Résumé : La répression fréquente du gène encodant pour le « suppressor of cytokine signaling 1 » (SOCS1) dans le carcinome hépatocellulaire (CHC) et la forte susceptibilité des souris déficientes pour SOCS1 à développer des tumeurs hépatiques expérimentales suggèrent que SOCS joue un rôle de suppresseur de tumeur. Cette notion est supportée par les études impliquant la répression de l’expression de SOCS1 via des évènements épigénétiques ou par les microARN dans plusieurs autres types de cancers. Les mécanismes moléculaires sous-jacents au rôle potentiel de suppresseur de tumeur de SOCS1 dans le foie demeurent à ce jour inconnus. Bien que les récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) sont reconnus pour induire l’expression de l’ARNm de SOCS1, le rôle et les mécanismes par lesquels SOCS1 peut réguler la signalisation des RTK sont incertains. Le RTK MET, qui a pour ligand le facteur de croissance des hépatocytes (HGF), régule plusieurs fonctions cellulaires normales. La dérégulation de la signalisation du récepteur MET joue des rôles importants dans la pathogenèse du CHC. Des études ont démontré que l’activation de MET promeut la prolifération, l’invasion et la migration des cellules cancéreuses du foie ainsi que leur dissémination métastatique. La signalisation aberrante de MET est un trait commun de plusieurs autres cancers et serait à l’origine de l’émergence de la résistance à la chimiothérapie. Dans ce projet, j’ai investigué les mécanismes moléculaires par lesquels SOCS1 régule l’activité du récepteur MET. Mes résultats indiquent que le foie des souris Socs1[indice supérieur -/-]Ifng[indice supérieur -/-] se régénère plus rapidement que celui des souris contrôles. Suivant une stimulation au HGF, les hépatocytes issus des souris Socs1[indice supérieur -/-] Ifng[indice supérieur -/-] présentent une augmentation de la signalisation de MET, de la migration et de la prolifération cellulaires. L’expression exogène de SOCS1 dans différentes lignées cellulaires d’hépatocarcinomes humains et murins inhibe la signalisation induite par HGF. De plus, SOCS1 diminue la prolifération, la croissance indépendante de l’anchrage et la migration dans ces lignées de CHC in cellulo et réduit de façon significative leur croissance dans les essais de xénogreffes chez les souris immunodéficientes. Mes résultats suggèrent que l’activation de la signalisation HGF-MET induit la transcription du gène SOCS1, suivi par une interaction physique entre SOCS1 et MET. L’analyse de divers mutants de SOCS1 révèle que cette interaction implique principalement les domaines SH2 et « kinase inhibitory region » (KIR) de SOCS1. L’activité kinasique de MET est requise pour cette interaction puisque l’interaction entre SOCS1 et un mutant kinase-inactif de MET est fortement réduite. SOCS1 est aussi phosphorylé en aval de MET sur quatre résidus tyrosine (Tyr). Quoique ces résidus Tyr représentent théoriquement des sites d’interaction pour des protéines adaptatrices possédant des domaines de liaison aux phospho-Tyr, elles ne semblent pas impliquées dans l’interaction de SOCS1 avec MET. Je démontre également que SOCS1 induit l’ubiquitination de MET via l’élongation de chaînes de polyubiquitine de type K48, conduisant à sa dégradation par le protéasome. Cette modulation négative de MET par SOCS1 dans les cellules CHC survient indépendamment de la voie de dégradation lysosomale de Cbl qui est partagée par plusieurs autres RTK. // Abstract : Frequent repression of the gene coding for the suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1) in hepatocellular carcinoma (HCC) and increased susceptibility of SOCS1 deficient mice to experimental hepatocarcinogenesis suggest a tumor suppressor role for SOCS1. This notion is supported by epigenetic and micro-RNA-mediated blockade of SOCS1 expression in several other cancers. Molecular mechanisms underlying the putative tumor suppressor function of SOCS1 in the liver have not been elucidated yet. Although receptor tyrosine kinases (RTK) can induce SOCS1 mRNA expression, the role and mechanisms of SOCS1 in regulating RTK signaling are not yet clear. c-Met is the RTK for hepatocyte growth factor (HGF) and mediates several normal cellular functions. HGF signaling and MET activation also play important roles in the pathogenesis of HCC. Experimental studies have shown that the activated MET promotes proliferation, invasion and migration of liver cancer cells and enhances metastasis. Aberrant MET signaling is a hallmark of many other cancers and underlies the emergence of chemoresistant clones. In this project, I investigated the molecular mechanisms by which SOCS1 regulates MET RTK activity. My results illustrate that the Socs1[superscript -/-]Ifng[superscript -/-] liver regenerates