Dans le but d'élucider les mécanismes de régulation de la transcription de l'ARN ribosomique et de la biosynthèse des ribosomes, deux facteurs de transcription ribosomique, soit UBF et TTF -l, furent étudiés dans le but de mieux caractériser leurs fonctions in vivo. Un modèle , de désactivation conditionnelle du gène codant pour UBF chez la souris fut élaboré. Après l'inactivation d'un allèle chez des animaux hétérozygotes aucun défaut développemental, physique ou comportemental n'a été observé lors d' investigations préliminaires. Un modèle de diminution inductible de TTF-I par le ciblage par shRNAmir fut développé. Des études de marquage métabolique au tritium ont permis de conclure qu'une diminution de TTF -l avait un effet appréciable sur la transcription ribosomique et un effet encore plus marqué sur la maturation des ARN ribosomiques. On voit une inhibition claire et nette de la maturation des ARN ribosomiques et aucune accumulation appréciable du précurseur ce qui indique aussi un problème de transcription. Des études du cycle cellulaire, effectués par ±fluorescence-assisted cell sorting¿, ont permis de détecter un arrêt partiel en G 1 qui se traduit en une diminution de la vitesse de passage de la phase G 1 à G2/M lors d'une diminution de TTF-I. Finalement, un modèle de récupération fut développé en introduisant un vecteur conditionnel capable d'exprimer la forme pleine longueur de TTF-I dans les cellules de diminution conditionnelle. L'induction double et simultanée d'une forme pleine longueur de TTF-I et du shRNAmir ciblant TTF-I permit la récupération de la diminution de TTF -l chez ces cellules. Ce modèle de récupération permit de confirmer que les effets observés étaient dus à la diminution de TTF -l en excluant des effets secondaires.

L'arthrite est une des principales causes d'invalidité et d'utilisation des soins de santé au Canada. Environ 16 % des Canadiens âgés de 15 ans et plus souffrent d'arthrite et l'incidence devrait atteindre 20 % de la population d'ici 2031. Les médicaments utilisés pour traiter l'arthrite ciblent les médiateurs pro-inflammatoires. Malheureusement, tous les patients ne répondent pas bien à ces médicaments et beaucoup souffrent d'effets secondaires indésirables. L'inflammation étant régulée par un équilibre délicat entre les voies d'inhibition et d'activation des cellules immunitaires, une stratégie thérapeutique alternative consiste à cibler les molécules et les voies de signalisation anti-inflammatoires. Les récepteurs inhibiteurs sont ainsi devenus un sujet d'étude important étant donné leur potentiel thérapeutique. Toutefois, leur fonctionnement et leur rôle dans les maladies inflammatoires demeurent peu connus, nécessitant ainsi leur étude. C'est dans ce but scientifique que cette thèse s'est déroulée. Mes travaux se sont basés sur l'identification du récepteur inhibiteur CLEC12A appartenant à la famille des lectines, dont notre laboratoire a montré qu'il était impliqué dans la pathogenèse de la goutte. Le récepteur CLEC12A est un récepteur inhibiteur exprimé chez les cellules d'origine myéloïde, dont les ligands naturels et la voie de signalisation restent à identifier. Toutefois, CLEC12A possède un motif ITIM ("Immunoreceptor Tyrosine-based Inhibitory Motif") caractéristique des récepteurs inhibiteurs. Les motifs ITIM recrutent des phosphatases qui, à leur tour, inhibent les voies de signalisation activatrices des cellules immunitaires et permettent ainsi de moduler leurs fonctions. Cette capacité de modulation négative de l'activation des cellules myéloïdes du récepteur CLEC12A a été observée dans plusieurs études faisant de lui un candidat pertinent à étudier. CLEC12A apparaît notamment comme un facteur commun dans le syndrome de Behçet's, l'arthrite rhumatoïde et la goutte qui sont caractérisés par des épisodes inflammatoires aigus impliquant le neutrophile. Les études montrent que la diminution ou l'altération du récepteur CLEC12A est associée avec une inflammation exacerbée dans ces pathologies. De plus, en absence de CLEC12A, le neutrophile arbore une réponse accrue à des stimuli pro-inflammatoires. De ce fait, le laboratoire a étudié le rôle du récepteur CLEC12A dans la pathologie de la goutte dont l'agent étiologique connu, les cristaux d'urate monosodique (UMS) provoquent une inflammation exacerbée caractérisée par la suractivation des neutrophiles. Les cristaux d'UMS diminuent l'expression de CLEC12A à la surface des neutrophiles ce qui aboutit à une réponse inflammatoire accrue. De plus, nous savons que l'une des molécules (la colchicine) utilisées pour traiter les patients souffrant de la goutte prévient la diminution de l'expression de CLEC12A à la surface des neutrophiles par les cristaux d'UMS. Or, chez le neutrophile, notre laboratoire a démontré qu'en réponse aux cristaux d'UMS CLEC12A régule négativement l'influx de calcium intracellulaire, la phosphorylation des protéines intracellulaires ainsi que la production d'IL-8. Ceci a mené à notre hypothèse que CLEC12A modulerait la réponse des neutrophiles en ciblant les différentes voies de signalisation intracellulaires activées par les cristaux d'UMS. Ainsi, notre premier objectif était