Les extrémités des chromosomes eucaryotes linéaires ont une structure nucléoprotéique particulière, et sont appelées télomères. Étant donnés leur structure et le mécanisme semi-conservatif de la réplication de l’ADN, la longueur des séquences télomériques est instable. Au fil des divisions cellulaires, les réplications successives de l’ADN entraînent une réduction progressive des séquences télomériques. Des télomères courts ne sont plus fonctionnels, ce qui entraîne l’arrêt du cycle cellulaire et de l’instabilité génomique. Il est donc essentiel de prévenir ce raccourcissement. Une enzyme spécialisée rallonge les télomères : la télomérase. La télomérase est une ribonucléoprotéine (RNP) qui maintient les télomères par un mécanisme d’ajout de répétitions de la séquence télomérique. Afin de former un complexe actif, les sous-unités protéiques de l’enzyme doivent s’assembler autour d’un ARN non-codant, nommé Tlc1 chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Cependant, le fait que la RNP nécessite plusieurs sous-unités pour son activité implique un assemblage précis et coordonné. Peu de données existent au sujet de l’assemblage de la RNP en un complexe actif, mais il semble qu’un trafic nucléo-cytoplasmique soit requis dans le cycle fonctionnel de l’enzyme. Caractériser le mécanisme d’assemblage de la télomérase permettra de mieux comprendre les phénomènes de régulation de l’activité de l’enzyme, et donc du maintien des télomères chez S. cerevisiae. À cette fin, j’ai d’abord vérifié l’état stoechiométrique de l’enzyme in vivo par des méthodes de FISH sur des molécules individuelles. J’ai ainsi pu montrer que la télomérase ne comportait qu’un seul ARN Tlc1. Ces données in vivo corrèlent avec des données publiées précédemment grâce à des techniques de biochimie, et suggèrent que l’enzyme n’est composée que de complexes individuels contenant une seule copie de chaque sous-unité protéique. Dans le but d’étudier les mécanismes d’assemblage de la télomérase, j’ai aussi développé un système de contrôle de la transcription d’une forme taguée de Tlc1. Cet outil génétique, basé sur les systèmes Cre-Lox et MS2-GFP, permet l’insertion d’un tag MS2 dans le gène TLC1. Ce tag donne la possibilité de suivre des ARN Tlc1 in vivo et en temps réel par microscopie confocale à spinning-disk. Ce système, baptisé CrEMGaT, a permis de montrer que l’insertion du tag dans le gène entraîne l’apparition de Tlc1-MS2, et que ces ARN forment des agrégats nucléaires ayant des caractéristiques similaires aux T-Recs précédemment caractérisés lors d’une collaboration avec le Pr Chartrand. De plus, des résultats préliminaires obtenus avec le CrEMGaT suggèrent que les ARN Tlc1-MS2 finissent leur cycle fonctionnel au cytoplasme. Dans l’ensemble, les données produites et l’outil développé au cours de cette thèse donnent une meilleure idée de l’état d’assemblage de la télomérase. / Abstract : In the eukaryotic kingdom, the extremities of the linear chromosomes have a particular nucleoproteic structure, and are called telomeres. Because of this structure and the semi-conservative nature of DNA replication, telomere length is unstable. DNA replications during consecutive cell divisions leads to a progressive shortening of telomeric sequences. Below a certain threshold, telomeres are not functional, triggering cell-cycle arrest and genomic instability. It is therefore essential to prevent this shortening. A specialized enzyme elongates telomeres: Telomerase. Telomerase is a ribonucleoprotein (RNP) that adds repeats of the telomeric sequence to the end of telomeres. The enzyme formation requires protein subunits to assemble onto a scaffolding ncRNA, Tlc1 in Saccharomyces cerevisiae. The fact that several subunits are needed for RNP activity implies a precise and coordinated assembly occurs. However, data are lacking about telomerase assembly into an active complex, but different observations point towards a nucleo-cytoplasmic trafficking requirement during the enzyme life-cycle. Characteristics about telomerase assembly mechanism would provide useful information in the quest for understanding the phenomena regulating the enzyme activity, and therefore telomere maintenance in S. cerevisiae. Engaged in this quest, I first verified telomerase stoichiometry in vivo. By quantitative single-molecule FISH, the results showed that the enzyme only contains one Tlc1 RNA per RNP in the cell. These in vivo data correlate with previous publications which, based on biochemical experiments, suggested single copies of the different subunits are present in the complex. Taken together, these findings are dismantling a previous dogma that stipulated telomerase is composed of two complexes, and suggest telomerase quaternary arrangement stays simple. Aiming to study telomerase assembly mechanisms, I also developed an inducible genetic system governing the transcription of a tagged version of Tlc1 (i.e. Tlc1-MS2). This system, based on the Cre-Lox and MS2-GFP systems, allows to control the insertion of a MS2 tag into the TLC1 gene. In this system, dubbed CrEMGaT, the genetic insertion is controllable and indeed leads to Tlc1-MS2 appearance. It is then possible to track these tagged RNAs in vivo and in real time with a spinning disk confocal microscope. Furthermore, these RNAs form nuclear aggregates with characteristics of the T-Recs previously described in a collaboration between our lab and Pr Chartrand’s. Finally, preliminary data obtained with the CrEMGaT suggest cytoplasm is the last cellular compartment visited by Tlc1-MS2 RNA. Overall, these data and the system developed during my thesis will give insights into telomerase assembly in vivo.