at a faster rate than the control one. Following HGF stimulation, hepatocytes from Socs1[superscrip -/-]Ifng[superscript -/-] mice display increased MET signaling, cell migration and proliferation. Forced expression of SOCS1 inhibits HGF-induced signaling pathways in different human or murine hepatoma cell lines. Furthermore, SOCS1 also decreases cell proliferation, anchorage-independent growth, and migration of HCC cell lines in cellulo, and results in significant inhibition of their growth as xenografts in immunodeficient mice. My findings show that activation of HGF-MET signaling results in transcriptional activation of SOCS1 gene, followed a physical interaction between SOCS1 and MET. Analysis of various SOCS1 mutants reveals that this interaction is mediated primarily via the SH2 and the kinase inhibitory region (KIR) domain of SOCS1. MET kinase activity is required for this interaction since SOCS1 binding to a kinase-dead MET mutant is dramatically reduced. MET promotes phosphorylation of SOCS1 on four tyrosine (Tyr) residues. Although these Tyr might represent potential binding sites for adaptors containing phospho-Tyr-binding domains, they do not appear to be involved in the interaction of SOCS1 with MET. I also show that SOCS1 induces polyubiquitination of MET via K48-ubiquitin chain elongation leading to its degradation by proteasomes. The SOCS1-mediated downmodulation of MET expression in HCC cells occurs independently of the Cbl-mediated lysosomal degradation pathway shared by many other RTKs. Taken together, my findings show that SOCS1 attenuates HGF-induced cellular functions by targeting the activated MET receptor for proteasomal degradation.

L’immunité innée représente la première ligne de défense d’un organisme face à une infection virale, en engendrant une réponse rapide capable de restreindre la menace microbienne. Dans la cellule, les récepteurs Toll-likes (TLRs) et les hélicases cytosoliques RIG-I like (RLRs) représentent les deux systèmes majeurs de reconnaissance des virus. Les acides nucléiques viraux sont notamment reconnus les hélicases cytosoliques RIG-I et MDA5. Ces deux protéines possèdent deux domaines CARD impliqués dans le recrutement de la protéine adaptatrice MAVS, capable d’induire l’activation des promoteurs interférons (IFNs) de type I et de NF-B pour la mise en place d’une réponse antivirale. De façon surprenante, MAVS est localisée au niveau de la mitochondrie et a besoin de cette association au compartiment mitochondrial pour exercer sa fonction. Bien que de nombreuses études aient montré le rôle crucial de la protéine mitochondriale MAVS dans la signalisation antivirale des RLRs, sa régulation est encore mal connue à ce jour. Ce travail de doctorat a permis de mettre en évidence que la dégradation de MAVS suite à une infection virale est nécessaire à la transduction du signal antiviral. Nous avons ainsi déterminé que l’E3 ubiquitine ligase TRIM25 induit l’ubiquitination puis la dégradation de MAVS quelques heures après une infection virale. De plus, nous avons montré que l’activation du signalosome aboutissant à la production des IFNs de type I et dépendant de MAVS n’a lieu que suite à sa translocation de la mitochondrie vers le cytosol permise par la dégradation de MAVS. Enfin, nous avons mis en évidence le rôle essentiel de l’élongation du réseau mitochondrial suite à une infection virale pour la transduction du signal dépendant de MAVS. / Innate Immunity acts as the first line of the host defense against viral infection, providing a rapid response to restrict the microbial threats. Toll-like receptors (TLRs) and cytosolic RIG-I-like helicases (RLRs) are the two major receptor systems for detecting virus. Viral nucleic acids are recognised by the helicases RIG-I and MDA5. These receptors contain two CARD domains involve in the recruitment of the mitochondrial antiviral signaling adaptor MAVS whose activation triggers a rapid production of type 1 interferons (IFNs) and of pro-inflammatory cytokines. Interestingly, it has been reported that MAVS must be localized to mitochondria to exert its function. While MAVS is essential for this signaling, its function and regulation remain unclear. In this work, we report that RLR activation triggers MAVS ubiquitination by the E3 ubiquitin ligase TRIM25 and marks it for proteasomal degradation concomitantly with downstream signaling. MAVS appears to function as a recruitment platform to first assemble a signaling complex, then the proteasome-mediated MAVS degradation is required to unleash into the cytosol this signaling complex allowing the signalosome activation and ensuing type I IFNs production. Futhermore, we reported that mitochondrial dynamics regulate MAVS-mediated signaling after viral infection.