de mieux identifier les voies de signalisation modulées par CLEC12A chez le neutrophile en réponse aux cristaux d'UMS. Cependant, le manque de connaissance sur la signalisation du récepteur CLEC12A limitait notre approche afin de comprendre son rôle et les mécanismes altérant son expression dans la pathogenèse de la goutte. Ainsi, notre deuxième objectif était de caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans la signalisation de CLEC12A. Dans la pathologie de la goutte, nos travaux ont identifié l'axe de signalisation p38-MAPK-PI3K Akt dans la production de l'IL-8 par les neutrophiles en réponse aux cristaux d'UMS. Nous avons démontré la rapide phosphorylation du récepteur CLEC12A par une kinase Src dans les domaines membranaires résistants aux détergents (DRM) enrichies en flotilline-1 en réponse aux cristaux d'UMS, ce qui révèle qu'avant d'être dégradé par les cristaux, le récepteur module l'activation des neutrophiles par l'axe de signalisation p38-MAPK-PI3K-Akt. Afin de pouvoir comprendre les mécanismes dérégulant l'expression de CLEC12A dans la goutte, nos travaux ont identifié des mécanismes de signalisation du récepteur qui étaient encore méconnus. Nos résultats rapportent les premières évidences des mécanismes de signalisation du récepteur CLEC12A. Nous démontrons le rôle des cystéines 118 et 130 de la tige extracellulaire de CLEC12A dans son oligomérisation, expression, et signalisation selon un mécanisme de modification post-traductionnel des cystéines.

La kinase Aurora A est une protéine essentielle au cycle cellulaire et plus particulièrement lors de la mitose. En effet, Aurora A est nécessaire dès l’entrée en mitose et régule sa progression. Elle joue un rôle dans la maturation et la séparation des centrosomes. Elle participe à l’assemblage du fuseau mitotique et du fuseau central pour le rassemblement et l’orientation des chromosomes. Enfin elle est nécessaire à la réussite de la cytodiérèse. Elle est également nécessaire à l’égale répartition des mitochondries dans les cellules filles et joue un rôle dans l’épissage alternatif des ARNm de facteurs apoptotiques. Au delà de ses fonctions mitotiques, plusieurs études récentes indiquent qu’Aurora A présente des fonctions supplémentaires dans les cellules en interphase. Elle est notamment essentielle au désassemblage du cil primaire et joue un rôle dans la dynamique des microtubules et la migration cellulaire. Enfin, une dérégulation de son expression, de sa stabilité et/ou de son activité perturbe le déroulement du cycle cellulaire ce qui conduit à la transformation des cellules et favorise l’apparition de cancers. Ses fonctions normales ainsi que ses fonctions lors de la carcinogenèse sont conduites à travers les nombreux partenaires protéiques qui entrent en interaction avec elle. Ils modulent son activité, sa localisation et sa stabilité. En retour Aurora A phosphoryle un bon nombre d’entre eux régulant ainsi leur activité, localisation et stabilité. Cependant, l’analyse des interactions déjà connues d’Aurora A ne permet pas d’expliquer tous les phénotypes observés lors de sa dérégulation. Afin de mieux comprendre les fonctions d’Aurora A, les mécanismes qui la régulent et mettre en évidence ses multiples rôles au sein de la cellule, j’ai construit puis analysé un interactome d’Aurora A généré à partir d’une méthode de purification d’affinité couplée à la spectrométrie de masse en tandem. J’ai identifié 477 partenaires potentiels dont 180 présentant une forte probabilité d’être des partenaires directs de la kinase. L’analyse bioinformatique approfondie de cet interactome a permis de révéler les partenaires associés à des mécanismes liés à la mitochondrie et l’épissage des ARN messagers mettant en évidence une implication potentielle d’Aurora A dans ces mécanismes. Pour valider cet interactome, j’ai choisi d’étudier plus précisément deux partenaires identifiés dans cette étude : les protéines WDR62 et CEP97. J’ai montré que ces deux partenaires co-localisent avec Aurora A et sont phosphorylés par la kinase. WDR62 est impliquée dans la microcéphalie et est dérégulée dans certains cancers. J’ai montré qu’Aurora A phosphoryle WDR62 en mitose et que cette phosphorylation est nécessaire à sa localisation aux centrosomes. CEP97 est une protéine du cil primaire encore peu caractérisée et des anomalies du cil primaire sont associées aux ciliopathies. Or l’activité d’Aurora A est nécessaire au désassemblage du cil primaire. J’ai montré qu’Aurora A phosphoryle in vitro CEP97 et que l’inhibition de l’activité d’Aurora A dans les cellules perturbe la localisation de CEP97 au niveau des cils et des centrosomes. Ainsi, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence un nombre important de nouveaux partenaires d’Aurora A associés à de nouvelles fonctions. L’étude de ces nouvelles fonctions liées aux mitochondries et à l’épissage des ARN, constitue deux nouveaux projets actuellement menés par des collaborateurs au sein de notre institut. / The serine-threonine kinase Aurora A is an essential mitotic cell cycle protein. Aurora A is necessary for mitotic entry and for the maturation and separation of centrosomes. It participates in