Le glioblastome, tumeur maligne des tissus astrocytaires, est de mauvais pronostic. Malgré un traitement standard invasif (chirurgie, radiochimiothérapie), la médiane de survie des patients n’excède pas 14 mois, essentiellement due à la récidive tumorale (radiorésistance des cellules résiduelles). L’hadronthérapie par ion carbone offre des atouts radiobiologiques importants : i) Balistique très précise (épargne les tissus sains), ii) Efficacité Biologique Relative (EBR) supérieure à la radiothérapie conventionnelle (augmentation de la dose possible), iii) Réponse indépendante de l’effet oxygène (tumeurs hypoxiques). L’hadronthérapie a montré des résultats prometteurs en traitement du glioblastome. Cependant, la rareté des centres offrant cette thérapeutique oblige les cliniciens à utiliser des marqueurs prédictifs de réponse à la radiothérapie conventionnelle afin de mieux orienter les patients diagnostiqués mauvais répondeur. L’homéostasie télomérique est connue pour moduler la radiosensibilité de différents types de cancer. Aussi, ce travail présente deux axes. D’une part, nous avons déterminé que la taille des télomères et l’expression de POT-1 (Protection Of Telomere1) peuvent être utilisées par les cliniciens pour diagnostiquer les patients mauvais répondeurs au traitement standard et ainsi les orienter vers l’hadronthérapie où leurs pronostics seraient meilleurs. D’autre part, nous avons montré qu’un traitement pharmacologique dirigé contre la télomérase (GRN163L, Geron Corp) pouvait améliorer les résultats de la radiothérapie conventionnelle sur un modèle in vivo de glioblastome humain chez la souris / Glioblastoma, high grade tumor of neuroepithelial tissue, is poor prognosis cancer. Despite an invasive standard treatment (surgery, radiochemotherapy), the overall survival of patients does not exceed 15 months, largely due to aggressive recurrence (radioresistance of residual cells). Hadrontherapy with Carbon ion beam have strong radiobiological arguments: i) high ballistic precision (save healthy tissues), ii) Relative Biological Efficiency (RBE) above conventional radiotherapy (dose escalation), iii) independent response of oxygen enhancement ratio (hypoxic tumors). Hadrontherapy have shown promising preliminary results in treatment of brain tumors. However, the rareness of health centers which purposed Handrontheray necessitates the use of predictive markers of resistance to conventional radiotherapy to address bad responder patient. Telomere homeostasis is also known to modulate radiosensitivity of different types of cancer. Thus, this work has two arms. On the one hand, we have shown that telomere length and POT1 (Protection Of Telomere1) level (RNA and protein) can be used by clinicians to diagnose bad responder of standard treatment and towards the hadrontherapy. On the other hand, we have shown that pharmacological treatment inhibitory of telomerase (GRN163L, Geron Corp) can improve the radiationinduced responses to conventional radiotherapy on human glioblastoma mice model

Le carcinome hépatocellulaire (HCC) est une tumeur de mauvais pronostic caractérisée, comme la plupart de cancers, par l'association paradoxale de télomères courts et d'une importante activité télomérase. Cette attrition télomérique joue un rôle central dans l'instabilité chromosomique à l'origine de la promotion et de l'évolution tumorale. Les premières causes d'HCC correspondent aux infections chroniques par les virus hépatotropes : virus de l'hépatite B (VHB) et virus de l'hépatite C (VHC). Dans une première étape nous avons disséqué les dérégulations télomériques dans les HCC et les cirrhoses liées au VHB, VHC ou encore à l'alcool. Nous avons observé que ces dérégulations sont acquises tôt, au stade prétumoral, et persistent au stade tumoral. Ces dérégulations sont spécifiques d'un carcinogène donné. Aux stades tardifs et tumoraux de l'infection par le VHB, les cellules hépatiques expriment fréquemment une protéine tronquée en partie C-terminale d'HBx ainsi que des formes réarrangées du gène PreS/S telle que PreS2. Dans une seconde étape nous avons trouvé qu'à l'opposé de la forme sauvage, HBx tronquée réprime hTERT, diminue l'activité télomérase, raccourcit les télomères, augmente la proportion de ponts anaphasiques et déclenche la sénescence de cellules primaires. Sachant qu'au stade tumoral les cellules transformées ré-expriment hTERT nous avons testé l'effet d'une coexpression de PreS2 et d'HBx tronquée et avons pu montrer que PreS2 contrecarrait l'effet répresseur d'HBx sur hTERT. Néanmoins de façon étonnante, PreS2 ne parvenait