilis, visant à identifier des cosmides contenant le gène Hh. Les résultats mettent en évidence l'existence de deux gènes Hedgehog chez la lamproie. Une analyse phylogénétique préliminaire suggère une duplication indépendante des gènes Hedgehog dans la lignée de la lamproie, au sein du groupe Sonic/Indian. Ces résultats ouvrent une nouvelle vision sur l'évolution de cette famille de gènes chez les chordés.<br />Enfin, dans le but d'étudier le rôle des modifications de l'organisation génique et du contrôle de l'expression des gènes au cours de l'évolution du cerveau chez les chordés, nous avons également isolé le gène Lhx9 de roussette (Scyliorhinus canicula) à partir d'une librairie d'ADN génomique de cette espèce.

En 1975, Wilson et King ont proposé que l'évolution opère non seulement via des changements affectant la structure des protéines, mais aussi via des mutations qui modifient la régulation génétique. L'étude des éléments régulateurs de l'expression génétique a un rôle important dans la compréhension de l'expression de différentes maladies et de la réponse thérapeutique. Nous avons développé un algorithme bio- informatique qui nous permet rapidement de trouver des sites de régulation génétique à travers tout le génome et pour une grande quantité de gènes. Notre approche consiste à trouver des sites polymorphes (SNPs) qui sont en déséquilibre de liaison avec le débalancement allélique (AI) afin de cartographier la région régulatrice et le site responsable. Notre méthode est avantageuse par rapport à d'autres méthodes, car elle n'a pas besoin des données « phasées». De plus, les données de débalancement allélique ne sont pas affectées par des facteurs externes étant donné qu'ils sont mesurés dans la même cellule. Nous avons démontré que notre approche est fiable et qu'elle peut détecter des sites loin du gène. De plus, il peut être appliqué à des données de génotypage sans avoir besoin de les « phaser » . / Wilson and King (1975) proposed that evolution frequently operates through mutations affecting genetic regulation. Likewise, it is expected that genetic variation responsible for inter-individual differences will be due to variation in regulatory sites. Identifying such sites is thus important in the genetic and medical research. We have developed a new bioinformatics algorithm to find genome-wide regulatory sites for a big number of genes. Individuals carrying different alleles at a regulatory site will exhibit allelic imbalance(AI) due to differential expression of the two copies the same locus. Our approach consists of searching polymorphic sites (SNPs) in linkage disequilibrium with AI in order to map regulatory regions. We have detected many SNPs associated to the regulation of different genes pointed in previous studies. We have also found regulatory regions far from the transcription start site (TSS). The major advantage of this method is that phased data is not needed. In addition, AI data has the benefit of not being affected by external factors since it is measured in the same cell. The results show that our approach is reliable and it can detect sites far from the gene.

En 1975, Wilson et King ont proposé que l'évolution opère non seulement via des changements affectant la structure des protéines, mais aussi via des mutations qui modifient la régulation génétique. L'étude des éléments régulateurs de l'expression génétique a un rôle important dans la compréhension de l'expression de différentes maladies et de la réponse thérapeutique. Nous avons développé un algorithme bio- informatique qui nous permet rapidement de trouver des sites de régulation génétique à travers tout le génome et pour une grande quantité de gènes. Notre approche consiste à trouver des sites polymorphes (SNPs) qui sont en déséquilibre de liaison avec le débalancement allélique (AI) afin de cartographier la région régulatrice et le site responsable. Notre méthode est avantageuse par rapport à d'autres méthodes, car elle n'a pas besoin des données « phasées». De plus, les données de débalancement allélique ne sont pas affectées par des facteurs externes étant donné qu'ils sont mesurés dans la même cellule. Nous avons démontré que notre approche est fiable et qu'elle peut détecter des sites loin du gène. De plus, il peut être appliqué à des données de génotypage sans avoir besoin de les « phaser » . / Wilson and King (1975) proposed that evolution frequently operates through mutations affecting genetic regulation. Likewise, it is expected that genetic variation responsible for inter-individual differences will be due to variation in regulatory sites. Identifying such sites is thus important in the genetic and medical research. We have developed a new bioinformatics algorithm to find genome-wide regulatory sites for a big number of genes. Individuals carrying different alleles at a regulatory site will exhibit allelic imbalance(AI) due to differential expression of the two copies the same locus. Our approach consists of searching polymorphic sites (SNPs) in linkage disequilibrium with AI in order to map regulatory regions. We have detected many SNPs associated to the regulation of different genes pointed in previous studies. We have also found regulatory regions far from the transcription start site (TSS). The major advantage of this method is that phased data is not needed. In addition, AI data has the benefit of not being affected by external factors since it is measured in the same cell. The results show that our approach is reliable and it can detect sites far from the gene.