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Le récepteur Patched-1 (Ptc1), le principal récepteur au morphogène Sonic Hedgehog (Shh) a été décrit comme faisant partie de la famille fonctionnelle des récepteurs à dépendance. Ces récepteurs ont la particularité d’induire deux types de signalisation en fonction de la disponibilité en ligand. En présence de leur ligand, ils initient une signalisation positive telle que la survie ou la différenciation des cellules alors qu’en absence de leur ligand, ces récepteurs ne restent pas inactifs ; ils induisent la mort de la cellule par apoptose. Ainsi, les cellules exprimant ces récepteurs sont donc dépendantes de la présence de leur ligand pour leur survie. L’étude de la voie pro-apoptotique induite par le récepteur à dépendance Ptc1 a conduit à l’identification d’un complexe d’activation des caspases, « le dépendosome », composé des protéines DRAL, TUCAN et de la caspase9. Plus récemment, un crible double hybride nous a permis d’identifier Nedd4-1, une ubiquitine E3 ligase, et de mettre en évidence que Nedd4-1 interagit avec Ptc1 et le « dépendosome » en absence de Shh. Nous avons également montré que Nedd4-1 est impliqué dans la voie de signalisation proapoptotique induite par Ptc1 en activant directement la caspase9 par sa polyubiquitination. Ainsi, tout en élucidant les mécanismes d’induction de mort par le récepteur Ptc1, notre étude a permis de mettre en évidence un nouveau mécanisme d’activation de la caspase9. Par ailleurs, il est connu que le ligand Shh est surexprimé dans de nombreux cancers. Le récepteur Ptc1, quant à lui, a été décrit comme gène suppresseur de tumeur. Ainsi, notre hypothèse est que le couple Shh/Ptc1 serait impliqué dans la tumorigenèse en contrôlant la balance survie/mort des cellules. Nous avons donc cherché à savoir si la mort induite par Ptc1 permettrait une régression tumorale, in vivo. Ainsi, grâce à des modèles de xénogreffes, nous avons mis en évidence que l’interférence avec la boucle autocrine de Shh ralentie la progression tumorale par l’induction de la voie pro-apoptotique de Ptc1. Ces résultats montrent donc l’importance du contrôle apoptotique exercé par le couple Shh/Ptc1 dans l’échappement tumoral et pourraient contribuer au développement de nouvelles stratégies anti-tumorales ciblant spécifiquement Shh / Patched-1 (Ptc1) receptor, the main receptor of the morphogen Sonic Hedgehog (Shh) belongs to the dependence receptors family. These receptors are able to induce two opposite signaling pathways depending on the availability of their ligand. Indeed in the presence of its ligand, a dependence receptor induces a positive signaling cascade such as cell survival or differentiation whereas in the absence of its ligand, it triggers apoptotic cell death. Thus, cells that express these receptors are dependent of the presence of their ligands for their survival. The study of the Ptc1 pro-apoptotic pathway has allowed the identification of a caspases activating complex, called “dependosome”, and formed by DRAL, TUCAN and caspase9. More recently, we identified in a two-hybrid screen Nedd4-1, an E3 ubiquitin ligase. We have shown that Nedd4-1 interacts with Ptc1 and the “dependosome” in the absence of Shh. Moreover, we have observed that Nedd4-1 is required for Ptc1 proapoptotic pathway and that Nedd4-1 activates directly the caspase9 through its polyubiquitination. Thus, as we are starting to better understand the mechanism of cell death induction by the dependence receptor Ptc1, our study also allowed us to identify a new mechanism for caspase9 activation. Besides, it is known that Shh is overexpressed in several cancers. In addition, Ptc1 receptor has been described as a tumor suppressor gene. Thus, we raised the hypothesis that the couple Shh/Ptc1 could be involved in tumorigenesis by controlling the balance between cell survival and cell death. We investigated whether Ptc1-induced cell death could lead to tumor regression in vivo. Thanks to xenograft models we have shown that interfering with Shh autocrine loop inhibits tumor growth in a Ptc1-induced cell death dependent manner. These results highlight the importance of the apoptotic control exerted by the couple Shh/Ptc1 in tumoral escape and could provide novel insights in current anti-cancer drug development based on Shhtargeting