pas à rallonger les télomères en présence d'HBx tronquée. Les facteurs protégeant les télomères coopèrent avec la télomérase pour l'élongation et plusieurs de ces protéines sont par ailleurs impliquées dans la réparation des dommages à l'ADN. Nous avons trouvé qu'HBx tronquée modifiait spécifiquement l'expression de la plupart des protéines du télosome selon un patron connu pour inhiber l'effet de la télomérase. Nous avons montré que des dommages à l'ADN télomérique liés à l'incubation de cellules primaires avec la néocarcinostatine inhibaient l'élongation des télomères par hTERT. Ayant trouvé que PreS2 et HBx tronquée induisaient des dommages à l'ADN, nous proposons que cet effet explique l'impossibilité pour PreS2 d'allonger les télomères de cellules exprimant HBx tronquée / Among the numerous genetic defects that underly with hepatocarcinogenesis, telomere abnormalities seem to play a role both in tumor promotion and maintenance. Telomeres, the chromosome extremities, are protected by specific proteins, the Shelterin complex and by additional factors. Besides telomerase dysregulation, changes in the expression of these telomere factors have been observed in cancers. Herewe first tested the hypothesis that such dysregulations might occur in HCC with patterns depending onthe cause of HCC. For HBV-, HCV- and alcool-dependant HCC we found that telomeric dysregulations appear to be carcinogen-specific and occur early during the course of the disease and are persistent in the tumor. At the late stage of HBV-dependent disease and corresponding tumors, hepatocytes produce 3’ deleted mutants of HBx (3’DM HBx) but also a rearranged form of the PreS/S gene: PreS2. We then found that, unlike WT HBx, 3’ DM HBx repress hTERT transcription, decrease telomerase activity, shorten telomere length, increase anaphase bridges and trigger senescence in transfected primary cells. It’s well known that hTERT it re-expressed in tumors, so we tested PreS2 and 3’DM HBx transfection. We show that PreS2 counteracts 3’DM HBx effect on hTERT transcription and telomerase activity. However surprisingly PreS2 wasn’t able to elongate telomeres in 3’DM HBx expressing cells. Telomeric factors interact with telomerase allowing telomere elongation. Moreover many of these factors are implicated in DNA damage repair systems. We found that all Shelterin’s and some other telomeric factors’s expression in dyregulated in 3’DM HBx expressing cells. Moreover we show that neocarcinostatin dependent DNA damage in MRC5 primary cell prevent hTERT-based telomere elongation. Also finding that PreS2 and 3’DM induce DNA damage, we suggest that 3’DM HBx prevents PreS2 and hTERT- based telomere elongation

L'électrochimiothérapie est un traitement anticancéreux utilisé en routine en Europe dans près de 130 centres de traitement du cancer. Le taux de réponse objective atteint 85 % pour le traitment de tumeurs cutanées et sous-cutanées et des études sont en cours afin d'appliquer ce traitement à des tumeurs profondes. Au cours de ce doctorat, les méchanismes sous-jacents à cette excellente efficacité antitumorale ont été étudiés. Dans un premier temps, l'objectif a été d'évaluer la capacité de l'électrochimiothérapie à induire la mort des cellules souches cancéreuses, considérées comme les racines du cancer. Ensuite, les mécanismes immunologiques à l'origine du développement d'une immunité antitumorale mise en place par le traitement ont été investigués. Cependant, malgré le haut taux de réponse observé, l'électrochimiothérapie reste un traitement local qui n'induit pas de réponse antitumorale à distance, sur les tumeurs non-traitées. Afin de pallier à cette absence d'activité systémique, une collaboration a été mise en place avec une entreprise innovante de biotechnologies, INVECTYS, dans le but de développer une stratégie de vaccination à ADN ciblant la télomérase et basée sur l'électrogènetransfert. Il est attendu que la combinaison de cette immunothérapie avec un traitement local par électrochimiothérapie, détruise non seulement la tumeur primaire, dont les cellules souches cancéreuses, mais également les cellules cancéreuses circulantes et les métastases. / Electrochemotherapy is an anticancer treatment used in routine in Europe in 130 cancer treatment centers. The objective response rate reaches 85 % for the treatment of cutaneous and subcutaneous tumors and studies are ongoing to spread the use of electrochemotherapy to deep-seated tumors. In the frame of this doctorate, the mechanisms underlying this excellent antitumor efficiency were investigated. First, the goal