mitotic spindle assembly and chromosome biorientation, and it is essential for the completion of cytokinesis. Furthermore, Aurora A activity is necessary for the equal distribution of mitochondria to daughter cells and, through its role in the alternative splicing of mRNA of apoptotic factors, it provides a link between cell cycle control and apoptosis. Beyond its mitotic functions, several recent studies suggest that Aurora A is also important during interphase. Notably, it influences microtubule dynamics, promotes cell migration and polarity control and is essential for primary cilia disassembly. Reflecting the fact that Aurora A is found to be up-regulated in many cancers, deregulation of Aurora A activity can result in an aberrant cell cycle, ultimately leading to malignant transformation of cells. The crucial regulation of Aurora A’s numerous functions is achieved through its interaction with several protein partners, which modulate its activity, localisation and stability. Aurora A in turn phosporylates a number of them, thus regulating their activity, localisation and stability. However, the known interactions of Aurora A cannot explain all the phenotypes that have been described of its deregulation. To better understand the functions of Aurora A, the regulation mechanisms governing it, and to expose its multiple roles in the cell, I have built and analysed an Aurora A interactome using tandem affinity purification coupled with mass spectrometry. This resulted in the identification of 477 potential interacting partners, of which, 180 were determined to have a high probability of interacting directly with the kinase. In-depth bioinformatic analysis of this interactome has revealed the associated partners to be related to mitochondria and mRNA splicing, highlighting the potential involvement of Aurora A in these mechanisms. To validate the interactome, two of the proteins identified in this study, WDR62 and CEP97, were examined in detail. Here I show that these two proteins colocalise with Aurora A, and are phosphorylated by the kinase. WDR62 is implicated in microcephaly and is deregulated in certain cancers. I have shown that Aurora A phosphorylates WDR62 during mitosis, and that this phosphorylation is necessary for its localisation to the centrosomes. CEP97 is a poorly charactarised protein of the primary cilium, abnormalities of which are associated with ciliopathies. I have shown that Aurora A phosphorylates CEP97 in vitro, and that the inhibition of Aurora A activity in vivo perturbs the localisation of CEP97 to cilia and centrosomes. This study has identified a number of new Aurora A-interacting proteins, implicating the kinase with novel functions. These functions, related to mitochondria and mRNA splicing have opened up a new area for further investigation.

La MAP3-kinase Askl est un point de convergence dans la réponse cellulaire apoptotique induite par le stress oxydant chez les cellules de mammifères. Par contre, le mécanisme par lequel le stress oxydant régule l'activité d'Askl demeure incompris. Plusieurs protéines qui, comme Askl, sont impliquées dans les voies de signalisation induites par le stress oxydant, sont régulées par des mécanismes d'oxydoréduction. La présente étude révèle que le H2O2 induit l'oxydoréduction de plusieurs résidus cysteines d'Askl. Une exposition des cellules au H2O2 induit rapidement la formation d'oligomères covalents d'Askl par l'intermédiaire de ponts disulfures. Sept cysteines sensibles à l'oxydation ayant le potentiel de participer à la formation de ces liens disulfures et de ces oligomères covalents ont été identifiées. Bloquer la formation de ces derniers avec un mutant où toutes les cysteines sensibles à l'oxydation sont mutées permet de bloquer l'apoptose dépendante d'Askl en réponse au H2O2. Parmi les cysteines sensibles à l'oxydation, la cysteine 250 est essentielle pour qu'Askl régule la phosphorylation de JNK en réponse au H2O2. Les résultats montrent aussi que la régulation des résidus cysteines d'Askl implique diverses activités thiol-réductases de la Trxl. Tout d'abord, une activité thiol-réductase rapide et transitoire de la Trxl sur les oligomères covalents d'Askl permet à la Trxl de les réduire et de ramener Askl à son état initial. Dans des cellules non stimulées, une activité thiol-réductase plus lente ou plus stable de la Trxl lui permet de s'associer à la cysteine 250 d'Askl et de réguler négativement la kinase. En effet, à la suite d'une stimulation au H2O2, cette activité de la Trxl est perdue ce qui permet une exposition de la cysteine 250 d'Askl et l'activation de JNK. Les cysteines d'Askl sensibles à l'oxydation ne régulent pas la phosphorylation et l'activation d'Askl, ce qui suggère qu'elles seraient plutôt essentielles à la signalisation régulée par Askl suivant son activation. Enfin, le domaine coil dans le domaine C-terminal d'Askl est aussi essentiel à la régulation de la kinase par le H2O2. Cette thèse propose donc un nouveau mécanisme de régulation d'Askl par le stress oxydant, principalement par l'oxydoréduction de certains de ses résidus cysteines, et enrichie le modèle par lequel la Trxl régule négativement Askl.

