Dans la première partie j'ai analysé des jeux de données de RNA-seq de transcriptome de petits ARNs disponibles dans les bases de données publiques. J'y ai observé 2 points intrigants : - une grande partie des lectures (bien que courtes) ne peux pas être alignée sur le génome de référence sans discordance et cette fraction non-alignable est parfois majoritaire. - de nombreuses lectures ont des tailles autours de 15-18nt qui ne correspondent à aucun type de petits ARNs connues, cette fraction est également majoritaires dans certains cas. Ces expériences sont souvent conçues pour la détection des miRNAs et l'analyse bioinformatique de ces données passent toujours par un alignement sur le génome de référence ou sur des séquences connues pour donner des petits ARNs. J'ai donc simplement éliminé la contrainte d'alignement dans l'analyse de ces données et effectué un regroupement des lectures par similarité (à la manière des ESTs). Ce regroupement donne une vision différente des données dans laquelle la notion de position génomique n'est plus centrale et ouvre la possibilité d'y découvrir des phénomènes non-standard. La deuxième partie est tirée d'une collaboration avec le laboratoire U675 INSERM. J'ai fait l'analyse bioinformatique des gènes dérégulés par la répression par RNAi du gène REST dans une lignée de neuroblastome de souris (N18). Ce gène est un facteur de transcription qui réprime les gènes neuronaux dans les cellules non neuronales. Ce répertoire de gènes dérégulés est potentiellement constitué de gènes clefs dans la biologie des neurones. / In first part of this thesis I have analysed small RNA-seq transcriptome data. I have noticed : - a large fraction of reads can't be aligned perfectly on reference genome - lot of reads are very short (15-18 nt) and don't match on previously known functionnal small RNAs. These experiments are designed for miRNA discovery and bioinformatics analysis of these data use alignments on genome or on known small RNA precursors sequences. I have eliminated the alignment and I have clustered these sequences. This clustering let me to observe these data with a new view in wich the genomic location is not central and open the gate to discover unconventional events. The second part is the analysis of deregulate genes by the silencing of the gene REST/NRSF in mouse N18 cell line. This gene is a transcription factor and it works as a repressor of neuronal genes in non neuronal cells. This deregulate genes repertoire potentially contains key genes in neuron biology. We found in this repertoire a network of genes centered on SWI/SNF complex including SMARCA2. This gene was associated to schizophrenia (SZ) in association studies and structural variation studies. In this network we found another genes associated to SZ. We show that these genes exhibit positive evolution in primate compare to rodents.

Le cancer du pancréas est un problème majeur de santé publique. Le mauvais pronostic de l'adénocarcinome du pancréas est lié à un diagnostic tardif, une progression rapide, et à une mauvaise réponse aux traitements médicaux disponibles. Une caractérisation complète des altérations génétiques moléculaires sont aujourd'hui nécessaires pour permettre une détection plus précoce et identifier/élaborer de nouvelles thérapies ciblées dans le traitement de l'ADK du pancréas. En utilisant la technique d'hybridation génomique comparative, nous avons étudié les altérations du génome de 39 ADK. Plusieurs pertes récurrentes ont été observées, ainsi que des gains de matériel génétique. A partir de ces résultats, nous avons voulu aller plus loin en identifiant les gènes qui pourraient avoir des conséquences au niveau transcriptomique. A partir de données publiques, nous avons comparé les profils d'expression d'ADK (n=419) et de pancréas normal (n=105). Parmi les gènes trouvés amplifiés et/ou gagnés par aCGH, 170 (48%) étaient surexprimés dans les ADK par rapport au tissus normal. Les principales voies de signalisation impliquées touchaient la régulation du cycle cellulaire, les voies TP53 et TGFß. Parmi les gènes délétés en aCGH, 141 (41%) étaient sous exprimés dans les ADK du pancréas par rapport au tissus normal et étaient essentiellement liés au « métabolome » de la cellule pancréatique. Enfin, nous avons identifié une dizaine de gènes dont l'expression pourrait être liée à la survie des patients. Certains de ces gènes pourraient être des candidats à tester en tant que biomarqueurs pronostic ou cibles pour le développement de nouvelles thérapeutiques. / Pancreatic adenocarcinoma (PDCA) is a major public health problem in France and worldwide. The inoperability and the poor prognosis of the PDCA are due to late diagnosis, rapid tumor progression (>80% of patients displayed metastases at diagnosis), early recurrences after resection, and poor response to available therapies. Innovative approaches and a comprehensive characterization of molecular genetic alterations are dearly needed to help develop techniques of early detection, identify new molecular targets and devise novel targeted-therapies (Hidalgo, 2010). Using high-resolution array-comparative genomic hybridization (aCGH), we studied the genome alterations of 39 fine-needle aspirations from PDCA. Recurrent losses were observed and comprised several known tumor suppressor genes. We identified frequent genetic gains. With this study, we decided to go one step further by identifying genes that might also be deregulated at the transcriptomic level. We started our analysis with a population of PDCA (n=419) versus normal pancreas (n = 105). Among the 352 genes found amplified and/or gained by aCGH, 170 (48%) were up regulated at the transcriptional level in PDCA compared to normal pancreatic tissues. Major pathways involved were cell cycle, TP53 and TGFß. Among the genes located in regions of losses, 141 (41%) were down regulated in PDCA compared to normal tissues. Furthermore, some genes were found related to a patients' survival With this study, we highlighted novels genes associated to PDCA oncogenesis. Some of those candidates should be further investigated as prognosis markers or as potential targets for new therapeutic approaches.