was to evaluate the ability of electrochemotherapy to induce the death of cancer stem cells, considered as the roots of cancer. Second, the immunological mechanisms responsible for the development of antitumor immune responses following the treatment were investigated. However, although a very high response rate is observed, electrochemotherapy remains a local treatment which does not induce antitumor responses in distant non-treated nodules. In order to circumvent this lack of systemic activity, a collaborative project was initiated with an innovating biotech company, INVECTYS, in order to develop a DNA vaccination strategy targeting the telomerase and based on electrogenetransfer. It is expected that the combination of this immunotherapy with a local treatment by electrochemotherapy could destroy not only the primary tumor, including cancer stem cells, but also circulating cancer cells and metastases.

La régulation de la télomérase s’effectue à de nombreux niveaux dont la transcription de la sous-Unité catalytique (hTERT). Les travaux du laboratoire effectués sur les cellules NB4, modèle de Leucémie Aiguë Promyélocytaire (LAP), ont montré que l'acide rétinoïque tout-Trans (ATRA) réprime la transcription de hTERT. Cette répression peut être associée à la différenciation (cas des cellules NB4) ou en être dissociée conduisant à la mort des cellules (cas des cellules NB4-LR1 résistantes à la maturation induite par l’ATRA). A partir de la lignée NB4-LR1 a été sélectionnée la lignée NB4-LR1SFD résistante à cette mort cellulaire du fait de la ré-Expression de hTERT même en présence d’ATRA. Cependant cette résistance à la répression de hTERT peut être levée par le co-Traitement ATRA et trioxide d’Arsenic (As2O3) qui conduit à la mort des cellules. Il s'agit donc d'une propriété nouvelle de cette lignée dont le mécanisme reste à élucider.Les résultats obtenus par le laboratoire suggèrent l'importance du statut de méthylation de l’ADN du promoteur de hTERT jusque là peu explorée qui pourrait rendre compte de la résistance à la répression de hTERT. Mon projet a pour objectif de valider cette hypothèse en tirant profit de la diversité des réponses biologiques (différenciation, prolifération, mort cellulaire et expression de hTERT) des variants cellulaires du modèle NB4. Une coopération entre le statut épigénétique (méthylation de l’ADN et modification des histones) du promoteur de hTERT et la fixation de facteurs activateurs et/ou répresseurs sera étudiée. Le statut de méthylation du promoteur de hTERT sur une région allant de -2500pb à +1000pb par rapport au site d’initiation de la transcription a été étudié par la technique de séquençage (Illumina) après traitement des cellules NB4-LR1SFD par l’ATRA seul ou en combinaison avec As2O3. Le résultat obtenu à ce jour montre une hypométhylation d’une région limitée du domaine distal (de -1300pb à -800pb) du promoteur de hTERT associée à la répression de hTERT dans les cellules traitées par la combinaison ATRA+ As2O3 par rapport aux traitements seuls par ATRA ou As2O3. Ceci renforce l’importance du statut de méthylation de cette région du promoteur dans la régulation de l’expression de hTERT. Ce co-Traitement induit également une diminution de l’expression protéique de cMyc et WT1, et aussi de l’ADN methyltransférase 1 (DNMT1) suggérant un rôle de cette enzyme dans le maintien de la méthylation de cette région du promoteur de hTERT. Dans le but d’évaluer le rôle de c-Myc dans la régulation de hTERT, nous avons montré qu’un analogue de l’AMPc, le 8-CPT-CAMP, induisait une dégradation (en partie protéasome dépendant) de la protéine c-Myc dès 6h de traitement dans la lignée résistante NB4-LR1SFD et non la lignée parentale NB4. La lignée NB4-LR1SFD est caractérisée par un déficit en sous unité régulatrice PKA RII. Spécifique knock-Down de PKA RII et l’utilisation d’agonistes et d’antagonistes spécifiques de PKAI a montré : 1) PKAI et PKAII ont des rôles différents sur la stabilité de la protéine c-Myc; 2) le rapport PKAI/PKAII déterminait la stabilité de c-Myc suite à l’activation de la signalisation PKA. Ces résultats suggèrent un rôle possible de PKA comme régulatrice de expression de hTERT via son implication dans le maintien de la stabilité de la protéine c-Myc. / The regulation of telomerase occurs at various levels, including the transcriptional regulation of hTERT. Previous results in our laboratory from acute promyolocytic leukemia cell model NB4, have shown that all-Trans retinoid acid (ATRA) repress the transcription of hTERT. This repression can be associated with differentiation (in the case of NB4 cells), or be dissociated with differentiation and triggers cellular death (the case of maturation resistant NB4-LR1 cells). Another variant NB4-LR1SFD cells were isolated from NB4-LR1 cells with continuous presence of ATRA and were resistant to the cellular death induced by ATRA. In fact, this resistance is related to the re-Expression of hTERT in presence of ATRA. However, this resistance can be overcome by combination of ATRA and AS2O3 and triggers cellular death.The results obtained in our laboratory suggested the importance of the DNA methylation status in the promoter region of hTERT and could be the one mechanism of the resistance to the repression of hTERT induced by ATRA. My project is by taking the diversity of biological response of the NB4 cells variants to validate the hypothesis. And the cooperation between epigenetic modifications and the binding of transcriptional factors will be equally studied.The DNA methylation status in the promoter region of hTERT from -2500bp to +1000bp has been analyzed with the sequencing technique (illumina) in NB4-LR1SFD treated by ATRA alone or in combination with AS2O3. The results showed a distal hypomethylated region from -1300bp to -800bp associated with the repression of hTERT by the co-Treatment of ATRA and AS2O3 compared with the treatment by ATRA or AS2O3 alone. This result strengthens the importance of methylation status in this region in the regulation of hTERT. The co-Treatment induces also a diminution in protein expression of cMyc, WT1 and DNA methyltransferase 1 (DNMT 1), suggesting this enzyme may play a role in the maintenance of methylation level in this region.In order to evaluate the role of cMyc in the regulation of hTERT, we have shown that an analog de cAMP, 8-CPT-CAMP, induces degradation (partly proteasome-Dependent) of c-Myc protein since 6h in NB4-LR1SFD cells but not in NB4 cells. NB4-LR1SFD cells are characterized by a defect of the PKA regulatory subunit II. Specific knockdown of PKA RII and utilizations of agonists and antagonists of PKA I have shown that: 1) PKA I and PKA II have distinct functional roles on the steady-State of c-Myc protein. 2) The ratio of PKA I/PKA II determines the stability of c-Myc protein with the activation of PKA signalization. These results suggest a possible role of PKA in the regulation of hTERT expression through its modulation on the stability of c-Myc.

La mastocytose est une maladie hétérogène, caractérisée par une accumulation de mastocytes dans l’organisme. Les enfants et les adultes ont des mutations différentes de c-Kit. Dans un premier travail, nous avons montré que seules les formes adultes sont associées à la réactivation de la télomérase, alors que les formes pédiatriques ne sont pas. Cela semble être lié aux différences de mutations de c-Kit observées entre adultes et enfants et pourrait expliquer pourquoi seules les formes pédiatriques de mastocytose régressent spontanément et non les formes adultes. Ces résultats aident à mieux comprendre la physiopathologie de la mastocytose. Dans un second travail, nous a étudié le lien entre la longueur des télomères et les troubles psychologiques des adultes atteints de mastocytose. Nous avons montré que réactions émotionnelles négatives sont corrélées au raccourcissement de la longueur des télomères des leucocytes et que l’érosion télomérique est fortement prédite par les défauts de régulation des émotions. Nous émettons l'hypothèse qu’au cours des troubles neuropsychologiques, le mastocyte pourrait être impliqué dans le raccourcissement de la longueur des télomères en périphérie. / Mastocytosis is a heterogeneous disease characterized by an accumulation of mast cells. Children and adults hold different c-Kit mutations. In a first work, we showed that only adult forms are associated with reactivation of telomerase whereas pediatric forms are not. This seems to be linked to the differential c-Kit mutations observed between adults and children and could explain why only pediatric mastocytosis spontaneously regress in comparison with adult forms. These results help to better elucidate the pathophysiology of mastocytosis. In a second work, we studied the link between the telomere length and the psychological features of adults with mastocytosis and showed that negative emotionality correlated negatively to telomere length and that telomere shortening was strongly predicted by emotion regulation deficits. We hypothesize that in psychological disorders, mast cell may represent the link between brain and periphery and induce telomere shortening.

