Remodelage et Ré-éclairage Pour La Création et Manipulation de Contenu Interactif Resumé Ces dernières années, les outils et techniques d'infographie sont devenus accessibles à un public plus large, permettant á des non-spécialistes de créer du contenu numérique 2D ou 3D par eux-mêmes. Cependant, la plupart des utilisateurs n'ont pas les compétences nécessaires pour créer du contenu qui soit à la fois esthétique et utile. Dans cette thèse, nous proposons de combler cette lacune en fournissant des outils qui peuvent être employés par des utilisateurs non-experts pour aider dans la création de contenu numérique pour des mondes virtuels. Nous examinons d'abord la complexité des outils de modélisation 3D actuels, qui sont conçus pour des utilisateurs expérimentés. Notre approche permet aux utilisa- teurs de simplement déplacer les sommets d'un modèle architectural pour effectuer les changements souhaités, tout en adaptant les textures du modèle. Nous avons posé le problème comme un système d'équations linéaires représentant la structure du modèle 3D. A l'exécution, les équations sont résolues selon la méthode des moindres carrés, per- mettant à l'utilisateur de modifier le modèle 3D tout en préservant la forme générale et la texture. Nous adaptons ensuite cette approche à un environnement virtuel 3D immersif. L'utilisateur peut interagir avec le système de modélisation en utilisant des gestes, étant immergé dans un système de projection avec 4 murs. Nous étendons notre approche avec des capacités d'éclairage basiques, permettant à l'utilisateur de changer le jour de l'année et l'heure pour visualiser la distribution de la lumière à l'intérieur du modèle architectural. La dernière partie de cette thèse présente une solution qui permet aux utilisateurs de modifier l'éclairage d'une photo d'un arbre. Nous adoptons une approche de rendu volumique à un rebond pour estimer la répartition de la lumière dans le feuillage des arbres. Avec quelques photos prises à un seul moment de la journée comme entrée, notre solution permet à l'utilisateur de changer l'heure de la journée à laquelle la photo d'origine à été prise, et ce avec un éclairage cohérent.

ALK1 est un récepteur de la famille du TGF-β, principalement exprimé dans les cellules endothéliales. Le ligand physiologique et circulant d'ALK1, BMP9, a été découvert par notre laboratoire en 2007, ce qui a ouvert des possibilités d'étude de la fonction d'ALK1. La première partie de ma thèse a été consacrée à l'analyse fonctionnelle de mutants d'ALK1, retrouvés sur des patients atteints de la maladie de Rendu-Osler de type 2, en réponse à BMP9. Cette étude a permis de : 1) proposer l'haploinsuffisance fonctionnelle comme modèle de la maladie ; 2) développer un test diagnostique pour discriminer les mutations pathogènes des polymorphismes rares, basé sur leur réponse à BMP9 ; 3) d'avoir une meilleure connaissance des acides aminés d'ALK1 importants dans la réponse à BMP9. Un second travail a consisté en la production de la forme mature de BMP9 et du domaine extracellulaire d'ALK1 en vue de l'étude de la structure cristallographique du complexe. L'expression des protéines et leur purification sont en phase d'optimisation. Enfin, un troisième projet consistait en l'analyse du rôle de BMP9 dans l'angiogenèse in vivo. La neutralisation de BMP9 par deux stratégies distinctes induit une augmentation de la densité vasculaire dans la rétine de la souris. Le mécanisme est en cours d'investigation.