La survie des êtres vivants repose sur leur capacité d'adaptation à leur environnement et au maintien de l'homéostasie cellulaire. Au cours de mon doctorat, je me suis intéressée à deux de ces aspects : d'abord à la réponse immunitaire innée et inflammatoire par l'étude des voies associées aux facteurs de transcription NF-kB et ensuite à l'autophagie, qui consiste en la capacité d'une cellule à dégrader certains composants cellulaires ou des pathogènes intracellulaires. La rapidité d'activation/inactivation de ces processus cellulaires est permise par des modifications post-traductionnelles de certains acteurs parmi lesquelles l'ubiquitination des protéines, qui consiste en la liaison covalente de mono- ou polymères d'ubiquitines sur des protéines, et qui apparaît désormais comme un mécanisme majeur. Dans ce contexte, mes travaux ont consisté d'une part, en la mise en évidence de la fonction de la déubiquitinase USP36 dans la régulation de la voie immunitaire NF-B associée au récepteur 1 au TNFa (TNF-R1) en cellules humaines en culture. J'ai montré par des approches de biologie cellulaire et de biochimie qu'USP36 est un régulateur négatif spécifique de cette voie et est constitutivement associée au récepteur, contribuant ainsi à la régulation de l'ubiquitination de RIP1, un composant essentiel de la voie du TNF-R1. De cette étude, nous avons conclu qu'USP36 est un acteur clé de la voie du TNF-R1 permettant la répression de la voie en absence d'activation et favorisant un retour à l'état stationnaire en réponse à une stimulation au TNFa. D'autre part, mes travaux ont consisté en la réalisation d'un crible génétique in vivo chez la Drosophile pour l'identification de déubiquitinases impliquées dans la régulation de l'autophagie. J'ai identifié UBPY et USP12 dont la perte de fonction affecte à la fois la progression de l'autophagie et de l'endocytose. A partir de l'étude de ces enzymes, nous avons pu établir qu'une voie endocytaire intacte est requise pour le bon fonctionnement de l'autophagie. / The survival of living organisms is based on their ability to adapt to their environment and to maintain their cellular integrity. During my PhD, I was interested in two of these aspects: first, the innate immunity and inflammatory response through the study of the NF-kB-associated pathways, and then in autophagy, consisting in the ability of a cell to degrade some cellular components or intracellular pathogens. The rapid activation/inactivation of these cellular processes is permitted by the post-translational modifications of some components. Among these changes, protein ubiquitination, consisting in the covalent binding of ubiquitin mono- or polymers on target proteins, appears to be an essential mechanism. In this context, my work consisted on one hand, in showing the function of the deubiquitinating enzyme USP36 in the regulation of the immune pathway depending on the TNFa-associated receptor 1 (TNF -R1) pathway in cultured human cells. Using cellular and biochemical approaches, I showed that USP36 is a specific negative regulator of this pathway, constitutively associated with the receptor and which contributes to the regulation of the ubiquitination status of RIP1, which plays a major role in signal transduction. From this study, we conclude that USP36 is a key component of the TNF-R1 pathway, allowing for the repression of this pathway without stimulation and promoting the return to the steady-state after TNFa; treatment. On the other hand, I performed a genetic screen in vivo in Drosophila for the identification of deubiquitinating enzymes involved in regulating autophagy. I identified UBPY and USP12, whose loss-of-function affects both progression of autophagy and endocytosis. Further investigations allowed us to establish that an intact endocytic pathway is required for productive autophagy.