La recherche dans le domaine de l'obésité a énormément progressé pendant les dernières décennies et a apporté une contribution fondamentale à la compréhension des mécanismes biologiques et physiologiques impliqués, de même que leurs interactions avec l'environnement obésogène. Les études génétiques et génomiques ont mis en évidence les traits héréditaires majeurs qui peuvent causer ou prédisposer à l'accumulation excessive de gras corporel et ils ont stimulé la caractérisation de nombreux gènes codant pour des protéines impliquées dans la physiologie du bilan énergétique. Malgré le progrès considérable des connaissances, les pharmacotherapies actuelles ne démontrent pas d'effets suffisamment efficaces sur la perte persistante de poids, et sont souvent suivies par des effets secondaires importants. Le travail présenté dans cette thèse a comme objectif principal d'identifier et de caractériser de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement et la prévention de l'obésité et des maladies métaboliques associées. Plus spécifiquement, nous avons concentré nos études sur les mécanismes précoces régulant la prise alimentaire et le métabolisme énergétique. Nous nous sommes premièrement intéressés aux changements métaboliques précoces qui surviennent avec la menopause et qui peuvent prédisposer au développement de l'obésité. Nous avons ainsi analysé les effets aigus de la prévalence androgénique sur l'expression génique du tissu adipeux rétro-péritonéal, chez un modèle murin de menopause. Nos résultats démontrent qu'une seule injection de dihydrotestostérone induit des changements significatifs dans le profil transcriptionnel du tissu adipeux. Enfin, l'expression augmentée de plusieurs transcrits myogéniques dans ce tissu témoigne de sa plasticité exceptionnelle, une qualité qui pourrait être exploitée à des fins thérapeutiques. Nous avons ensuite analysé les effets rapides que la consommation de repas à haute teneur lipidique cause sur la perception de la satiété chez la souris. Selon plusieurs évidences, obtenues chez des sujets humains de même que chez des modèles animaux, les repas riches en gras ont des effets réduits et retardés sur la perception de la satiété, comparativement aux glucides ou aux protéines. Ils peuvent donc favoriser la surconsommation passive d'énergie et, à long terme, l'accumulation de poids corporel. Nous avons utilisé la méthode de l'analyse sérielle de l'expression génique (SAGE) et étudié les changements transcriptionnels induits par un seul repas dans des tissus clés de la souris, comme l'estomac et l'hypothalamus. Nous avons ainsi identifié plusieurs nouveaux transcrits qui avaient été spécifiquement et rapidement régulés par le repas riche en gras. Un certain nombre de ces gènes a été sélectionné pour caractériser ultérieurement leur potentiel dans le développement de l'obésité induite par la diète (OID). Cette thèse présente la première caractérisation in vivo des rôles du gène trefoil factor family member 2 (Tff2) dans la régulation du bilan énergétique et l'OID. Chez les souris, la déficience du gène Tff2 a altéré significativement le comportement alimentaire, ainsi que la prise énergétique et la dépense d'énergie après douze semaines de diète riche en gras. En conclusion, les souris Tff2 KO étaient moins efficaces dans l'accumulation de l'énergie ingérée et, par conséquent, plus résistantes à l'OID par rapport aux souris normales. Les résultats obtenus dévoilent des rôles totalement nouveaux pour Tff2 et indiquent pour la première fois son implication dans la régulation du bilan énergétique. Les évidences ici décrites suggèrent que Tff2 pourrait être une cible optimale pour la conception de molécules pharmacologiques, qui contrôleraient simultanément plusieurs points critiques pour la régulation du poids corporel et le traitement de l'obésité.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2017-2018 / Le mélanome uvéal (MU) est la principale forme de cancer intraoculaire possédant la capacité d’engendrer des métastases au foie et aux poumons des patients atteints, cette maladie est incurable et fatale dans les 8 mois suivant le dépistage des métastases. Grâce à des analyses en profilage génique sur biopuces à ADN, une signature moléculaire de 12 gènes dérégulés permettant de subdiviser les MU en deux classes: à faible (classe 1) ou haut (classe 2) risque d’évoluer vers le stade métastatique a pu être identifiée. Parmi les 4 gènes de la classe 2, la surexpression du gène codant le récepteur 2B de la sérotonine (HTR2B) est l’indice le plus fiable menant à l’identification des patients à risque d’évoluer vers la maladie métastatique. Cette étude a pour but de caractériser le promoteur de ce gène et les mécanismes moléculaires menant à sa surexpression