La télomérase est une ribonucléoprotéine, constituée d'un composant ARN (hTR) qui sert dematrice à l'addition des séquences télomériques aux extrémités des chromosomes et d'un composantprotéique catalytique à activité de transcriptase inverse (hTERT). La réactivation de la télomérasedans 90% des cancers compense le raccourcissement des télomères, permettant ainsil'immortalisation et la survie des cellules tumorales. Ce rôle canonique de la télomérase estaujourd'hui bien documenté. Cependant des travaux récents suggèrent que la télomérase pourraitavoir d'autres fonctions indépendantes de son rôle sur le maintien de la longueur des télomères dansla tumorigénèse et/ou la progression tumorale.Dans les neuroblastomes (NB), l'augmentation du niveau d'activité télomérase (AT) estassociée à un stade avancé de la maladie et à un mauvais pronostic. En effet, plusieurs études ontmontré que les neuroblastomes agressifs ont un niveau élevé d'AT alors que les tumeurs de bonpronostic, ont peu ou pas d'AT. En effet, les NB de stade 4S ayant la capacité de régresserspontanément ont un très faible niveau d'AT. Ces observations suggèrent que la télomérase peutjouer un rôle crucial dans le développement des NB.Afin de mieux comprendre l'implication de la télomérase dans le phénotype agressif desneuroblastes malins et dans la chimiorésistance, nous avons caractérisé les modificationsphénotypiques et génotypiques induites par l'inhibition de la télomérase via l'expression ectopiqued'un mutant dominant négatif catalytiquement inactif (DN-hTERT) dans la lignée IGR-N-91 induit unedifférenciation cellulaire de type stromale et une sensibilisation à l'apoptose en réponse à trois agentscytotoxiques (cisplatine, staurosporine, TRAIL). Cette chimiosensibilisation n'est pas la conséquenced'un raccourcissement des télomères mais probablement celui d'une modulation de l'expression decertains gènes impliqués dans la réponse apoptotique (ré-expression de la caspase 8 et de p53sauvage), suggérant une fonction non canonique de la télomérase. De plus, nous avons montréqu'hTERT régule activement l'expression de N-Myc. En effet, l'expression ectopique du mutanthTERT-DN entraîne une perte des copies surnuméraires de N-Myc conduisant à l'extinction del'expression de la protéine alors que la surexpression d'hTERT sauvage augmente au contraire lenombre de copies du gène. Cette élimination de la protéine N-Myc pourrait être le signe d'une pertedu caractère agressif des cellules tumorales comme en témoigne la diminution de l'expression de laNSE (marqueur de mauvais pronostique des NB) et l'induction du CD44 dans les cellules hTERT-DN.L'ensemble de nos résultats démontre donc un nouveau rôle majeur de la télomérase,indépendant de sa fonction canonique d'élongation des télomères, dans l'acquisition du phénotypemalin et dans la chimiorésistance des NB. Ces résultats sont importants en termes de connaissancede la biologie du NB et des possibilités thérapeutiques. En effet, ces résultats suggèrent quel'inhibition de la télomérase comme stratégie anti-cancéreuse est une approche qui présente un intérêttout particulier dans les cas de NB de stade 4 dans lesquels le taux de survie des patients reste trèsinsuffisant malgré les thérapeutiques les plus intensives.

Afin de mettre en évidence des signes génétiques et moléculaires d'irréversibilité de lésions prénéoplasiques bronchiques, pouvant améliorer le dépistage, la surveillance et la chimioprévention de patients fumeurs à risque, nous avons démontré la valeur prédictive de l'accumulation d'anomalies moléculaires dans les lésions prénéoplasiques et observé dans ces lésions une compétition sur leurs récepteurs communs les neuropilines 1 et 2 entre la Sémaphorine 3F, perdue précocement et dont le gène est un candidat suppresseur de tumeur proapoptotique, et VEGF, impliqué dans la progression et la migration tumorale, exprimé de façon croissante dans les lésions dysplasiques. Par ailleurs, la télomèrase, enzyme permettant le maintien de la taille des télomères et donc l'acquisition de l'immortalité, est ré exprimée précocement en réponse au raccourcissement télomérique et de façon croissante dans les dysplasies, parallèlement à l'inactivation des verrous du cycle cellulaire p16/Rb et p53.