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les génomes nucléaires eucaryotes sont empaquetés au sein d’une structure nucléoprotéique appelée chromatine et dont l’unité fondamentale est le nucléosome. Celui-ci est composé d’un octamère d’histones, contenant deux molécules de chacune des histones H2A, H2B, H3 et H4, autour duquel 147 pb d’ADN sont enroulées. Les modifications post-traductionnelles (PTMs) des histones et de l’ADN (méthylation des cytosines) constituent des marqueurs épigénomiques primaires qui participent à la régulation et au contrôle de l’accessibilité des différentes régions du génome. Ainsi, la chromatine forme une structure dynamique influencée par les changements environnementaux et développementaux et contribue à orchestrer diverses fonctions du génome. L’objectif principal de ma thèse était de caractériser l’organisation spatiale et la dynamique temporelle des états chromatiniens chez Arabidopsis par des approches à l’échelle du génome permettant l’étude des profils de méthylation de l’ADN et d’un ensemble de modifications post-traductionnelles des histones. La méthylation de l’ADN, une marque caractéristique de l’inactivation épigénétique et de l’hétérochromatine chez les plantes et les mammifères, est largement confinée aux séquences répétées, dont les éléments transposables (TEs). Par mon travail de thèse, j’ai montré que chez Arabidopsis les séquences de TEs faiblement méthylées ou non associées à des petits ARN interférents (siRNAs), donc potentiellement non régulées par la machinerie de RNA-directed DNA methylation (RdDM), peuvent acquérir une méthylation de l’ADN par diffusion à partir de séquences adjacentes ciblées par les siRNAs. Cette diffusion de la méthylation de l’ADN sur des régions promotrices pourrait expliquer, au moins en partie, l’impact négatif des TEs associés à des siRNAs sur l’expression des gènes à proximité immédiate. Dans une seconde partie de ma thèse, j’ai contribué à l’analyse intégrée de la méthylation de l’ADN et de onze modifications des histones. L’utilisation d’analyses combinatoires et en cluster m’a permis de montrer que l’épigénome d’Arabidopsis présente des principes simples d’organisation. En effet, ces analyses nous ont conduit à distinguer quatre états fondamentaux de la chromatine chez Arabidopsis, préférentiellement associés aux gènes actifs, aux gènes inactifs, aux TEs et aux régions intergéniques. Dans une troisième partie, j’ai intégré des données épigénomiques et transcriptomiques obtenues à différents temps afin d’étudier les dynamiques temporelles des états chromatiniens en réponse à un stimulus externe, la première exposition à la lumière des plantules suite à la germination. Ces travaux nous ont permis de montrer que la monoubiquitination de l’histone H2B participe à la modulation fine et sélective des changements rapides de l’expression de gènes. L’ensemble du travail présenté contribue à une meilleure compréhension de l’organisation de la chromatine le long du génome des plantes et de la dynamique des états chromatiniens en réponse aux changements de l’environnement. / Eukaryotic genomes are packed into the confines of the nucleus through a nucleoproteic structure called chromatin. Chromatin is a dynamic structure that can respond to developmental or environmental cues to regulate and orchestrate the functions of the genome. The fundamental unit of chromatin, the nucleosome, consists of a protein octamer, which contains two molecules of each of the core histone proteins (H2A, H2B, H3, H4), around which 147 bp of DNA is wrapped. The post-translational modifications (PTMs) of histones and methylation of the cytosine residues in DNA (DNA methylation) constitute primary epigenomic markers that dynamically alter the interaction of DNA with nucleosomes and participate in the regulation and control access to the underlying DNA. The main objective of my thesis was to understand the spatial and temporal dynamics of chromatin states in Arabidopsis by investigating on a genome-wide scale, patterns of DNA methylation and a set of well-characterized histone post-translational