aberrabte dans les lignées métastatiques de MU. Différents segments du promoteur du gène HTR2B ont été clonés dans le plasmide pCATbasic, puis introduits par transfection dans les lignées cellulaires MU. Des analyses d’interférence de méthylation au diméthylsulfate (DMS) et de retard sur gel de polyacrylamide (EMSA) ont été réalisées afin de démontrer la liaison de facteurs de transcription (FTs) au promoteur HTR2B. La transfection des délétants HTR2B/CAT a permis d’identifier des régions régulatrices positives et négatives en amont du promoteur HTR2B. Les analyses EMSA et d’interférence de méthylation au DMS nous ont permis de démontrer la liaison des FTs NFI et RUNX1 au promoteur du gène HTR2B. Ce projet permettra de mieux comprendre les mécanismes moléculaires responsables de la surexpression du gène HTR2B et de définir de nouvelles cibles thérapeutiques qui pourraient permettre le dépistage des patients à risque d’évoluer vers la maladie métastatique. / Uveal melanoma (UM) is the most common type of primary intraocular tumor in the adult population. UM will propagate to the liver as the first metastatic site. Once this organ is invaded, survival becomes a matter of months for the patient as no treatment has proven to be effective. Among the candidates from the class II gene signature, the serotonin receptor-encoding gene (HTR2B) appears to be the most discriminating as its expression strongly increases in the tumors that will progress toward liver metastases. Our study aims at characterizing the molecular mechanisms that lead to this aberrant expression of HTR2B in metastatic UM cell lines. Expression of HTR2B was monitered by microarrays in a variety of UM cell lines. Various segments from the promoter and 5’-flanking sequence of the HTR2B gene were cloned upstream the CAT gene in the plasmid pCATbasic. The genomic areas of interest were 5’end-labeled and used as probes in electrophoretic mobility shift assays (EMSAs). DMS methylation interference footprinting was also used to precisely position the DNA target sites for transcription factors (TFs) that bind the HTR2B regulatory regions. Transfection analyses revealed that the upstream regulatory regions of HTR2B promoter is made up of a combination of alternative positive and negative regulatory elements. Repressive regions also bear a high number of target sites for the TF NFI. EMSA analyses provided evidence that multiple NFI isoforms can interact with the promoter of the HTR2B gene. In addition, the TF RUNX1 was shown by DMS methylation interference footprinting to bind a target site from the HTR2B distal silencer element. This project will help understand better the molecular mechanisms accounting for the abnormal expression of HTR2B in uveal melanoma. In the long term, this study will allow us to identify new potential targets that could help screening patients at high risk of evolving toward the liver metastatic disease.

Les facteurs de transcription GATA tirent leur nom de leur capacité à se lier à la séquence consensus WGATAR sur les promoteurs de leur gènes cibles. Le facteur GATA4, joue un rôle décisif dans le développement de multiples organes comme le cœur, le tractus digestif, et les gonades. Malgré son rôle central au cours du développement, le mécanisme d'action de GATA4 et son mode de régulation dans différents tissus, et plus particulièrement les gonades, reste mal compris. Le principal objectif du travail rapporté dans cette thèse a été de mieux caractériser comment GATA4 acquiert sa spécificité d'action pour réguler ses gènes cibles gonadiques. Un de ces mécanismes est la coopération avec différents partenaires transcriptionnels. Le facteur WT1 a été identifié comme un nouveau partenaire pour GATA4 dans la régulation de l'expression de SRY et de MIS/AMH, deux gènes fondamentaux de la détermination et la différenciation du sexe. Le récepteur nucléaire LRH-1/NR5A2 a lui aussi été identifié comme partenaire de GATA4 dans la régulation du gène HSD3B2 humain codant pour une enzyme cruciale de la stéroïdogenèse. Un mode de régulation alternatif est la modification post-traductionelle du facteur GATA4 lui-même, le processus le plus étudié étant la phosphorylation. Dans les cellules gonadiques, GATA4 est sujet à la phosphorylation par la protéine kinase A. Toutefois, GATA4 est aussi une cible pour la MAP kinase sur une série distincte de résidus serine. Ainsi, la phosphorylation sélective de GATA4 en réponse à différents stimuli et impliquant différentes voies de signalisation apparaît comme un mécanisme clé de la régulation de l'activité de GATA4 dans les cellules gonadiques. Enfin, l'interruption des interactions entre GATA4 et ses partenaires transcriptionnels est liée à des maladies chez l'homme. En effet, une mutation du gène