Ce travail de thèse s'est concentré sur l'étude de la protéine CHMP2B. Cette protéine fait partie du complexe ESCRT-III, impliqué dans divers processus de fissions membranaires à topologies inversées (genèse ces corps multivésiculés, cytokinèse, bourgeonnement des virus enveloppés, autophagie). Des mutations dans le gène codant pour CHMP2B ont été très fortement corrélées à la survenue de maladies neuro-dégénératives (démences fronto-temporales et amyotrophie latérale spineuse). Ce travail a consisté à préciser les mécanismes moléculaires d'action de cette protéine afin de mieux cerner les causes potentielles des ces dysfonctionnements. Il se divise en trois sous parties: - L'étude du l'import potentiel de CHMP2B dans les mitochondries, et de son rôle dans la dynamique mitochondriale. - Le rôle de CHMP2B et l'impact de mutants pathogènes dans la morphogénèse des épines dendritiques. - L'étude de la formation de d'hyper-complexes tubulaires de CHMP2B déformants la membrane plasmique. Nous avons ainsi pu montrer les propriétés suivantes: L'extinction de CHMP2B semble inhiber la fission des mitochondries par un mécanisme qui reste à préciser. L'expression des mutants de CHMP2 liés aux démences fronto-temporales perturbe la morphogénèse des épines dendritiques. Cette altération pourrait participer à l'émergence progressive des symptômes de la FTD. La littérature suggère que les fonctions que CHMP2B concernent des organelles cytoplasmiques (endosomes tardifs, autophagosomes,centrosome). Nous avons montrés que cette protéine est principalement recrutée à la membrane plasmique, où elle se polymérise en une structure tubulaire rigide capable de déformer cette bicouche lipidique.

La chromatine, dont l’unité de base est le nucléosome, est une structure nucléoprotéique dynamique qui nécessite un remodelage au cours des processus nucléaires utilisant l’ADN comme matrice tels que la réplication, la transcription ou la réparation des cassures et autres types de lésions à l’ADN. Plusieurs facteurs capables de moduler la structure de la chromatine ont été caractérisés. Ils regroupent les complexes de remodelage ATP-dépendants et les enzymes modifiant les histones de façon post-traductionnelle. Nous nous intéressons au laboratoire à la voie de méthylation de la lysine 20 située sur la queue aminoterminale de l’histone H4. Le premier niveau de méthylation est induit par la monométhyltransférase PR-Set7 tandis que la di et tri méthylation sont déposées par le couple d’enzymes SUV4-20H1/2. Pour mieux caractériser le rôle joué par PR-Set7 au cours du développement, j’ai étudié la fonction de l'orthologue de PR-Set7 chez la Drosophile (dPR-Set7). La première partie de ma thèse a consisté à caractériser le rôle de dPR-Set7 dans la transcription. De manière intéressante, nous avons montré que la régulation transcriptionnelle médiée par PR-Set7 nécessite son domaine SET enzymatique mais pas H4K20me, suggérant l'existence d’autres substrats non-histones. Nous avons mis en évidence une interaction fonctionnelle de PR-Set7 et ISWI qui est la sous unité catalytique des complexes de remodelage de la chromatine (CRC). Fait intéressant, ISWI contient un patch basique identique à la queue N-terminale de H4 suggérant qu’il pourrait être un substrat pour dPR-Set7. La deuxième partie de ma thèse a consisté à combiner l’effet des radiations à ceux induits par les inhibiteurs des méthyltransférases responsables de la méthylation H4K20 et les radiations dans les lignées de cellules cancéreuses du pancréas et de l’ovaire. Par l'utilisation de différents inhibiteurs ciblant soit PR-Set7 ou les enzymes SUV4-20H, j’ai voulu savoir si la baisse des niveaux de H4K20me pourrait contribuer à une meilleure efficacité des traitements aux rayons X. Nos résultats montrent que la diminution globale des marques H4K20me2/3 suite à l’inhibition des enzymes SUV4-20H n’impacte que faiblement sur la survie des cellules et la combinaison des deux traitements les rendraient plus radiosensibles. / Chromatin is a dynamic nucleoprotein structure that requires remodeling for all nuclear processes such as replication, transcription and DNA damage. Several factors have been characterized to modulate chromatin structure and include ATP-dependent remodeling complexes and histone-modifying enzymes. We are interested in the laboratory in the methylation pathway of lysine 20 on histone H4 tail. The first level of methylation is induced by the monomethyltransferase PR-Set7 and the di/tri methylation are deposited by the SUV4-20H enzymes. To better characterize the role of dPR-Set7 during development, I wanted to study the function of Drosophila PR-Set7 (dPR-Set7). The first part of my thesis aimed to unravel the role of dPR-Set7 in transcription. Interestingly, transcriptional regulation mediated by PR-Set7 requires its enzymatic SET domain but not H4K20me, suggesting the existence of other non-histone substrates. We demonstrated a functional interaction between PR-Set7 and ISWI, the catalytic subunit of chromatin remodeling complexes (CRC). Interestingly, ISWI contains a basic patch identical to the histone H4 tail suggesting that it could be a substrate for dPR-Set7. The second part of my thesis consisted in combining inhibitors of H4K20 methyltransferase and radiation in ovarian and pancreatic cancer cell lines. I wanted to know if the decrease of H4K20me levels by inhibiting either PR-Set7 or SUV4-20H enzymes, contribute to better X-ray treatments. Our results show that the overall decrease of H4K20me2/3 marks following the inhibition of SUV4-20H enzymes has a low impact on cell survival and the combining effects of both treatments sensitize cancer cells.