modifications. DNA methylation, a hallmark of epigenetic inactivation and heterochromatin in both plants and mammals, is largely confined to transposable elements and other repeat sequences. I show in this thesis that in Arabidopsis, methylated TE sequences having no or few matching siRNAs, and therefore unlikely to be targeted by the RNA-directed DNA methylation (RdDM) machinery, acquire DNA methylation through spreading from adjacent siRNA-targeted regions. Further, I propose that this spreading of DNA methylation through promoter regions can explain, at least in part, the negative impact of siRNA-targeted TE sequences on neighbouring gene expression. In a second part, I have contributed to integrative analysis of DNA methylation and eleven histone PTMs. I have shown through combinatorial and cluster analysis that the Arabidopsis epigenome shows simple principles of organisation and can be distinguished into four primary types of chromatin that preferentially index active genes, repressed genes, TEs, and intergenic regions. Finally, in a third part, I integrated epigenomics with transcriptome data at three different time points in a developmental window to investigate the temporal dynamics of chromatin states in response to an external stimulus. This used the light-induced transcriptional response as a paradigm to assess the impact of histone H2B monoubiquitination (H2Bub), and showed that this PTM is associated with active transcription and implicated in the selective fine-tuning of gene expression. Taken together, the work presented here contributes significantly to our understanding of the spatial organisation of chromatin states in plants, its dynamic nature and how it can contribute to allow plants to respond to a signal from the environment.

La réplication de l'ADN est un évènement majeur pour la cellule car elle permet la duplication fidèle du matériel génétique. Il s'agit d'une étape critique du cycle cellulaire, car les fourches de réplication rencontrent fréquemment des barrières naturelles ou des lésions d'origine endogènes (lésions oxydatives) ou exogènes (agents physiques ou chimiques), sources de cassures chromosomiques et donc d'instabilité génétique. Une des réponses à ces fourches bloquées est l'activation du point de contrôle (checkpoint) de la phase S du cycle cellulaire. Nous avons montré que l'ADN polymérase Kappa (pol Kappa), polymérase dite translesionnelle en raison de ses capacité à franchir des lésions sur l'ADN, s'avère être aussi un acteur du point de contrôle de phase S. En effet, la déplétion de pol Kappa par ARN interférence dans différentes lignées cellulaires ou par immunodépletion d'un extrait de Xénope, entraîne un défaut de phosphorylation de Chk1. Pol Kappa est impliquée dans la synthèse de brins naissant d'ADN au niveau des fourches bloquées, ce qui facilite le recrutement du complexe 9-1-1 composé des protéines Rad9, Rad1 et Hus1et permet alors, une activation correcte du checkpoint de phase S. Afin de décrypter le rôle de pol kappa, nous avons construits différents mutants et nous avons analysé leur capacité à former des foyers, à être recrutés à la chromatine et à interagir avec différents partenaires dans des conditions d'activation du point de contrôle de phase S. Nous avons pu constater que le mutant du domaine d'interaction à PCNA était incapable de former des foci foyers ?. Nous avons ensuite observé, qu'en condition de stress réplicatif, pol Kappa était recruté à la chromatine grâce à son domaine d'interaction à PCNA et par différentes approches biochimiques, nous avons pu voir que pol kappa interagissait avec Rad9 et Chk1. Nous avons également mis en évidence que le défaut d'activation de Chk1 en l'absence de pol kappa reflétait d'une diminution de son taux dans le noyau, suggérant une régulation commune entre Chk1 et pol Kappa. En effet, nous avons observé que pol Kappa, comme Chk1, était régulés par l'ubiquitine hydrolase USP7. En effet, l'interaction entre pol Kappa et USP7 est augmentée en condition de stress. Nous avons pu voir, qu'à l'instar de Chk1, l'absence de USP7 entrainait une baisse