GATA4 humain (hG296S) empêche son interaction avec TBX5, ce qui est à l'origine de défauts cardiaques congénitaux. Contrairement au cœur, la mutation ne semble pas avoir d'effet sur la capacité de GATA4 à coopérer avec ses partenaires transcriptionels gonadiques. Ainsi, bien que préjudiciable à la fonction cardiaque, cette mutation n'est pas supposée à provoquer des effets sur la reproduction chez l'homme. / The GATA family of transcription factors is named for the consensus nucleotide sequence (WGATAR) that they bind in the promoter region of target genes. One member of this family, GATA4, plays a prominent role in the development of multiple ventrally-located organs such as the heart, digestive tract, and gonads. Despite this pivotal developmental role, the mechanism of action of GATA4 and its regulation in different tissues, especially the gonads, remains poorly understood. The main objective of the work presented in this thesis was to better understand how GATA4 acquires its specificity of action to regulate gonadal target genes. One mechanism is through cooperative interactions with different transcriptional partners. WT1 was identified as a novel partner for GATA4 in the regulation of sex-determining region Y (SRY) and Mullerian inhibiting substance (MIS/AMH), two critical genes involved in the mammalian sex determination and differentiation pathway. The nuclear receptor LRH-1/NR5A2 was also identified as a new transcriptional partner for GATA4 in the regulation of the human 3(3- hydroxysteroid dehydrogenase type 2 gene (HSD3B2) involved in steroidogenesis. An alternate mechanism for regulating GATA4 activity is via post-translational modifications of the factor itself. The most studied has been the role of phosphorylation. In gonadal cells, GATA4 is a target for phosphorylation by protein kinase A (PKA). GATA4, however, was also found to be a target for MAP kinasemediated phosphorylation on a distinct set of serine residues. Thus, selective phosphorylation of GATA4 in response to different stimuli and involving different signaling pathways appears to be a key mechanism for regulating GATA4 activity within gonadal cells. Finally, disruption of cooperative interactions between GATA4 and its transcriptional partners has also been linked to human disease. Indeed, a human GATA4 mutation (hG296S) has been reported to abrogate its interaction with TBX5, resulting in congenital heart defects. Unlike the heart, the mutation was found to have no effect on the ability of GATA4 to cooperate with its major gonadal transcriptional partners. Thus, although detrimental to heart function, the hG296S mutation would not be expected to cause human reproductive defects.

L'obésité, particulièrement l'obésité abdominale, constitue l'un des principaux enjeux socioéconomiques majeurs des prochaines décennies avec l'accroissement de sa prévalence tant dans les pays industrialisés que ceux en développement et par les coûts en soins de santé reliés à ses comorbidités. Cette condition physique est multifactorielle, provenant tant de l'environnement que du comportement et de la génétique. Beaucoup de recherches ont été effectuées ces dernières années pour comprendre et traiter cette condition, cependant aucun traitement pharmacologique n'est parvenu à offrir des résultats satisfaisants pour contrer cette épidémie. Récemment, l'obésité fut caractérisée comme une condition inflammatoire chronique de faible ampleur avec une augmentation des niveaux circulants de cytokines pro-inflammatoires et une élévation de l'infiltration de macrophages dans le tissu adipeux. L'un des premiers mécanismes qui intervient dans l'inflammation est l'activation du système du complément. Ce dernier système est bien caractérisé pour ses implications dans l'immunité acquise et innée de l'organisme, cependant des études récentes suggèrent une dualité dans sa fonction dans le tissu adipeux. Outre ces rôles immunitaires, ce système aurait aussi des fonctions importantes dans le métabolisme énergétique et l'homéostasie de l'organisme. Le facteur le plus connu agissant sur le métabolisme, la protéine stimulant l'acylation ou ASP, est un dérivé de la voie alterne du système du complément qui stimule la synthèse des triglycérides dans le tissu adipeux et favorise le transport du glucose. Les travaux présentés dans cette thèse matérialisent de façon évidente la dualité de fonction du système du complément, spécifiquement la voie alterne. L'implication de l'ASP et de sa voie de signalisation dans l'inflammation chronique rencontrée en obésité ainsi que le rôle d'un nouveau médiateur dans le métabolisme lipidique, nous ouvrent la voie vers de nouvelles avenues de recherche pour comprendre et traiter l'obésité et les pathologies qui lui sont associées.

