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L'IRM cardiovasculaire, malgré son émergence récente, occupe une place de plus en plus importante en routine clinique. Elle se distingue des autres modalités d'imagerie par son innocuité, son excellente résolution spatiale, son bon contraste et par sa capacité d'imager des données anatomiques et fonctionnelles (contractilité et viabilité) en un seul examen. L'interprétation des examens cliniques est fortement dominée par l'analyse visuelle qui est fonction de l'acuité et de l'expertise de l'operateur. La majorité des analyses quantitatives ou semi-quantitatives nécessite une segmentation des structures cardiaques, essentiellement du ventricule gauche ; cette segmentation est réalisée le plus souvent manuellement ou semi-automatiquement. Ainsi cette analyse reste sujette µa une variabilité inter et intra-observateur et est difficilement applicable dans la pratique quotidienne. L'objectif de cette thèse est de contribuer µa la réduction de cette variabilité et du temps passé par l'expert via le développement d'une méthode de segmentation automatique du ventricule gauche pour apporter une aide au diagnostic. Nos applications concernent à la fois les études dynamiques de la fonction contractile (Ciné) et les images statiques de rehaussement tardif (RT). La méthode de segmentation automatique du ventricule gauche a été développée en utilisant une approche fondée sur les contours actifs. L'apport innovant proposé dans ce travail porte sur une étape de filtrage utilisant les filtres morphologiques, qui a permis de résoudre les problèmes dus a la présence des muscles papillaires dans la cavité et aux inhomogénéités de niveau de gris dans la cavité dues au aux sanguin. Cette méthode, qui a fait l'objet d'une validation en comparant les résultats au tracé réalise par un expert est robuste et simple µa utiliser en clinique. Deux applications cliniques requérant l'utilisation de cette méthode ont été mises en place. Tout d'abord, la combinaison de la méthode automatisée de segmentation a une méthode quantitative d'imagerie paramétrique, a permis l'estimation des paramètres segmentaires de temps moyen de contraction et de vitesse de l'endocarde évaluant la cinétique pariétale du ventricule gauche sur des images Ciné. Cette approche a été mise en œuvre sur une base de trente-six témoins ainsi que sur une base de dix patients ayant subi un infarctus du myocarde. Une seconde application a permis de quantifier l'extension transmurale de l'infarctus du myocarde de façon automatique, en segmentant les images Ciné puis en superposant les contours obtenus sur les images de RT après un recalage des deux acquisitions. La quantification de la transmuralité a été réalisée par un algorithme des k-moyennes floues appliqué aux images de RT segmentées. Cette approche a été appliquée à une série de neuf patients confrontée a l'interprétation visuelle des examens. Dans un dernier temps, dans le but d'améliorer la qualité des images de RT3D, une approche de restauration d'images avec préservation des discontinuités a été proposée pour reconstruire un volume de RT hyper-résolu et isotrope µa partir de l'acquisition de trois volumes anisotropes suivant les directions classiques : petit axe, grand axe 2-cavités et grand axe 4-cavités. Les résultats obtenus lors de ce travail de thèse sont encourageants et ouvrent des pistes sur des perspectives cliniques.

Rpa34 et Rpa49 sont deux sous-unités non-catalytiques de l'ARN polymérase I (Pol I) conservées de la levure à l'homme. Rpa34 s'associe au domaine N-terminal (entre les positions 63 et 119) de Rpa49. Cette fixation stabiliserait Rpa49. La délétion du domaine Nterminal de Rpa49 (rpa49-119,416) abolit l'association de Rpa34 avec l'ARN polymérase I. La mutation rpa34Δ ne provoque pas de défauts de croissance. Cependant Rpa34 devient indispensable avec top1Δ et avec rpa135-L656P ou rpa135-D398N deux mutants qui sont sensibles au mycophénolate. Néanmoins, ces défauts sont supprimés par la surexpression de Rpa49, renforçant ainsi l'idée que Rpa34 s'associe à Rpa49. Rpa49 est critique pour la fixation et la dissociation de Rrn3 lors des étapes d'initiation et d'élongation. rpa49Δ (ou la délétion du domaine conservé C-terminal dans le mutant rpa49 ::HIS3) diminue le recrutement de Rrn3 sur le promoteur. Cependant, cet effet est supprimé par la délétion du domaine N-terminal de Rpa43. Les mutants rpa49 sont également incapables de libérer complètement Rrn3 durant la transition entre l'initiation et l'élongation de la transcription. Le dimère Rpa49/Rpa34 facilite donc le recrutement de l'ARN polymérase I et la conversion de l'ARN polymérase I dans une forme compétente pour élongation.