La circulation pulmonaire est un système à faible pression (entre 10 et 15 mmHg au repos). Son principal rôle est la ré-oxygénation du sang qui permet l’apport aux organes du dioxygène nécessaire à leur fonctionnement. L’hyperTension Pulmonaire (HTP) est l’une de ses principales pathologies. Il s’agit d’une maladie rare engageant le pronostic vital du patient, définie par une pression artérielle pulmonaire moyenne supérieure ou égale à 25 mmHg au repos. Elle s’explique par une augmentation des résistances vasculaires pulmonaires liée, entre autres, au remodelage artériel présent dans cette pathologie participant à la diminution de la lumière artérielle. En effet, chez les patients atteint d’HTP, les trois tuniques formant l’artère (intima-media-adventice) voient leur structure se modifier. La plupart des travaux portent sur le remodelage de la media, mais de plus en plus d’études montrent que les premières altérations observées se situent au niveau de l’adventice. Plus précisément, les fibroblastes, les cellules majoritaires de cette tunique, agiraient comme régulateur clé de la fonction vasculaire pulmonaire. En réponse à un stress extérieur tel que l’hypoxie (à l’origine de certaines formes d'HTP), elles seraient les premières cellules à s’activer d'où leur dénomination par certains de « cellules sentinelles ». Cette activation se manifeste entre autres par des changements phénotypiques (différenciation en myofibroblastes), leur prolifération, leur migration, et la surproduction de protéines de la matrice extracellulaire. Ainsi les fibroblastes participent directement au remodelage artériel global observé dans l’HTP. Le calcium est connu pour réguler un grand nombre de voies de signalisation cellulaire impliquées dans les phénomènes précédemment cités. Au laboratoire, l’implication du canal TRPV4 (Transient Receptor Potential Vanilloid 4), un canal non sélectif perméable aux ions Ca2+, a déjà été montré concernant le remodelage de la media. L’activation du canal, amplifiée en situations pathologiques, participe à la migration et à la prolifération des cellules musculaires lisses des artères pulmonaires. Aussi, des données de la littérature montrent que TRPV4 joue un rôle important dans l’activité délétère des fibroblastes dans les sclérodermies, les fibroses pulmonaire et cardiaque. Il nous a donc semblé intéressant d’étudier l’implication des fibroblastes et du canal TRPV4 dans le remodelage adventitiel artériel lors de l’hypertension pulmonaire. Pour ce faire, nous nous sommes intéressés, dans une première partie, à l’implication du canal TRPV4 dans ce remodelage au niveau tissulaire. Nous avons ainsi montré, à l’aide de deux modèles animaux hypertendus, un induit par l’injection de monocrotaline et l’autre induit par une exposition hypoxique chronique, que la protéine TRPV4 est surexprimée dans l’adventice alors que son remodelage est significativement atténué chez des souris invalidées pour le gène trpv4. Dans un second temps, nous avons alors étudié le rôle de ce canal dans les réponses cellulaires impliquées dans le remodelage adventitiel. Pour cela nous avons mis au point la culture de fibroblastes d'adventice d'artères intrapulmonaires de rats. Puis par une approche pharmacologique (activateurs et bloqueurs du canal) et à l’aide de siRNA, nous avons montré que l’activation du canal TRPV4 favorise la prolifération (par incorporation de BrdU) et la migration (par test de brèche) des fibroblastes, ainsi que leur activité profibrotique avec la surproduction de matrice extracellulaire (MEC) (par quantification de l’expression protéique par Western blot). Il serait désormais intéressant de cultiver les fibroblastes en mimant in vitro les conditions pathologiques, en les plaçant dans un environnement hypoxique et/ou en les soumettant à un étirement chronique, et d’évaluer l’impact de l’HTP sur le canal et ses actions cellulaires. / Pulmonary circulation is a low pressure system (between 10 and 15 mmHg at rest). Its first role is blood oxygenation which allows to carry dioxygen to the organs fontionnality. Pulmonary Hypertension (PH) is one of the main pulmonary diseases. It is a rare and potentially fatal disorder, defined by a high arterial pulmonary mean pressure (greater than or equal to 25 mmHg at rest). This high pressure can be explained by the elevation of pulmonary arterial resistance and related to narrowing of the lumen of the