Les télomères sont des structures nucléoprotéiques spécialisées qui assurent l’intégrité des extrémités des chromosomes linéaires. Ils sont composés d’une séquence d’ADN qui leur est propre, sont associées à des protéines spécifiques, et sont maintenus par la télomérase. Leur fonction est d’empêcher le raccourcissement progressif des extrémités des chromosomes dû à la réplication ainsi que leur reconnaissance par les mécanismes de réparation des cassures double brin. La réparation des cassures double-brin consiste en deux mécanismes généraux : la recombinaison non-homologue et la recombinaison homologue. L’activation de ces voies de recombinaison en réponse à la déprotection télomérique est un mécanisme de survie cellulaire, mais qui conduit fréquemment à une instabilité génomique.Nous avons testé l’implication des voies de recombinaison non-homologue dans la prise en charge des télomères déprotégés par inactivation de chacune de ces voies. La génération d’un multiple mutant ne présentant pas de voies de recombinaison non-homologue fonctionnelles a permis de restaurer la capacité des plantes à se développer normalement en présence de télomères déprotégés. Nos résultats ont mis en évidence une compétition entre les voies de recombinaison non-homologue et la télomérase en absence de protection télomérique.L’étude des homologues de la protéine GEN1 – impliquée dans la résolution de structures d’ADN branchées lors de la recombinaison homologue – a permis d'identifier l'homologue fonctionnel de GEN1 chez Arabidopsis et de mettre en évidence un rôle télomérique de cette protéine. En effet, cette nucléase s’avère essentielle à la stabilité des télomères en favorisant leur réplication.L’inhibition de la recombinaison homologue en absence de télomérase entraine l’apparition précoce et significative d’instabilité chromosomique. L’induction d’un stress réplicatif exacerbe cette instabilité télomérique, indiquant que la recombinaison homologue facilite la réplication des télomères en absence de télomérase. Nos données indiquent que la télomérase participe également au déroulement correct de la réplication des télomères. De façon inattendue, le rôle positif de la recombinaison homologue est dépendant de l’hélicase RTEL1. / Telomeres are specialized nucleoprotein structures that ensure the integrity of the ends of linear eukaryotic chromosomes. They are composed of a particular DNA sequence, associated with specific proteins and are maintained by telomerase. Their function is to prevent the progressive shortening of chromosome due to replication and to protect chromosome ends from recognition by cellular double-strand break repair proteins. Double-strand break repair involves two general mechanisms: non-homologous recombination and homologous recombination. Activation of these recombination pathways in response to unprotected telomeres is a cell survival mechanism, which frequently leads to genomic instability.We tested the involvement of non-homologous recombination pathways in fusions of unprotected telomeres by inactivation of each of these pathways. The generation of a triple KO mutant without non-homologous recombination restores the normal growth and development of the plants with deprotected telomeres. These results show a competition between non-homologous recombination pathways and telomerase in the absence of telomeric protection.Study of GEN1 homologues – involved in the resolution of branched DNA structures during homologous recombination – permitted identification of the functional GEN1 homologue of Arabidopsis and the demonstration of a telomeric role of this protein. Indeed, this nuclease proves to be essential to the stability of the telomeres by promoting their replication.Inhibition of homologous recombination in absence of telomerase leads to the early and significant appearance of chromosomal instability. Induction of replicative stress exacerbates this telomere instability, indicating that homologous recombination facilitates telomere replication in the absence of telomerase. Our data indicate that telomerase also contributes to correct replication of telomeres. Unexpectedly, the positive role of the homologous recombination in telomere stability is dependent on the RTEL1 helicase.