Bacillus cereus est une bactérie très largement disséminée dans l'environnement. Certaines souches sont à l'origine de toxi-infections alimentaires de type émétique ou diarrhéique. Afin de coloniser l'intestin et induire un syndrome diarrhéique, B. cereus doit s'adapter aux variations d'oxygénation et de potentiel d'oxydoréduction rencontrées, se multiplier et sécréter des toxines. En comparant les capacités métaboliques et les capacités de sécrétion de l'entérotoxine Nhe de quatre souches de B. cereus, nous avons mis en évidence que la L-lactate déshydrogénase A (LdhA) était quelles que soient les conditions de croissance impliquée à la fois dans le métabolisme fermentaire et dans la toxinogénèse de B. cereus. LdhA contribue au maintien du ratio NAD+/NADH intracellulaire et son absence affecte les capacités d'expression de plusieurs gènes d'entérotoxines en anaérobiose et en aérobiose chez la souche F4430/73. Afin de déterminer si l'effet observé sur les toxines était indirect et dépendant du régulateur rédox Rex, un mutant ne synthétisant plus Rex a été construit. La caractérisation de ce mutant a mis en évidence le rôle de Rex dans le métabolisme de B. cereus, dans la réponse au stress oxydant et dans la toxinogénèse. De part sa structure et sa capacité a lié l'ADN, Rex pourrait être un facteur de transcription contrôlant l'expression des gènes codant les entérotoxines. Sa capacité de fixation sur l'ADN est dépendante du ratio NAD+/NADH. Afin de déterminer si LdhA pouvait réguler directement l'expression des gènes des toxines, ldhA a été exprimé chez E. coli et purifiée sous la forme d'une protéine fusion. Les premières expériences de retard sur gel n'ont pas permis de mettre en évidence de fixation sur les régions promotrices de toxines / Bacillus cereus is a widespread bacteria. Some strains are responsible of food-borne classified as emetic and diarrhoel syndromes. To colonize such environment and induce diarrhea, B. cereus must be able to grow in the various oxidoreduction potential and oxygenation conditions encountered in the gastrointestinal tract and to secrete toxins. By comparing the catabolic capacities of four strains of the B. cereus group grown under anoxic and oxic conditions in relation to their capacities for expressing Non hemolytoc enterotoxin (Nhe), we identified Lactate dehydrogenase A (LdhA) as both involved in the fermentative metabolism of B. cereus and toxinogenesis. We showed that disruption of ldhA affected the fermentative capacity of anaerobically grown F4430/73 cells and the expression of several enterotoxin genes under both anaerobiosis and aerobiosis. To determine whether the observed effect in the toxins expression was indirect and dependant of Rex, a rex mutant was built. The characterization of this mutant revealed the role of Rex in the metabolism of B. cereus, oxidative stress and toxins production. Rex could be a transcription factor controlling the expression of genes encoding enterotoxins. Ability of DNA binding is dependant on the ratio of NAD+/NADH. To determine whether LdhA could directly regulate the expression of toxins genes, LdhA was expressed in E. coli and purified as a fusion protein. The first gel retardation experiments have failed to demonstrate fixation of LdhA in the promoter regions of toxins

L’ATP synthase ou ATPase de type F, ancrée aux membranes internes des mitochondries, est un complexe macromoléculaire qui utilise le gradient électrochimique généré par l’oxydation de petites molécules (NADH2, FADH2) dans les différents complexes de la chaîne respiratoire pour former l’ATP, vecteur énergétique universel. Le gradient électrochimique ou pm f est transformé en une énergie mécanique qui se traduit par le mouvement du rotor de l’ATP synthase dans un sens horaire vu depuis la membrane. La rotation de la sous-unité γ déforme successivement les trois sites catalytiques et permet ainsi la synthèse d’ATP. Dans certains cas, comme ceux de l’anoxie ou de l’hypoxie, le gradient électrochimique peut s’effondrer et l’ATP synthase hydrolyse alors l’ATP. Pour éviter cette hydrolyse futile, un petit peptide nommé IF1, régulateur spécifique des ATP synthases mitochondriales, vient s’insérer entre les sous-unités d’une interface catalytique et bloque instantanément le fonctionnement de l’ATPase. Cette inhibition est réversible puisque le peptide se décroche lorsque la membrane interne mitochondriale se réenergise.Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à caractériser le mécanisme d’inhibition de l’ATPase de S.cerevisiae par son peptide endogène IF1 en s’appuyant essentiellement sur les quelques données structurales qui ont été publiées sur le peptide et sur le complexe inhibé IF1-F1ATPase de B.taurus.Constitué de 63 acides aminés chez S.cerevisiae et 84 acides aminés chez B.taurus, IF1 est majoritairement structuré en hélice α . Les études menées par Elena Cabezón ont montré qu’IF1 possédait différentes formes dont la prédominance et l’activité dépendait essentiellement du pH. Chez B.tauru , il existe une forme inhibitrice dimérique prédominante à pH inférieurs à 6,5 et une forme tétramérique dont nous connaissons la structure 3D qui est non inhibitrice et prépondérante à pH supérieurs à 6,5. Chez S.cerevisiae, il existe une forme monomérique inhibitrice prépondérante à pH supérieur à 6,5 et une forme dimérique prédominante à pH inférieurs à 6,5 et dont le caractère inhibiteur ou non n’a pas encore été déterminé. Sur la base de la structure 3D de l’IF1 bovin, nous avons voulu identifier les régions de dimérisation du peptide de levure en utilisant la technique de marquage de spin couplée à de la spectroscopie RPE. En plaçant des marqueurs de spin (MTSL) en partie médiane(E33C) ou en C-terminale(L54C),nous avons pu favoriser l’interface de dimérisation plutôt en partie médiane du peptide. Ce travail est encore au stade embryonnaire et ne nous permet pas, à ce jour, d’identifier la zone exacte de dimérisation.Dans un deuxième volet, nous avons voulu caractériser le mécanisme d’inhibition d’un point de vue dynamique et nous avons pu en préciser les différentes étapes : reconnaissance, verrouillage et stabilisation. Pour cela, nous avons associé la mutagenèse sur le peptide et sur l’enzyme aux cinétiques d’inhibition. Nous avons tout d’abord évalué le rôle de plusieurs résidus situés en C-terminal de la sous-unité β, dans la région de l’interface α/β qui se referme sur le peptide IF1, dans la reconnaissance moléculaire spécifique d’IF1 par l’ATPase mitochondriale. Nous avons ensuite montré que la partie N-terminale d’IF1 joue un rôle mineur dans la reconnaissance moléculaire mais son enroulement autour de la sous-unité γ constitue un loquet important dans la stabilisation du complexe inhibé. Enfin, la fermeture de l’interface catalytique sur IF1 crée une zone de contact entre la "bosse" de la sous-unité γ et la partie C-terminale de la sous-unitéα qui constitue la dernière clef de blocage du peptide au sein de la F1 -ATPase. Ce dernier point de fermeture est le seul qui n’implique aucun résidu du peptide IF1. / The F-type ATPase or ATP synthase, anchored to the inner mitochondrial membrane, is a macromolecular complex using the proton motive force (pmf) generated by the oxydation of small molecules, such as NADH2 and FADH2 , in the different respiratory complexes to form ATP. The pmf is converted into mechanical work by the clockwise rotation of the ATP synthase viewed from the membrane. The γ rotation successively distorts the three catalytic interfaces of the enzyme to allow the synthesis of ATP. Anoxia or hypoxia are cases in which the rotation of ATP synthase proceeds in the direction of ATP hydrolysis. A small peptide named IF1, 63 aminoacids-long in yeast and 84 aminoacids-long in bovine, specifically inhibits the mitochondrial ATP synthase in the direction of ATP hydrolysis. This inhibition is reversible since the peptide is released when the inner mitochondrial membrane is re-energized.In this work, we were interested in characterizing the inhibition mechanism of the mitochondrial ATP synthase of S.cerevisiae by its endogenous peptide IF1. To elaborate and strengthen our statements, we mainly used the structures of IF1 and of the inhibited IF1-F1ATPase complex of B. taurus.The data obtained by Elena Cabezón on bovine and yeast IF1 showed that different forms of the peptide coexist and that their pre-eminence depends on the pH. The bovine IF1 mainly adopts a dimeric form at pH below 6.5 and tetrameric one at pH above 6.5. Its inhibitory properties also vary with the pH. The dimeric form is inhibitory and the tetrameric one is not. In yeast, it is known that a monomeric form is predominant at pH above 6.5 and a dimeric form predominant at pH below 6.5. The monomeric form is inhibitory but nothing has been reported about the inhibitory properties of the dimeric form. By using the structural data of the bovine IF1, we tried to determine the dimerization region of the yeast IF1. For this aim, we decided to combine Site-Directed Spin Labeling (SDSL) with electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. Thus, we attached labels on the C-ter or the mid-region and we could propose that the dimer of yeast IF1 preferentially forms by the mid-region. This work is currently in the preliminary stage and other experiments would be necessary to confirm the precize region of dimerization. In a second part, we tried to precise the inhibitory mechanism by detailing the different steps of recognition, locking and stabilization of the inhibited complex. This was achieved by combining the mutagenesis of yeast IF1 and F1ATPase with kinetics of inhibition. First, we evaluated the role of some residues located in the C-terminal part of β subunit in the specific molecular recognition of IF1 by the mitochondrial ATPase. These residues belong to the region of the α/β interface that closes up on IF1 peptide. Then, we showed that the N-terminal part of IF1 plays a minor role in the molecular recognition but its winding around the γ subunit constitute an important lock in the inhibited complex. Finally, the closing of the catalytic interface on IF1 creates a contact region between the α and the γ subunit which is the last key that definitively locks the peptide in the cage "F1ATPase". This last locking point is the only one that does not involve any IF1 residue.