Improving the short-term results of kidney transplantation did not result in improving the long-term function and survival of kidney allograft. Organ shortage and increasing number of marginal donors remains the key problem in transplant today. The quality of donor organ is critical for graft function development and survival. The aim is to improve understanding to ischemia/reperfusion injury and its consequences, predict delayed graft function and rejection, improve organ allocation strategy and identify patients suitable for safe drug minimization or complete withdrawal of immunosuppressive therapy. Analysis of donor kidneys identified poor tubular cell quality and low survival factor, Netrin-1 expression levels, to be associated with delayed graft function. We confirmed that reperfusion phase of ischemia/reperfusion injury leads to minimal morphological but significant molecular abnormalities. Dissociation observed in histology and molecular pathology finding calls for an integrated approach in donor quality organ evaluation and allocation for transplantation. Significant heterogeneity within donors with expanded criteria was shown and subgroup of organs at low risk of delayed graft function was identified. We suggested donor biopsies to be performed as a routine praxis in all kidneys...

Les phytovirus empruntent les vaisseaux du phloème pour envahir leur plante hôte de manière systémique. Ce mouvement étant très mal connu, l’objectif de cette étude était d’identifier par une approche transcriptomique, des gènes spécifiquement dérégulés dans les cellules compagnes (CC) suite à l’infection virale par un Polerovirus, le Turnip yellows virus (TuYV) ou par un Potyvirus, le Lettuce mosaic virus (LMV). Pour ce faire, des protoplastes de CC ont été préparés et triés par la technologie de FACS. Les ARN extraits ont ensuite été traités par RNAseq et hybridation sur puces CATMA. Malgré d’importantes variations entre les expériences, nous avons identifié des processus biologiques communs affectés par les infections virales : la voie d’assimilation du soufre et le mécanisme de résistance systémique acquise (SAR) pour le LMV, et la voie de biosynthèse des glucosinolates pour le TuYV. Pour compléter cette étude, une banque d’ADNc spécifique des CC a été construite et criblée en utilisant le domaine C-terminal de la protéine RT du TuYV. Une interaction avec la protéine CIPK7 a été détectée et le rôle potentiel de cette interaction dans le cycle viral a été étudié in planta. / Phytoviruses invade systemically their host plant through the phloem. As this viral step remains poorly understood, the aim of this work was to identify, using a transcriptomic approach, genes specifically deregulated in companion cell (CC) during infection with the Polerovirus Turnip yellows virus (TuYV) and the Potyvirus Lettuce mosaic virus (LMV). CC protoplasts were prepared and sorted by FACS technology. Extracted RNA were further analyzed by RNAseq andCATMA microarrays. Although considerable variations between the experiments were observed,we were able to identify common biological processes affected by viral infections: sulfate assimilation and systemic acquired resistance (SAR) mechanism for LMV and glucosinolate biosynthesis for TuYV. To complete this study on systemic viral movement, a CC-specific cDNA library was constructed and screened using the TuYV RT C-terminal domain as a bait. An interaction with the AtCIPK7 protein was retrieved, a protein kinase interacting with calcineurin Blike proteins. The potential role of this interaction in the viral cycle in planta was further investigated in planta.