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La maturation lymphocytaire B est sous le contrôle des éléments cis-régulateurs des gènes d’Ig. Les quatre activateurs transcriptionnels (hs3a, hs1,2, hs3b et hs4) de la région régulatrice en 3’ du locus IgH (3’RR) murin sont les éléments clés pour les hypermutations somatiques (SHM) et les recombinaisons isotypiques (CSR). La 3’RR stimule aussi la transcription d’Ig au stade mature du développement B. La 3’RR, en association avec un oncogène, est un dérégulateur puissant conduisant au développement de lymphomes B. Actuellement rien n’est connu sur le rôle de la 3’RR lors de réactions immunes et/ou inflammatoires normales. Durant ma thèse, nous avons étudié l’impact de la délétion de la 3’RR sur le développement d’une réaction inflammatoire en réponse au pristane chez les souris BALB/c. Ces études nous ont permis de montrer que l’absence de la 3’RR ne perturbe pas l’apparition d’une réaction inflammatoire (cinétique de l’ascite, volume, cellularité, recrutement en cellules inflammatoires et leur capacité à produire des cytokines inflammatoires et anti-inflammatoires). Ceci suggère la présence de lymphocytes B physiologiquement aptes à induire/propager/maintenir une réaction inflammatoire et immune robuste et efficiente en absence d’une 3’RR fonctionnelle. Après avoir étudié le rôle de la délétion de la 3’RR dans un contexte inflammatoire, nous avons analysé son rôle dans un contexte de lymphomagenèse. Pour cela nous avons mis l’absence de la 3’RR dans un fond génétique murin apte à développer des lymphomes B matures (souris Igλ-Myc). On observe un changement important dans le phénotype des lymphomes B en absence de la 3’RR avec un plus grand nombre de lymphomes B immatures, une baisse du nombre de lymphomes B matures CD43+ et une augmentation de lymphomes B CD5+. Le rôle de la 3’RR dans la survenue de mutations aux stades B matures durant la SHM et la CSR est suggéré pour expliquer ces résultats. En conclusion, le ciblage pharmacologique de la 3’RR pour bloquer son effet pro-oncogènique transcriptionnel sur un oncogène transloqué au locus IgH pourrait se révéler une approche prometteuse pour le traitement de certains lymphomes B matures humains. / B-cell maturation is under the control of the cis-regulatory elements of Ig genes. The four transcripional enhancers (hs3a, hs1,2, hs3b and hs4) of the mouse IgH 3’ regulatory region (3’RR) are the key elements for somatic hypermutation (SHM) and class-switch recombination (CSR). The 3'RR also stimulates Ig transcription during the mature B-cell stage. When associated with an oncogene, the 3’RR is a potent deregulator leading to B-cell lymphomas. Currently nothing is known about its role in the development of immune and inflammatory reactions. During my thesis, we have studied the impact of the 3’RR deletion on the development of inflammatory reactions in response to pristane in BALB/c mice. These studies have allowed us to show that the lack of the 3'RR does not disturb the development of an efficient inflammatory reaction in response to pristane (kinetics of appearance of ascites, volume, cellularity, recruitment of inflammatory cells and their capacity to produce inflammatory and anti-inflammatory cytokines). This suggests the presence of B-cells physiologically capable to induce/spread/maintain a robust and efficient inflammatory immune response. After studying the role of the deletion of the 3'RR in an inflammatory context we have investigated the role of the 3’RR in a lymphomagenesis. For this we brought the 3’RR deficiency in a genetic background able to develop mature B-cell lymphomas (Igλ-Myc mice). While wt mice develop mature and immature B-cell lymphomas, 3’RR-deficient mice exhibit a strong preference for immature lymphomas. Furthermore 3’RR-deficiency leads to a lowered frequency of CD43+ activated B-cell lymphomas and to an increased frequency of CD5+ B-cell lymphomas. CSR and SHM are abrogated in 3’RR-deficient mice lowering the probability of oncogenic mutations during these stages. Pharmacological targeting of 3'RR to block its transcriptional pro-oncogenic effect on translocated oncogene into IgH locus might be a promising approach for the treatment of some mature human B-cell lymphomas.