artery, induced, among other, by the arterial remodeling in this pathology. Indeed, during the pathology implementation, the structure of the all three layers constituting the artery wall (intima-media-adventitia) is altered. The media and intima have received much attention from vascular biologists, howewer an increasing volume of experimental data indicates that this third compartment undergoes earlier and dramatic remodeling during PH. More specifically, the fibroblasts, the most abundant cells in adventitia, may act as key regulator of pulmonary vascular wall structure and function from the "outside-in". The fibroblasts may play the role of “sentinel cell” in the vessel wall. In responding to various stimuli, these cells are the first artery wall cells to show evidence of “activation” as proliferation, myofibroblast differenciation, migrationand invasion in the other wall layer, and extracellular matrix production. That way, fibroblasts participate directly to the overall artery remodeling observed in PH. Calcium is involved in numerous cellular signalling pathways such as those previously described. In the laboratory, we already proved that TRPV4 (Transient Receptor Potential Vanilloid) channel, a non-selective cationic channel calcium permeable, is involved in media remodeling. Moreover, several datas show that this channel play an important role in diseases in which we observe a negative role of fibroblast such as sclerodermia, cardiac and pulmonary fibrosis. Considering these results, we were interested in the role of TRPV4 in fibroblast during PH more precisely in the adventitial remodeling process observed in this pathology. We first demonstrated the involment of TRPV4 in the adventitia remodeling regarding the tissue. Using two different animal models of PH, chronic hypoxia and monocrotalin models, we identified that this protein was up-regulated in sick rats and the mouse knock-down for this gene developed attenuated PH and adventitia remodeling compare to the control. Then we studied the role of TRPV4 in the mechanism leading to the adventitia remodeling. Thanks to pharmacological molecule and siRNA we proved that activation of TRPV4 increased proliferation (BrdU assay), migration (wound assay) and fibrotic activity such as excessed production of extracellular matrix (using western blot analyse) of the fibroblasts. With all these results, it would be interested to culture fibroblasts in hypoxic conditions and/or subjecting themselves to chronicle stretch to imitate HTP pathology and evaluate TRPV4 role in these conditions

L’ostéogénèse imparfaite(OI) est une maladie génétique rare qui se caractérise, entre autres, par une fragilité accrue des os. Des analyses du génome des patients atteints ont permis d’identifier les mutations qui déclenchaient ce principal symptôme. Pour le tissu osseux, la difficulté dans la compréhension de cette pathologie réside dans la structure multi-échelle du tissu osseux et dans son caractère de tissu vivant renouvelé par le remodelage osseux.Dans cette thèse, nous avons donc dans un premier temps étudié l’impact des différentes mutations sur la structure nanoscopique du tissu osseux de patients OI. Pour ce faire, une technique d’exploration des propriétés physico-chimiques a été développée. Plus particulièrement, nous avons pu mesurer l’apport de la spectroscopie Raman à l’étude du tissu osseux. Cela a permis d’identifier différentes conséquences sur le tissu osseux créées par des mutations touchant des protéines impliquées dans le métabolisme osseux. Ainsi, du point de vue de la spectroscopie Raman, trois groupes de mutations sont dissociables :• les mutations touchant directement le collagène et ses modifications (OI type génétique III, VII et VIII),• les mutations causant l’OI de type VI qui se caractérise par une hyper minéralisation due à une sous production de collagène,• les mutations causant l’OI de type XI qui se caractérise par un taux de substitution en carbonate plus important que la moyenne traduisant un taux de remodelage plus faible.Dans un second temps, l’aspect vivant du tissu osseux a été étudié avec l’étude de la phase de résorption du remodelage osseux. Il a ainsi été montré que les cellules osseuses qui résorbaient la matrice osseuse n’agissaient pas de manière aléatoire, mais qu’elles ciblaient les zones aux propriétés mécaniques et minérales les plus faibles. Ce comportement étudié d’abord sur du