Improving the short-term results of kidney transplantation did not result in improving the long-term function and survival of kidney allograft. Organ shortage and increasing number of marginal donors remains the key problem in transplant today. The quality of donor organ is critical for graft function development and survival. The aim is to improve understanding to ischemia/reperfusion injury and its consequences, predict delayed graft function and rejection, improve organ allocation strategy and identify patients suitable for safe drug minimization or complete withdrawal of immunosuppressive therapy. Analysis of donor kidneys identified poor tubular cell quality and low survival factor, Netrin-1 expression levels, to be associated with delayed graft function. We confirmed that reperfusion phase of ischemia/reperfusion injury leads to minimal morphological but significant molecular abnormalities. Dissociation observed in histology and molecular pathology finding calls for an integrated approach in donor quality organ evaluation and allocation for transplantation. Significant heterogeneity within donors with expanded criteria was shown and subgroup of organs at low risk of delayed graft function was identified. We suggested donor biopsies to be performed as a routine praxis in all kidneys...

Nosema ceranae est un parasite émergeant d’Apis mellifera décrit dans certaines régions comme la cause majeure de la mortalité des abeilles. Dans d’autres cas, il est soupçonné d’affaiblir les colonies par l’interaction avec d’autres facteurs de pression de l’environnement. Dans le cadre du phénomène global de la mortalité des abeilles, nous avons orienté nos recherches vers l’étude des effets N. ceranae, en faisant l’hypothèse que ce parasite est capable d’induire des changements comportementaux chez A. mellifera dus à des altérations physiologiques, ce qui pourrait éventuellement perturber l’organisation sociale et aboutir à la mort de la colonie. Etant donné cette hypothèse, trois domaines d’étude ont été inclus dans notre recherche, (i) les effets de N. ceranae sur l’organisation sociale de la colonie, (ii) les mécanismes moléculaires à la base des effets chez les abeilles parasitées, et (iii) les différences en virulence d’isolats de N. ceranae ce qui pourrait expliquer la variation des effets du parasite chez l’abeille. Nous avons obtenu trois résultats majeurs. D’abord, nous avons constaté des modifications dans la structure sociale des abeilles après l’infection. Ces changements sembleraient contribuer à la survie de la colonie constituant probablement un mécanisme d’immunité sociale. Ce mécanisme géré par un signal phéromonal, permettrait de diminuer la transmission du parasite au sein de la colonie et prolonger la survie des abeilles saines. Ensuite, nous avons mis en évidence des effets sur la physiologie de l’intestin de l’abeille qui pourraient causer sa mort : l’induction du stress oxydatif et l’inhibition du renouvellement cellulaire de l’épithélium. Finalement, nos résultats suggèrent que certaines caractéristiques de l’hôte et conditions environnementales augmenteraient la probabilité de N. ceranae d’induire la mort. En conclusion, N. ceranae a le potentiel de causer la mort des abeilles, cependant, la colonie pourrait contrer l’infection, par exemple, par de mécanismes d’immunité sociale, or, la réponse générale à l’infection dépendrait des caractéristiques de l’hôte en combinaison avec les conditions de l’environnement. Le phénomène d’effondrement de colonies à l’échelle mondiale a mis en évidence la fragilité du système colonie d’abeilles – environnement. L’étude de chaque facteur participant au système, en autres, parasites, pesticides, changements dans l’environnement, pratiques apicoles, est essentielle pour une meilleure compréhension de toutes les interactions qui maintiennent l’équilibre écologique des colonies / Nosema ceranae is an emergent parasite of the honey bee Apis mellifera. In some regions it has been found to be the main reason for bee mortality, while in others it is suspected of weakening honey bee colonies by interacting with other environmental stressors. In the context of worldwide colony losses, we focus our research on the study of N. ceranae, with the hypothesis that this parasite is able to induce behavioral changes in bees through physiological modifications, which could alter social organization and cause colony death. Given this hypothesis, the program of study falls into three areas; (i) N. ceranae effects on colony social organization, (ii) molecular mechanisms of N. ceranae infection underlying observed effects, and (iii) differences in virulence of N. ceranae strains which could explain the diversity of parasite effects. We obtained three main results. First, we observed modifications in honey bee social structure after infection. This mechanism under pheromone control, would reduce parasite transmission within the colony and increase the lifespan of healthy bees. These