La division cellulaire est un processus quasi-universel permettant aux cellules de se propager. Elle comprend l'ensemble des mécanismes moléculaires qui permettent à une cellule de dupliquer fidèlement et de partager équitablement son information génétique entre deux cellules filles de même taille dans le cas fréquent de la division cellulaire symétrique qui fait l'objet de cette thèse. Chez les bactéries, pour des raisons historiques, ce phénomène a principalement été étudié chez les deux organismes cylindriques Escherichia coli et Bacillus subtilis. . Leur cycle cellulaire comprend une phase d'élongation impliquant la synthèse du peptidoglycane dit "périphérique" concomitante à la réplication du génome. Cette étape est suivie de l'assemblage au milieu de la cellule, le futur site de division, d'un "anneau" résultant de la polymérisation de la protéine FtsZ (homologue structural de la tubuline). Cet anneau "Z" sert de charpente à l'assemblage du complexe cytokinètique, qui comprend au moins une douzaine de protéines impliquées dans le processus de septation, c'est-à-dire la synthèse du peptidoglycane septal, l'invagination membranaire, la fermeture du septum, la séparation des deux cellules filles ainsi que les dernières étapes de la ségrégation des chromosomes. La cytokinèse demeure largement méconnues chez les bactéries sphériques dont les cellules possèdent, contrairement aux cylindriques, une infinité de plans médians potentiels. Ces organismes comprennent notamment de nombreux pathogènes (Streptococcus, Staphylocococcus) et un certain nombre de cyanobactéries (Synechcocystis PCC6803, Mycrocystis Aeruginaosa ...). Ces dernières sont des organismes importants pour la biosphère et possèdent un fort potentiel biotechnologique. Elles sont également intéressantes pour l'analyse comparative de la morphogénèse et la cytokinèse des cellules sphériques et cylindriques dans un contexte physiologique très semblable (le métabolisme photoautotrophique). En effet, de nombreuses cyanobactéries ont une morphologie cellulaire sphérique tandis que les autres sont cylindriques. Les cyanobactéries, notamment les espèces sphériques, sont également intéressantes pour aider à comprendre la division du chloroplaste qui a une morphologie sphérique et dérive d'une cyanobactérie ancestrale. C'est pour ces différentes raisons que j'ai analysé la cytokinèse de la cyanobactérie sphérique Synechocystis PCC6803, qui se prête bien aux approches de génomique fonctionnelle grâce aux outils développés au laboratoire. 16 Au début de ma thèse, seul quatre facteurs cytokinétiques de Synechocystis (FtsZ, ZipN, et MinCDE) avait été identifiés, grâce aux travaux de notre équipe. Mon travail a débuté par l'identification de facteurs cytokinétiques possible de Synechocystis, en recherchant des orthologues putatifs des protéines du divisome d'E. coli et B. subtilis. Nous avons ainsi repéré 24 protéines potentiellement impliquées dans la division cellulaire de Synechocystis. Ces 24 protéines ont été analysées comme suit: (i) construction et analyse phénotypique (croissance et cytokinèse) de mutants dépourvus (en totalité, ou en partie quand la protéine est indispensable à la croissance) d'un ou plusieurs facteurs; (ii) recherche d'interactions protéiques entre ces nouveaux facteurs et ceux caractérisés auparavant (FtsZ et ZipN; 23 interactions détectées sur 300 testées) ; (iii) localisation subcellulaire de ces nouveaux facteurs; et (iv) influence de l'absence (totale ou partielle) de ces nouveaux facteurs cytokinétiques sur la localisation des polymères de FtsZ (qui ne demeurent pas toujours capables de former un anneau au milieu des cellules). Ces travaux m'ont permis de caractériser 14 facteurs cytokinétiques. Six (SepF, ZipS/Ftn6, DivIVA, FtsQ, FtsI et FtsW) sont essentiels à la croissance, ainsi qu'à la cytokinèse et/ou la morphogénèse de Synechocystis. Sept facteurs (les "penicillin-binding proteins": PBP1, PBP2, PBP3, PBP5, PBP8, PBP6, PBP7) participent à la cytokinèse et/ou à la morphogénèse sans être essentiels. Le dernier facteur (YlmD), semble ne pas intervenir dans la croissance (dans les conditions très favorable du laboratoire) et la morphogénèse mais présente des interactions avec certaines protéines cytokinétiques clés (ZipN, FtsQ et FtsI). J'ai notamment montré : (i) l'importance de chaque classe de PBPs pour la morphogénèse et/ou la cytokinès ; (ii) leurs interactions avec les facteurs cytokinètiques FtsQ, FtsI et FtsW, vraisemblablement impliqués la synthèse du peptidoglycane septal (Article 1); (iii) que les protéines SepF et ZipS/Ftn6 se localisent au septum, en interagissent physiquement avec la protéine FtsZ, et qu'elles influencent la formation et le positionnement des polymères de FtsZ, normalement en anneau au milieu des cellules. SepF est d'ailleurs capable de stimuler la polymérisation de FtsZ in vitro (Article 2); (iv) ZipS/Ftn6 possède un domaine N-terminal analogue (séquence et structure) avec le domaine DnaD de divers facteurs d'initiation de la réplication suggérant que ZipS/Ftn6 pourrait participer au dialogue entre la réplication du génome et la cytokinèse (Article 4); (v) Finalement, j'ai montré que ZipN joue un rôle central dans l'organisation du divisome de Synechocystis, et (vi) intégré et représenté l'ensemble des données disponibles dans un modèle de travail (le premier modèle pour une cyanobactérie, Article 3).