tissu osseux adulte sain a été aussi observé sur les os des patients souffrant d’OI. La pathologie n’a pas modifié qualitativement ce comportement. / Osteogenesis imperfecta (OI) is a rare genetic disease, whose main feature is more brittle bone. Genetic analysis identified mutations making the bone more prone to fracture. As the bone is a multistructrural material, while also being a living tissue, the symptoms and consequences of the disease are numerous. During this thesis, the focus was made on a first approach on the differences of nanostructures between the various mutations causing OI. More specifically, a new use of Raman spectroscopy was made in order to study the collagenic matrix as well as the mineral component. It was found that mutations could be gathered in three groups:• Mutations implied directly in the collagen synthesis and in its early modification (OI genetical type III, VII et VIII),• Mutations implied directly in the mineralization of the collagenic matrix, with an hypermineralization of this matrix (OI genetical type VII),• Mutations causing OI genetical type XI, characterized by a high rate of carbonate substitution, implying a low remodeling rate.On the other hand, the living aspect of bone tissue was studied, with a focus made on the resorption phase of the remodeling cycle. It was found on healthy adults bone that the cells were not behaving randomly, but target osteons with lower mechanical and mineral properties. Moreover, the behavior of those cells is not altered by OI: it was found that the cells had the same not-random behavior on bone of OI patients.

Avec plus de 3,5 millions de nouveaux cas diagnostiqués chaque année, l’insuffisance cardiaque (IC) touche actuellement plus de 15 millions d’européens et représente ainsi la première cause de mortalité cardiovasculaire en Europe. Malgré les avancées de la recherche cardiovasculaire, l’IC reste une maladie grave et de mauvais pronostic. En effet, plus de 50% des patients meurent dans les 5 années suivant le diagnostic. La compréhension des mécanismes physiopathologiques sous-jacents, encore largement inconnus, permettrait de développer des thérapeutiques visant à soigner les causes de l’IC plutôt que les conséquences et ainsi d’améliorer la prise en charge des patients. La contribution majeure des modifications post-traductionnelles (MPTs) dans la régulation de l’expression génique, de l’activité enzymatique ainsi que dans la régulation fonctionnelle des protéines font des MPTs les intégrateurs de l'adaptation dynamique du phénotype. C’est pourquoi l’équipe a réalisé des analyses phosphoprotéomiques dans un modèle expérimental d’IC chez le rat à 2 mois post-infarctus du myocarde (IDM). Ces analyses ont permis de mettre en évidence d’une augmentation du niveau de phosphorylation en sérine de la Desmine dans les ventricules gauches (VG) de rats IC par rapport aux témoins.Notre étude vise à identifier d’une part les kinases impliquées dans la phosphorylation de la Desmine et d’autre part à déterminer l’impact de l’augmentation de la forme phosphorylée de la Desmine sur son devenir dans le modèle in vivo.Par analyse bioinformatique, nous avons sélectionné les kinases potentiellement impliquées dans la phosphorylation de la Desmine. L’étude de la régulation de ces kinases dans le modèle d’IC chez le rat a permis de mettre en évidence la présence d’une plus grande quantité d’unités actives de PKC zeta et de GSK3 beta dans les VG de rats IC à 2 mois post-IDM. In vitro, l’inhibition de PKC zeta entraîne à la fois une diminution de l’activité GSK3 beta ainsi qu’une modulation du profil de phosphorylation de la Desmine. L’ensemble de ces données suggère l’implication de PKC zeta et de GSK3 beta dans l’augmentation du niveau de phosphorylation de la Desmine dans le modèle d’IC chez le rat. Néanmoins, leur action directe sur la Desmine, en cascade ou encore indirecte via d’autres partenaires reste encore à définir.Par immunofluorescence, nous avons mis en évidence la présence d'agrégats de Desmine dans les VG de rats IC à 2 mois post-IDM possiblement formés suite à son hyperphosphorylation. Nous avons émis l’hypothèse que ces agrégats de Desmine, comme toute protéine agrégée, seraient toxiques pour le cardiomyocyte et nécessiteraient l'intervention des systèmes protéolytiques pour être éliminés afin d'assurer la survie cellulaire. L’étude du système ubiquitine protéasome, de la