Les lymphocytes T de type régulateur sont engagés dans la régulation de plusieurs réponses immunes physiologiques et pathologiques. Certains d’entre eux, comme les lymphocytes T régulateurs (Treg) et invariants Natural Killer T (iNKT), sont essentiels pour le maintien de la tolérance périphérique et la prévention de l’auto-immunité. Les patients atteints de la maladie de Graves ont des auto-anticorps activant le récepteur de la TSH exprimé sur les cellules de la glande thyroïde et sur les fibroblastes de l’orbite. En conséquence, les deux principales manifestations cliniques de la maladie sont une hyperthyroïdie ainsi qu’une orbitopathie. Lorsque l’hyperthyroïdie est traitée par l’iode radioactif (IR), une apparition ou une exacerbation de l’atteinte auto-immune ophtalmique peut survenir. L’irradiation de la glande cause une augmentation et une persistance temporelle des auto-anticorps dans la circulation sanguine qui ne sont pas observées suivant d’autres traitements de l’hyperthyroïdie tels que les médicaments antithyroïdiens. L’hypothèse proposée était que l’amplification de l’auto-immunité survenant après le traitement à l’IR résultait d’une perte de régulation des cellules T autoréactives par les lymphocytes T de type régulateur, puisque ceux-ci ont un rôle déterminant dans le contrôle de l’auto-immunité. L’objectif du projet de recherche était donc d’étudier les effets du traitement à l’IR sur les lymphocytes Treg et les lymphocytes iNKT des patients atteints de la maladie de Graves. Nous avons démontré que le traitement à l’IR induit un changement de la fréquence périphérique des lymphocytes Treg et des lymphocytes iNKT, ainsi que de la fonction des lymphocytes Treg. En effet, nous avons démontré une réduction de la fonction suppressive de ces lymphocytes, et ce, accompagnée d’une diminution de la production d’IL-10. Ainsi, la fenêtre temporelle suivant le traitement à l’IR s’est avérée un moment critique pour étudier une altération de ces lymphocytes qui corroborait l’amplification de l’auto-immunité décrite après le traitement. De plus, nous avons démontré qu’un prétraitement avec un antithyroïdien de synthèse prévient partiellement les altérations observées chez les lymphocytes Treg, supportant la propriété immunomodulatrice de ces médicaments. Ces résultats accentuent la perspective d’une régulation immunitaire déficiente suivant certains traitements de l’hyperthyroïdie auto-immune.

Les maladies infectieuses d’origine alimentaire demeurent un enjeu d'actualité dans les pays industriels comme le Canada. Les différentes agences gouvernementales impliquées dans le suivi et la prévention de ces infections soulèvent l’importance de l'apparition de souches multi-résistantes aux antibiotiques entre autres chez la bactérie pathogène Salmonella. L’antibiothérapie classique n'étant plus une solution au problème, le développement de nouveaux traitements spécifiques aux pathogènes en commençant par une meilleure compréhension de leur virulence devient essentiel. Lors d'une infection, une bactérie du genre Salmonella modifie grandement son transcriptome pour s'adapter et proliférer grâce à des systèmes à deux composants (S2C) tels que PhoP/PhoQ, OmpR/EnvZ et SsrA/SsrB. La régulation de ces systèmes soulève encore énormément de questions principalement au niveau post-transcriptionnel. Dans le cadre de ma maîtrise, j’ai adapté une méthode me permettant d’identifier les partenaires d’interaction des ARN de système à deux composants PhoP/PhoQ et OmpR/EnvZ en plus d’établir une banque d’annotation primaire pour des petits ARN non-codants de la bactérie pathogène Salmonella Typhimurium. Les résultats obtenus m’ont permis de valider un modèle de régulation connu par un petit ARN régulateur (pARNr) pour le gène phoP ainsi que d’identifier un nouveau modèle de régulation des S2C basé sur l’expression d’un ARN antisens en cis. De plus, des données préliminaires suggèrent une double fonction pour l’ARNm ompR.