changes may contribute to colony survival as part of a mechanism of social immunity. Second, we found two mechanisms whereby the pathogen affects the physiology of bee midgut epithelium that could lead to host mortality: oxidative stress and the inhibition of cellular renewal. Finally, our results suggest that certain host and environmental conditions increase the probability that N. ceranae will cause bee mortality. In conclusion, N. ceranae has the potential to cause bee death, however at colony level bees might counteract infection through, for example, social immunity mechanisms; although, overall honey bee response to infection would depend on characteristics of the host in combination with environmental conditions. Worldwide colony losses phenomenon have highlighted the fragility of the “honey bee colony – environment” system. The study of each factor involve in this system, including parasites, pesticides, environmental changes and beekeeping practices, is essential to better understand all of the interactions that maintain the ecological balance of honey bee colonies

Genregulation beeinflusst Phänotypen im Kontext von Gesundheit und Krankheit. In Krebszellen regulieren genetische und epigenetische Faktoren die Genexpression in cis. Das Neuroblastom ist eine Krebserkrankung, die häufig im Kindesalter auftritt. Es ist gekennzeichnet durch eine geringe Anzahl exonischer Mutationen und durch häufige Veränderungen der somatischen Kopienzahl, einschließlich Genamplifikationen auf extrachromosomaler zirkulärer DNA. Bisher ist wenig darüber bekannt, wie lokale genetische und epigenetische Faktoren Gene im Neuroblastom regulieren. In dieser Arbeit kombiniere ich die allelspezifische Analyse ganzer Genome (WGS), Transkriptome und zirkulärer DNA von Neuroblastom-Patienten, um genetische und cis-regulatorische Effekte zu charakterisieren. Ich zeige, dass somatische Dosis-Effekte der Kopienzahl andere lokale genetische Effekte dominieren und wichtige Signalwege regulieren. Genamplifikationen zeigen starke Dosis-Effekte und befinden sich häufig auf großen extrachromosomalen zirkulären DNAs. Die vorgestellte Analyse zeigt, dass der Verlust von 11q zu einer Hochregulation von Histonvarianten H3.3 und H2A in Tumoren mit alternativer Verlängerung der Telomere (ALT) führt, und dass erhöhte somatische Kopienzahl die Expression der TERT Gens verstärken können. Weitere Erkenntnisse sind, dass 17p-Ungleichgewichte und die damit verbundene Herunterregulierung neuronaler Gene sowie die Hochregulierung des genomisch geprägten Gens RTL1 durch Kopienzahl-unabhängige allelische Dosis-Effekte mit einer ungünstigen Prognose verbunden sind. Die cis-QTL-Analyse bestätigt eine zuvor beschriebene Regulation des LMO1 Gens durch einen Enhancer-Polymorphismus und charakterisiert das regulatorische Potenzial weiterer GWAS-Risiko-Loci. Die Arbeit unterstreicht die Bedeutung von Dosis-Effekten im Neuroblastom und liefert eine detaillierte Übersicht regulatorischer Varianten, die in dieser Krankheit aktiv sind. / Gene regulation controls phenotypes in health and disease. In cancer, the interplay between germline variation, genetic aberrations and epigenetic factors modulate gene expression in cis. The childhood cancer neuroblastoma originates from progenitor cells of the sympathetic nervous system. It is characterized by a sparsity of recurrent exonic mutations but frequent somatic copy-number alterations, including gene amplifications on extrachromosomal circular DNA. So far, little is known on how local genetic and epigenetic factors regulate genes in neuroblastoma to establish disease phenotypes. I here combine allele-specific analysis of whole genomes, transcriptomes and circular DNA from neuroblastoma patients to characterize genetic and cis-regulatory effects, and prioritize germline regulatory variants by cis-QTLs mapping and chromatin profiles. The results show that somatic copy-number dosage dominates local genetic effects and regulates pathways involved in telomere maintenance, genomic stability and neuronal processes. Gene amplifications show strong dosage effects and are frequently located on large but not small extrachromosomal circular DNAs. My analysis implicates 11q loss in the upregulation of histone variants H3.3 and H2A in tumors with alternative lengthening of telomeres and cooperative effects of somatic rearrangements and somatic copy-number gains in the upregulation of TERT. Both 17p copy-number imbalances and associated downregulation of neuronal genes as well as upregulation of the imprinted gene RTL1 by copy-number-independent allelic dosage effects is associated with an unfavorable prognosis. cis-QTL analysis confirms the previously reported regulation of the LMO1 gene by a super-enhancer risk polymorphism and characterizes the regulatory potential of additional GWAS risk loci. My work highlights the importance of dosage effects in neuroblastoma and provides a detailed map of regulatory variation active in this disease.