macroautophagie et de l’autophagie médiée par le chaperonnes (CMA) dans le modèle d’IC chez le rat à 7 jours, 1 et 2 mois post-IDM suggère que l’inefficacité de la macroautophagie à 7 jours post-IDM et la diminution de son activité au cours du temps entraînerait une accumulation cytosolique de Desmine phosphorylée mais également l’induction de la CMA afin d’assurer la clairance de cette dernière. In vitro, nous avons montré que l’induction pharmacologique de la CMA entraîne une diminution du niveau de Desmine ainsi qu’une modulation de son profil de phosphorylation.L’augmentation de phosphorylation en sérine de la Desmine dans les VG de rats IC à 2 mois, dépendante de la PKC zeta et/ou GSK3 beta, semble entraîner l’accumulation cytosolique de Desmine ainsi que la formation d’agrégats dans les VG de rat IC qui pourraient participer à la dysfonction contractile observée au cours de l’IC. En réponse à l'inefficacité de la macroautophagie, la CMA serait activée afin d’assurer l’élimination de la Desmine phosphorylée et ainsi la survie du cardiomyocyte au cours de l’IC. / With over 3,5 million new cases each year, heart failure (HF) currently affects more than 15 million of European individuals and thus represents the leading cause of cardiovascular mortality in Europe. Despite advances in cardiovascular research, HF remains a serious disease with poor prognosis. Indeed, more than 50 per cent of patients die within 5 years after diagnosis. Understanding the underlying physiopathological mechanisms would allow the development of therapeutics to treat the causes of HF rather than the consequences of the disease, thereby improving the medical care of patients. The major contribution of post-translational modifications (PTMs) in the regulation of gene expression, enzyme activity as well as in the functional regulation of proteins, turns PTMs into integrators of the dynamic adaptation of the phenotype. For this reason, the team performed phosphoproteomic analyses in an experimental rat model of HF at 2 monhs following myocardial infarction (MI). These analyses revealed an increase of the phosphorylation levels of Desmin at serine residues in left ventricles (LV) of HF rats compared to sham rats.The aim of our study is to identify the kinases which are implicated in Desmin phosphorylation on one hand, and the impact and behavior of increased phosphorylated Desmin in cardiomyocyte on the other hand.By bioinformatic analysis, we first selected the kinases which are potentially implicated in Desmin phosphorylation. Then, we studied the enzymatic regulation of selected kinases in an experimental rat model of HF, which allowed the identification of active PKC zeta and GSK3 beta in the LV of HF rats at 2 months. In vitro, pharmacological inhibition of PKC zeta leads to a decreased of GSK3 beta activity as well as a modulation of the phosphorylated Desmin profiles. Taken together, these data suggest an implication of PKC zeta and GSK3 beta in the increase of Desmin phosphorylation levels in the LV of HF rats. However, their direct, consecutive or indirect implication on Desmin phosphorylation remains to be evaluated.By immunofluorescence, we observed the presence of aggregated Desmin in LV of HF rats at 2 months post-MI that suggest that these could be the result of Desmin hyperphosphorylation. We hypothesized that these Desmin aggregates, like other aggregated proteins, could be toxic for cardiomyocytes and need to be cleared by proteolytic systems to ensure cell survival.The study of proteolytic systems in the in vivo model showed that while the UPS is not modulated all along LV remodeling, macroautophagy decreases with time and could thus drive cytosolic accumulation of phosphorylated Desmin in LV of HF rats. At the same time, CMA seems to be activated thereby ensure phosphorylated Desmin clearance. In vitro, we have shown that pharmacological induction of CMA results in lower phosphorylated Desmin levels.In conclusion, increased Desmin phosphorylation levels seems to be dependent of PKC zeta and/or GSK3 beta activation in LV of HF rats at 2 months after MI. This elevation could drive the cytosolic accumulation and aggregation of Desmin, which could be involved in the contractile dysfunction observed during HF. Finally, as a result of decreased macroautophagy, CMA could be activated in LV of HF rats to ensure phosphorylated Desmin clearance and thus cardiomyocyte survival.

Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'adaptation bactérienne aux molécules chlorées, tant au niveau des ressources génétiques nécessaires à la mise en place des gênes de dégradation qu'au niveau de la structure de la communauté microbienne observée durant la dégradation de ces composés. La première partie de ce document est une bibliographie qui se focalise sur les mécanismes développés par les bactéries pour répondre aux stress environnementaux, et sur les possibles origines des gènes responsables des premières étapes de dégradation des composés chlorés : les dehalogenases (qui réalisent les étapes de déchloration). Le deuxième chapitre de cette thèse porte sur des essais expérimentaux de remodelage génétique, dans le but de valider les hypothèses présentées lors de la bibliographie quant aux mécanismes qui ont pu conduire à la génération de nouveaux gênes de dégradation. Ces remodelages in vitro et in vivo ont été effectués en utilisant les gènes linB et dhaA. Le chapitre suivant examine la structure de la communauté bactérienne lors de la dégradation réductive du tetrachloroéthylène (PCE). Pour cette étude, des outils de biologie moléculaire, plus spécifiquement des puces phylogénétiques, ont été utilisés pour étudier la structure de la communauté microbienne depuis l'introduction du polluant jusqu'à sa dégradation. Afin d'élucider les fonctions métaboliques qui peuvent être corrélées avec la dégradation du PCE, les résultats des puces phylogénétiques ont été comparés avec un suivi chimique des métabolites de dégradation de ce composé, lors d'une étude en microcosmes. L'objectif du dernier chapitre de la thèse a été de relier la structure de la communauté microbienne avec la cinétique de dégradation des composés chimiques étudiés. Pour cela, une étude globale comportant à la fois un suivi chimique des métabolites de dégradation, une quantification des gènes de dégradation impliqués dans la déchloration réductive du PCE ainsi que l'étude de la structure de la communauté microbienne ont été mis en place. Cette étude a permis de corréler les conditions environnementales nécessaires à la déchloration et la communauté microbienne associée avec l'expression des déhalogénases quantifiées. En résumé, cette thèse explore à la fois les mécanismes mis en place par les bactéries pour dégrader ces composés polluants et la structure de la communauté bactérienne durant la dégradation de ce polluant. Comprendre ces deux étapes dans l'adaptation bactérienne peut contribuer à améliorer l'utilisation des capacités bactériennes utilisées en bioremédiation. / This thesis concerns the bacterial adaptation to the chlorinated compounds at both the gene level and the microbial community level. The bibliography will focus on the adaptation mechanisms developed by bacteria to respond to environmental stresses and on the possible origins of the genes responsible for the first steps of chlorinated compound degradation, those encoding for the dehalogenases, which perform the dechlorination or chlorine removal step. The second chapter of the thesis consists of an experimental exploration of the gene shuffling hypothesis presented in the bibliography, using linB and dhaA genes. The next chapter examines the bacterial community structure in relation to compound degradation using the reductive dechlorination of tetrachloroethylene. For this study, molecular biology tools, specifically phylochip microarrays were used to examine bacterial community structure from the moment of pollutant introduction to the environment and during bioremediation. In order to elucidate the metabolic functions, which correlate the PCE degradation, phylogenetic results were compared with functional genes in the microcosms studied. The last chapter of this global study on chlorinated compound degradation genes was to link the microbial community structure kinetics with the chemical degradation kinetics. In order to evaluate the molecular biological parameters of the microbial community, all the genes known to be involved in the entire pathway of PCE reductive dechlorination were quantified. This global study, incorporating chemical monitoring, dehalogenase quantification and microbial community structure, produced correlations between the environmental conditions necessary for dechlorination and the microbial community associated with dehalogenase expression. In summary, both the mechanisms implemented by the bacteria to degrade this compound pollutant and the bacterial community structure during the pollutant degradation were addressed. Improving the understanding of these two steps in bacterial adaptation can contribute to the understanding of bacterial and environmental cleanup capabilities.