L’avancement des connaissances sur la biologie de l’ARN progresse à un rythme effréné. En effet, les découvertes des dernières années ont confirmé l’importance de l’ARN comme régulateur. Par exemple, de courtes molécules d’ARN, appelées sRNA (small RNA), ont été identifiées comme régulateurs post-transcriptionnels majeurs, capables de moduler l’expression des ARN messagers (ARNm) chez les procaryotes. Généralement, le mode d’action de ces sRNA consiste à s’attacher de manière anti-sens à leurs ARNm cibles, au site de la liaison du ribosome située dans la région 5′ non traduite de l’ARNm. L’inhibition de la traduction par le sRNA conduit, dans la majorité des cas, à la dégradation rapide de l’ARNm. Dans le cadre de mes travaux de recherche, j’ai participé à modéliser, à partir de données biologiques, certains mécanismes de régulation de cibles ARNm. Plus précisément, deux des sRNA, parmi les mieux caractérisés chez E. coli, soient RyhB et Spot42, ont été analysés. Cette étude a montré qu’un sRNA peut réguler ses cibles selon différents régimes (efficace ou modéré) en fonction du mode de régulation priorisé par le sRNA, et ce, indépendamment de son abondance relative. Ces résultats permettront d’améliorer notre compréhension et notre capacité à prédire l’efficacité d’un sRNA à réguler ses cibles ARNm. Par des recherches subséquentes, il m’a été possible de démontrer que l'expression de l’ARNm encodant pour la protéine aconitase B était régulée de manière antagoniste à la fois par le sRNA RyhB et par la protéine aconitase B et ce, dans une condition de carence en fer. Par la suite, j’ai pu mettre en évidence un deuxième mécanisme de régulation similaire pour l’ARNm grxD, encodant pour la glutharédoxine D. Jusqu'à ce jour, le sRNA RyhB démontrait une efficacité infaillible pour dégrader ses ARNm cibles. Les résultats obtenus durant ce projet démontrent sans équivoque une nouvelle voie de protection permettant à l’ARNm d'éviter la dégradation par un petit ARN régulateur. Ce mécanisme de protection de l'ARNm ouvre la porte à un tout nouveau processus cellulaire de régulation post-transcriptionnelle qui s'étend sûrement à un groupe plus important d’ARN.

Les sites de fixation des facteurs de transcription ou éléments régulateurs sont impliqués dans la régulation de l'expression des gènes. Une meilleure connaissance de l'architecture des promoteurs est aujourd'hui accessible via l'annotation des génomes et les données transcriptomiques. Certains éléments régulateurs sont conservés à une position préférentielle dans les promoteurs. Chez A. thaliana, nous avons mis au point une approche pour caractériser de tels motifs. Ce travail a permis de proposer une cartographie des promoteurs en identifiant 5105 motifs caractérisés par une sur-représentation locale dans les promoteurs proximaux. L'étude du promoteur central où est observée la boîte TATA, élément régulateur conservé entre eucaryotes, a été approfondie. Une liste de 15 variants fonctionnels de la boîte TATA a été identifiée, ainsi qu'une nouvelle classe d'éléments régulateurs qui sont caractérisés par des mêmes contraintes topologiques que la boîte TATA : les motifs-TC. Ils sont conservés chez A. thaliana et le riz, Oryza sativa, mais absents chez les mammifères. Les 18% de gènes d'A. thaliana contenant un motif-TC ont tendance à être exprimés dans des conditions expérimentales spécifiques. Ces éléments pourraient participer à la régulation de l'expression des gènes. L'étude de l'élément initiateur YR chez A. thaliana a mis en évidence une extension de ces 4 dinucléotides dans l'UTR 5'. Des associations entre ces éléments régulateurs peuvent montrer une collaboration fonctionnelle. La recherche de caractéristiques fonctionnelles communes aux gènes possédant une même organisation d'éléments régulateurs pourra permettre de contribuer à l'annotation fonctionnelle de ces éléments.

Cette thèse présente une méthode permettant d'améliorer un régulateur existant relativement à des spécifications multiples formulées en termes de normes de système L*, L2/H2 et H∞. Trois éléments clés distinguent l'approche proposée. Premièrement, un paramétrage des régulateurs à ordre fixé au moyen d'un facteur stable et observable de la boucle fermée. Deuxièmement, un paramétrage minimal de toutes les paires stables observables fondé sur la théorie des systèmes conservatifs et permettant un ajustement infinitésimal du régulateur à améliorer. Et troisièmement, l'utilisation d'une information de sensibilité pour calculer le sous gradient local du critère d'optimisation et construire une suite minimisante.

L'entrée ou non d'un investisseur privé dans une industrie de réseaux est notamment fonction de l'analyse stratégique de l'environnement extérieur de la firme et de ses incertitudes. S'agissant d'un environnement extérieur régulé/libéralisé par un régulateur indépendant, l'incertitude majeure de l'investisseur privé est relative au comportement de ce régulateur sectoriel quant à l'adoption et à l'application des réglementations économiques annoncées. La compréhension et l'anticipation du comportement du régulateur indépendant permettent à l'investisseur privé de limiter cette incertitude environnementale et de décider d'entrer ou non dans l'industrie concernée. Sur la base d'une analyse néo-institutionnelle des politiques de libéralisation des industries de réseaux, une grille d'analyse du risque réglementaire associé à l'entrée est proposée à l'usage des investisseurs privés. Cette grille est ensuite testée empiriquement dans le cas de l'entrée des opérateurs virtuels dans l'industrie européenne des services de communications mobiles.