Chez les organismes eucaryotes, l’extrémité des chromosomes, appelée télomère, est constituée de séquences nucléotidiques répétées et non codantes auxquelles s’associent des protéines. Les télomères protègent les extrémités des chromosomes d’évènements de recombinaisons. Lorsque les télomères atteignent une taille critique lors du vieillissement cellulaire, la cellule entre en sénescence réplicative et arrête de proliférer. Dans les cellules à haute activité réplicative, une enzyme à activité transcriptase inverse, la télomérase, compense l’érosion des télomères en rajoutant des séquences spécifiques à l’extrémité 3’ des télomères. La télomérase est peu ou pas exprimée dans les cellules somatiques mais son activité est importante pour les cellules à haute activité réplicative. Le niveau d'activité cellulaire de la télomérase est élevé dans les cellules cancéreuses. C'est un facteur majeur qui contribue à la prolifération et à l'immortalisation de ces cellules. L'augmentation de l'activité de la télomérase est l'une des phases importantes du cancer, ainsi le développement de molécules dirigées contre la télomérase offre une perspective de traitements nouveaux. La télomérase humaine est une particule ribonucléoprotéique (RNP) constituée d’une sous-unité catalytique TERT (Telomerase Reverse Transcriptase) qui est une enzyme a activité transcriptase inverse qui utilise la sous-unité ARN de la télomérase TERC (Telomerase RNA component) comme matrice. TERC contient la séquence matrice indispensable à la synthèse de répétitions télomériques et une région qui adopte la structure des ARN à boîtes H/ACA. Les protéines qui s’associent à cette partie de l’ARN regroupent la protéine Cbf5 (Dyskérine chez l’homme), Gar1, Nhp2 et Nop10. Enfin, la protéine TCAB1 (Telomerase and Cajal Body protein 1) fait partie intégrante de la télomérase active et participe à son adressage aux corps de Cajal. La biogenèse de la télomérase est un processus complexe qui fait notamment intervenir différents facteurs dont ceux impliqués dans la biogenèse des RNP à boîtes H/ACA, tels que les protéines Shq1, Naf1, Tah1, PIH1, Hsp90 ou encore les complexes Rvb1/2 et Rsa1-Nufip. Nous avons entrepris de caractériser d’un point de vue structural et fonctionnel la protéine d’adressage TCAB1 et le facteur PIH1 impliqué dans la biogenèse des RNP à boîtes H/ACA et donc potentiellement la télomérase. La stratégie que nous avons employée consiste à déterminer dans un premier temps les conditions d’expression et purification des protéines afin de réaliser ensuite des études structurales par cristallographie ou RMN et des études fonctionnelles. Nous avons ainsi utilisé des techniques de biologie moléculaire, biophysique et biochimie afin de caractériser les interactions protéine-protéine et protéine-ARN. Ces interactions pourront à plus long terme constituer des cibles potentielles dans la recherche de nouvelles thérapies anticancer / In eukaryotes, the ends of chromosomes, named telomere are composed of repetitive non-coding DNA sequences associated with shelterin proteins. Telomeres protect the ends of chromosomes from recombinant events. Due to the end-replication problem, telomeres shorten with each cell division. When telomere reaches a critical length, during the cellular aging, cell enters in replicative senescence and stop proliferating. In high replicative activity cells, the telomerase, a reverse transcriptase enzyme, adds specific sequences at the 3’ extremity of telomeres to compensate the resection of telomeres. In fact, telomerase is repressed in somatic cell, but expressed in stems cells and gametes. In 90% of cancers, high activity of telomerase is also measured. Telomerase is quite an interesting target for the engineering of new drugs for the treatment of cancers. The human telomerase is a ribonucleoproteic particle (RNP) composed of the reverse transcriptase enzyme TERT (Telomerase Reverse transcriptase) that use the ribonucleic sub-unit TERC (Telomerase RNA component) as a matrix. TERC is also composed of an H/ACA box in 3’, conserved in mammalian and structured in stem-loop. The 4 proteins, Cbf5 (Dyskerin in human), Gar1, Nhp2 and Nop10 interact with that RNA specific structure, to stabilize the all TERC RNA. Finally, TCAB1 (Telomerase and Cajal Body protein 1) is part of the active particle and interact with a conserved motif the “CAB box” of the RNA TERC, for the export of the telomerase towards the Cajal bodies. Biogenesis of telomerase is a complex process that involves various factors including those involved in the biogenesis of H/ACA RNP, such as Shq1, Naf1, Tah1, Pih1, or Hsp90 proteins and Rvb1/2 or rsa1-Nufip complexes. The aim of my thesis was to characterize by structural and functional approaches, the export protein TCAB1 and the protein PIH1 involved in the biogenesis of box H/ACA RNP and telomerase. In order to study the 2 proteins of interested by crystallography and NMR, we determine the condition of expression and purification of the protein as a first step. As second step, we have used several biophysical and biomolecular technics to characterize RNA-protein and protein-protein interactions. Understanding these interactions will allow us to design new drugs in a close future.