Le mélanome est un cancer de la peau très agressif. Microphthalmia-associated transcription factor (MITF) est un facteur de transcription clé contrôlant le développement de la lignée mélanocytaire, ainsi que la prolifération et l’invasion des cellules de mélanome. Pour mieux comprendre les fonctions de MITF, nous avons identifié ses cofacteurs impliques dans la régulation de la transcription. Nous avons montré que le complexe de remodelage de la chromatine NURF interagit avec MITF. Ma thèse a consisté à élucider le rôle de NURF dans le mélanome et les mélanocytes. La perte de BPTF, la principale sous-unité de ce complexe, induit un arrêt de la prolifération et une entrée en senescence des cellules de mélanome. Nous avons montré que BPTF et MITF coopèrent pour réguler l’expression de gènes impliqués dans la prolifération and invasion suggérant que BPTF et un cofacteur de MITF. De façon inattendue, l’inactivation de BPTF spécifiquement dans les mélanocytes entraine la perte progressive et totale de la pigmentation du pelage en raison de l’incapacité des cellules souches mélanocytaire à produire une descendance fonctionnelle. C’est la première fois que l’interaction fonctionnelle entre NURF et MITF est démontrée in vitro, complétée par des observations phénotypique uniques in vivo, contribuant à la compréhension de la biologie des mélanocytes et du mélanome. / Melanoma is a highly aggressive form of skin cancer. Microphthalmia-associated transcription factor (MITF) isa key regulator of development of the melanocyte lineage and proliferation and invasion of melanoma cells.To further elucidate the functions of MITF, we identified factors co-regulating transcription with MITF. We identified the NURF chromatin-remodeling complex as MITF interactor. My thesis aims to elucidate the role of NURF in melanoma and melanocytes. Loss of BPTF, the principal subunit of the complex, led to arrest of proliferation and entry into senescence of melanoma lines. We showed BPTF and MITF co-regulate genes involved in proliferation and invasion suggesting that BPTF acts as cofactor for MITF. Remarkably, the mouse model of melanocyte-specific BPTF ablation led to progressive and complete loss of coat pigmentation due to the inability of the melanocyte stem cells to produce functional progeny. This is the first report of NURF-MITF functional interaction in vitro, complemented with a unique in vivo phenotype, both adding to a general understanding of melanocyte and melanoma biology.

Une approche de biologie structurale intégrative a été mise à profit pour l'étude de l’organisation structurale du complexe NuRD. Mon travail s'est focalisé essentiellement sur trois sous-unités du complexe: MBD3, RbAp46 et RbAp48. J'ai mis en place les protocoles de production et de purification de ces différentes sous-unités, et les ai caractérisé biophysiquement par diverses méthodes. Nous avons ensuite entrepris des études de liaisons sur des nucléosomes reconstitués au laboratoire. Pour MBD3, l'optimisation du complexe nous a permis d'obtenir des cristaux diffractant jusqu'à 7 A de résolution. Parallèlement, une reconstruction 3D préliminaire à partir de données de cryo-microscopie électronique a pu être obtenue à 25A de résolution. Pour RbAp46/48, nous avons pu montrer que ces protéines formaient un complexe stable avec le nucléosome, pavant la voie pour leur future étude structurale par cryo-microscopie électronique ou cristallographie aux rayons-X. / An integrative structural biology approach has been used to study the structural organization of the NuRD complex.My work focused especially on three subunits of this complex: MBD3, RbAp46 and RbAp48. I set up the preparation of the individual subunits and characterized them by various biophysical methods. We next carried out binding assays with homemade human nucleosomes. For MBD3, optimization of the complex led to crystals diffracting up to 7 Å. In parallel, a preliminary 3-D reconstruction at 25 Å resolution has been solved in cryo-EM. For RbAp46/48, crystal we were able to show that these proteins form stable complexes with the nucleosome, paving the way for future structural analysis by cryo-EM or X-ray crystallography.