La segmentation du rhombencéphale désigne le processus de subdivision rostro-caudale du cerveau postérieur embryonnaire en 7 compartiments cellulaires, appelés rhombomères (r), qui constituent des unités de développement et d'expression génique. Le facteur de transcription à doigts à zinc Krox20 joue un rôle central dans ce processus en couplant la formation et la spécification des rhombomères 3 et 5. Trois éléments régulateurs contrôlant l'expression de Krox20 ont été caractérisés. Les éléments B et C, actifs respectivement dans r5 et r3-r5, sont impliqués dans le démarrage de l'expression de Krox20 dont l'amplification et le maintien sont ensuite assurés par l'élément autorégulateur A. L'élément C constitue donc une clé d'investigation pour élucider les mécanismes responsables de l'expression régionalisée de Krox20 dans r3. Afin de poursuivre la caractérisation du contrôle transcriptionnel de Krox20 dans r3, j'ai entrepris une analyse fonctionnelle des séquences de l'élément C par mutagénèse et mis en évidence plusieurs blocs nécessaires à son activité. J'ai également établi le répertoire transcriptomique exhaustif, quantitatif et différentiel du rhombencéphale murin en début de segmentation par RNA-Seq et j'ai pu ainsi identifier plusieurs régulateurs de l'activité de l'élément C. Enfin, j'ai réalisé l'analyse du mutant murin d'excision de l'élément C et révélé de nouvelles propriétés du contrôle transcriptionnel de Krox20, dont la coopération en cis entre les éléments A et C. Ces travaux illustrent comment la combinaison de différentes approches permet d'élucider un mécanisme de régulation transcriptionnel complexe jouant un rôle essentiel dans la spécification cellulaire

Les régulateurs de croissance et facteurs environnementaux régulent le développement et la croissance des plantes, ce qui affecte la biomasse et le rendement des cultures. Un déterminant important de la biomasse est l'étendue de la ramification, c'est-à-dire l'élongation des branches latérales. Les strigolactones (SL), des régulateurs de croissance dérivés de caroténoïdes et produits de la voie MORE AXILLARY BRANCHING (MAX), sont des régulateurs négatifs du développement des bourgeons axillaires. Les gènes AtMAX1 à AtMAX4 chez Arabidopsis codent pour des protéines impliquées dans la synthèse et la régulation de ces molécules. Parallèlement, une autre protéine, nommée BRANCHED1 (BRC1), est impliquée dans l'arrêt du développement des bourgeons, et il a été suggéré que son action se trouvait en aval de la voie MAX. D'autre part, une étude récente a démontré que l'expression constitutive du gène TRITICUM AESTIVUM VERNALIZATION1 (TaVRN1) du blé chez Arabidopsis affecte la ramification. Ce gène code pour un facteur de transcription à boîte MADS (MADS-box). TaVRN1 se lie à des motifs CArG de la région promotrice de AtMAX4, et provoque une augmentation de l'expression de AtMAX4. TaVRN1 fait partie du clade APETALA1/SQUAMOSA, tout comme les gènes APETALA1 (AtAP1), FRUITFUL (AtFUL) et CAULIFLOWER (AtCAL) chez la plante-modèle Arabidopsis thaliana, toutefois seul le membre AtAP1 de ce clade est surexprimé en présence de TaVRN1. Dans ce travail, nous avons procédé à une analyse détaillée des régions promotrices des gènes AtBRC1, AtMAX2 et AtMAX4, ainsi que du gène codant pour le MADS-box AtAP1. Cette analyse nous a permis d'identifier de nombreux éléments de régulation situés dans la région proximale des promoteurs (800 pb), dont des motifs CArG et CArG consensus chez AtBRC1 et AtMAX4 auxquels nous avons porté une attention particulière. Des analyses de gels de retardement effectuées avec des sondes contenant ces CArG et avec les protéines recombinantes AtAP1, AtFUL, et TaVRN1 (comme contrôle) indiquent qu'AtAP1 et TaVRN1 ont la capacité de se lier aux différents motifs CArG et CArG consensus des gènes AtAP1, AtBRC1 et AtMAX4. Ceci suggère qu'AtAP1 est un orthologue de TaVRN1 chez Arabidopsis. Nos résultats suggèrent aussi qu'AtAP1 est un FT MADS ayant la capacité de s'autoréguler et de moduler l'expression des gènes AtMAX4 et AtBRC1. Ces gènes étant impliqués dans le développement des branches latérales, ceci suggère que la dominance apicale est un phénomène qui dépend de facteurs de régulation MADS et plus spécifiquement d'AtAP1. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Arabidopsis thaliana, APETALA1, bourgeons axillaires, BRANCHED1, branches latérales, croissance, développement, dominance apicale, MADS, MAX, motif CArG