Les MICI (maladies inflammatoires chroniques de l'intestin) invalident 200 000 personnes en France. La région Nord-Pas-de-Calais est particulièrement touchée par ces affections et les traitements disponibles pour ces pathologies demeurent coûteux et peu nombreux. Des études récentes ont suggéré que le système endocannabinoïde, exprimé au seing du tractus gastro-intestinal, est une cible thérapeutique prometteuse pour le traitement des MICI. Ce système se compose des récepteurs aux cannabinoïdes CB1 et CB2, des ligands endogènes de ces récepteurs, notamment l'anandamide et le 2-arachidonoylglycérol et des protéines impliquées dans l'anabolisme et le catabolisme des ligands. L'anandamide a présenté des capacités à prévenir la colite induite par le TNBS à des rongeurs. Toutefois, in vivo ce composé possède un temps de demi-vie court et est rapidement dégradé par une amidase à sérine, la FAAH (Fatty Acid Amide Hydrolase). Nous avons ainsi envisagé la conception, la synthèse et l'évaluation pharmacologique de nouveau inhibiteurs de la FAAH. L'une de nos molécules, le composé 95, présentant une CI50 sur l'enzyme de 88 nM a ensuite été injectée par voie intrapéritonéale à des souris dont la colite a été induite trois jours plus tard par l'injection intrarectale de TNBS. L'évaluation des scores macroscopiques et microscopiques des dommages causés sur le côlon par l'agent irritant a ensuite été effectuée. L'inflammation du côlon a été significativement réduite chez le groupe de souris ayant été traité par le composé 95, montrant que l'inhibition de la FAAH est une stratégie thérapeutique efficace dans le traitement des MICI.

Les protéoglycannes exercent de nombreuses fonctions par le biais de leur partie protéique ou de leurs glycosaminoglycannes. La caractérisation des interactions entre les glycosaminoglycannes et des protéines a ouvert de larges champs d'applications. Dans ce cadre, deux thèmes de recherche ont été développés. Premièrement, nous nous sommes intéressés à un nouveau protéoglycanne appelé endocan. La développement des capacités de production et de purification de cette macromolécule, nous a permis par différentes approches de déterminer le profil structural de sa chaîne glycannique et de sa partie protéique, mais aussi d'étudier les interactions avec plusieurs de ses partenaires protéiques dont l'interféron γ et l'hépatocyte growth factor, impliqués respectivement dans l'inflammation et le développement tumoral. Parallèlement, une étude structurale et fonctionnelle de l'interaction entre l'interféron γ et des glycosaminoglycannes de type héparanes sulfates a conduit au développement de mimes oligosaccharidiques obtenus par synthèse chimique. Parmi ces molécules, certaines permettent de moduler in vitro l'activité de la cytokine, et constituent une base possible pour le développement de nouveaux médicaments.

Il existe un certain nombre de situations au cours desquelles l'intégrité du génome cellulaire est mise en danger. Ceci se produit notamment lors de mouvements de gènes (translocation, éléments mobiles), lors d'infections virales parfois intégratives (AAV, HBV, HPV) ou lors d'infections rétrovirales. En effet, le cycle de réplication des rétrovirus nécessite une étape d'intégration du génome viral dans l'ADN génomique de la cellule infectée. Malgré les nombreuses études menées sur les infections par le VIH, les cancers viro-induits ou non et les thérapies géniques basées sur les rétrovirus, aucune donnée n'est actuellement disponible sur les modifications cellulaires induites par de telles perturbations chromosomiques. L'objectif du projet était d'identifier des mécanismes cellulaires induits par des atteintes à l'intégrité du génome, plus précisément par l'insertion de molécules d'ADN non cellulaire dans les chromosomes. L'intégration de matériel génétique additionnel a été induite par des vecteurs lentiviraux dérivés du VIH-1. Les modifications cellulaires uniquement dues à l'intégration ont été isolées par comparaison de vecteurs intégratif et non intégratif. Des cellules primaires du derme humain ont été sélectionnées pour l'étude. Les temps post infection et les doses virales les plus adéquates ont été sélectionnés grâce à des expériences de cinétiques d'intégration couplées à une quantification des ADN viraux intégrés. L'analyse des modifications cellulaires induites par l'intégration de l'ADN étranger a portée sur l'ensemble du transcriptome et sur l'ensemble du protéome cellulaire. Dans le but d'effectuer une analyse transcriptomique, des puces à ADN, représentant le génome humain complet, ont été utilisées. Cette étude a démontré une forte répression transcriptionnelle induite par l'intégration. De plus, toutes les fonctions cellulaires sont perturbées par le processus. Finalement, une classification par interactions et fonctions biologiques a mis en évidence cinq processus cellulaires majoritairement affectés par l'intégration de l'ADN étranger, qui correspondent au cycle et à la mort cellulaire, au remodelage et à la réparation de la chromatine et à la réponse immunitaire ou au stress. Dans le but de compléter cette analyse transcriptomique, une étude protéomique a été réalisée. Les protéines cellulaires ont été séparées sur des gels bi-dimensionnels. Parmi les neuf protéines identifiées en spectrométrie de masse, certaines appartiennent au cytosquelette et d'autres aux mécanismes de réponse au stress. L'intégration d'un ADN étranger au sein du génome provoque donc bien des perturbations cellulaires. L'intégration de matériel génétique additionnel ne concernant pas seulement les rétrovirus, les données obtenues lors de cette étude pourront permettre (i) de développer des stratégies de défenses contre les rétrovirus ou contre les autres maladies caractérisées par des atteintes à l'intégrité du génome, (ii) d'évaluer les risques encourus par l'intégration d'un vecteur thérapeutique dans le génome cellulaire lors des thérapies géniques ou des expériences de transfert de gènes

Les contraintes environnementales dans un monde en changement remettent en cause la survie des plantes ; les plus drastiques sont les contraintes abiotiques, comme les stress hydriques, thermiques, ou la pollution par les métaux lourds. Les mécanismes inductibles de la tolérance des plantes sous stress ont été étudiés par une approche physiologique combinée à une analyse protéomique. Des plants de Populus tremula x P. alba genotype 717-1B4 ont été exposés à plusieurs contraintes en chambre phytotronique : 1) un sol contenant des concentrations importantes de Cd2+ ou Zn2+, 2) une sécheresse induite par arrêt d'arrosage, 3) une contrainte thermique par élévation subite ou graduelle de 22 à 42°C. Les paramètres physiologiques des plantes ont été suivis au cours des traitements ainsi que durant la période de recouvrement qui a suivi les contraintes hydriques et thermiques. La réponse de stress a été caractérisée par ces paramètres physiologiques et par les changements dans les profils protéomiques du tissu foliaire et de la zone cambiale. Les aspects communs et particuliers du stress induit par chaque contrainte ont été décrits. Les données rassemblées dans cette étude, en enrichissant les connaissances sur la gamme de réponse des essences ligneuses, contibuent à déterminer la frontière entre le stress générique et les réponses plus spécifiques ; elles apportent également des éléments de réponse à l'utilisation du peuplier en phytoremédiation des sols pollués par les métaux.

Chez les plantes, les processus de développement global et de plasticité développementale sont contrôlés par des mécanismes épigénétiques. La méthylation de l'ADN peut présenter un polymorphisme (épiallèles) qui est une source possible de biomarqueurs pour la sélection de génotypes d'intérêt agronomique. Pourtant, la recherche de tels biomarqueurs n'a pas encore été initiée. Dans ce contexte, nos objectifs ont concerné l'élaboration d'une stratégie pour la mise en évidence d'un contrôle épigénétique lors d'un processus développemental chez la betterave sucrière (Beta vulgaris altissima), ainsi que la recherche des biomarqueurs épigénétiques associés. Cette stratégie a d'abord été appliquée à la morphogenèse in vitro, sur trois lignées cellulaires de betterave sucrière. Une relation a pu être établie entre le niveau de méthylation de l'ADN et les propriétés morphogénétiques des lignées. Des biomarqueurs de morphogenèse in vitro ont ainsi été identifiés. La même stratégie a ensuite été appliquée in planta à la même espèce. L'existence d'un contrôle épigénétique lors de la vernalisation et de la dévernalisation chez plusieurs hybrides de betterave sucrière, avec des sensibilités à la montaison différentes, a été démontrée. Nous suggérons que l'amplitude et la cinétique des variations épigénétiques contrôlent l'induction de la montaison et sa rapidité, confirmant ainsi le rôle de la méthylation de l'ADN dans ce processus. Les loci cibles de ces remaniements de la méthylation de l'ADN lors de la vernalisation ont été définis. Un criblage a enfin permis d'identifier de potentiels biomarqueurs épigénétiques de la sensibilité à la montaison en vue de la mise au point d'un futur test de sélection agronomique.