Le concept d’opéron, défini en 1960 par Jacob et Monod comme étant un groupe de gènes transcrits ensemble et dont les produits concourent à la réalisation d'une même fonction physiologique, est resté jusqu’à tout récemment pratiquement inchangé. Selon ce modèle, toute régulation génétique a lieu au niveau transcriptionnel et est médiée par des facteurs protéiques. Cependant, au cours de la dernière décennie, une révolution a eu lieu alors qu’il fut démontré que des petites molécules d'ARN, appelés sRNAs (small RNAs), sont capables de réprimer de manière post-transcriptionnelle l’expression d’ARN messagers (ARNm) chez les procaryotes. Leur mécanisme d'action consiste généralement à inhiber la traduction d'un ARNm en compétitionnant avec la liaison des ribosomes sur le site de liaison des ribosomes (SLR) situé dans la région 5' non traduite d’un ARNm. Cette inhibition de la traduction s’accompagne généralement d'une dégradation rapide de l’ARNm cible. Les recherches que j'ai effectuées au cours de mes études de 2e et 3e cycle ont permis de découvrir des mécanismes alternatifs par lesquels les sRNAs peuvent réprimer l’expression d’ARNm cibles. J'ai tout d’abord démontré que l’expression du petit ARN RyhB lors d'une carence en fer entraîne la dégradation seulement partielle de l’ARNm polycistronique iscRSUA. De plus, j'ai participé à l’élucidation du mécanisme de dégradation d'un ARNm par l’action d'un sRNA. En effet, nous démontrons que le site de clivage de la RNase E se situe plusieurs centaines de nucléotides en aval dans le cadre de lecture de la cible et que l'arrêt de la traduction n'est pas suffisant à l’obtention d'une dégradation rapide d'un ARNm cible. Finalement, j'ai caractérisé un nouveau mécanisme par lequel un sRNA peut réprimer la traduction d’un ARNm en s’appariant loin en amont du SLR par le recrutement de la protéine chaperon Hfq. Nous démontrons que c'est la protéine qui joue le rôle principal dans la compétition avec les ribosomes.

L’opéron métabolique frz code les sous-unités d’un transporteur PTS de la sous-famille du fructose, un activateur transcriptionnel des systèmes PTS de la famille MgA (FrzR), deux cétoses-1,6-bisphosphate aldolases de type II, une kinase spécifique des sucres (famille ROK) et une protéine de la superfamille des cupines. Il est fortement associé aux souches d’Escherichia coli à virulence extra-intestinale. Nous avons montré qu’il procure un avantage aux bactéries lors de conditions de stress (peu d’oxygène, phase stationnaire de croissance, croissance dans le sérum et l’intestin) et qu’il est impliqué dans l’adhérence et l’internalisation de la bactérie dans diverses cellules eucaryotes, en régulant l’expression des fimbriae de type 1. L’activateur (FrzR) est impliqué dans ces phénotypes. A l’aide de microarrays, une série de gènes sous la dépendance du système Frz ont été identifiés. Nos données suggèrent que frz code un senseur de l’environnement permettant à E. coli de s’adapter à un environnement fluctuant en régulant notamment certains gènes de virulence et d’adaptation à l’hôte. Un modèle de régulation est présenté. / The metabolic frz operon codes for three subunits of a PTS transporter of the fructose sub-family, for a transcriptional activator of PTS systems of the MgA family (FrzR), for two type II ketose-1,6-bisphosphate aldolases, for a sugar specific kinase (ROK family) and for a protein of the cupin superfamily. It is highly associated with Extra-intestinal Pathogenic Escherichia coli strains. We proved that frz promotes bacterial fitness under stressful conditions, (such as oxygen restriction, late stationary phase of growth or growth in serum or in the intestinal tract). Furthermore, we showed that frz is involved in adherence to and internalization of E. coli in several eukaryotic cells by regulating the expression of type 1 fimbriae. The FrzR activator is involved in these phenotypes. Microarrays, experiments allowed the identification of several genes under the dependence of the frz system. Our data suggest that frz codes for a sensor of the environment allowing E. coli to adapt to a fluctuating environment by regulating some virulence and host adaptation genes. A regulation model is presented.