du niveau de pol kappa dans le noyau. Ainsi nous proposons qu'en réponse à un stress réplicatif, pol Kappa et Chk1 soient stabilisés via leur dé-ubiquitination par USP7, permettant leur recrutement à la chromatine et une activation correcte du checkpoint de phase S. Parallèlement à ces travaux, des publications récentes montrent une implication possible de pol Kappa au niveau des séquences répétées. Nous avons pu mettre en évidence une interaction entre pol Kappa et Cenpb, protéine centromérique reconnaissant une séquence de 17 paires de bases dans l'ADN a-satellite. Ces résultats préliminaires suggèrent que le rôle de pol Kappa dans le checkpoint de phase S s'adresse notamment aux régions d'hétérochromatine. L'ensemble des résultats obtenus montre l'importance de pol Kappa dans le maintien de la stabilité génomique, par son rôle dans le checkpoint de phase S, et par son implication dans la régulation de Chk1 en condition de stress réplicatif. / DNA replication is a major event for cells which allow the faithful duplication of genetic material. It is a critical step of cell cycle, because replication forks encounters frequently naturals barriers (non B-DNA structures), exogenous barriers (chemicals agents), or endogenous barriers (oxydatives lesions). These different barriers can be at the origin of chromosomes breaks and lead to genetic instability. To overcome the stalled forks, cells have evolved two major mechanisms: the induction of ATR replication checkpoint pathway and the recruitment of specialized DNA polymerase to perform the translesion synthesis. This two pathways are essential to maintain genomic stability. Human DNA polymerase Kappa (pol Kappa), the most conserved specialized DNA polymerase, is best known to participate to translesion synthesis. Recently, we have shown that pol kappa has a crucial role in the S-phase checkpoint activation. Indeed, pol Kappa is implicated in the synthesis of short DNA intermediates at the stalled forks, facilitating the recruitment of 9-1-1 clamp, and is required for an optimal phosphorylation of Chk1, the main effector of the S-phase checkpoint. Durant my PhD thesis, I explored the molecular mechanisms underlying this newly identified role. We have constructed several pol kappa mutants, and we have observed that for the mutation in the PCNA binding domain impeded pol kappa to form foci in response to replication stress. We also showed the requirement of this domain for pol Kappa recruitment on chromatin. By different experimental approaches, we have described a complex in which pol Kappa interacts with Rad9 and Chk1, two proteins required for the S-phase checkpoint activation. The Chk1 phosphorylation defect observed in absence of Kappa could also be the consequence of the Chk1 protein level decreased in the nucleus, meaning a potential common regulation between pol Kappa and Chk1. Based on this observation, we have studied how pol Kappa is regulated upon a replication stress and like Chk1, pol Kappa seems to be regulated by ubiquitination. We focused our attention on USP7 an ubiquitin hydrolase known to regulate Chk1. We have demonstrated an interaction between pol Kappa and USP7, which is stimulated after replication stress. Moreover, USP7 depletion leads to a decrease of pol Kappa level in the nucleus, suggesting that de-ubiquination of pol Kappa could to be a prerequisite for its checkpoint function and its stability.

Les cellules présentatrices d'antigène (CPAs) font le lien entre le système immunitaire inné et adaptatif en présentant des antigènes (Ags) étrangers aux cellules T CD4+. Pour être efficace, cette présentation nécessite que les Ags soient apprêtés et chargés de manière adéquate dans le sillon des molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (CMHII). C'est uniquement dans ce contexte que les cellules T CD4+, via leur récepteur (TCR), peuvent reconnaître l'Ag et engager pleinement la réponse immunitaire adaptative. Ce processus doit être finement contrôlé pour diminuer les risques de réaction auto- immune. L'expression de CMHII est régulée à la fois au niveau transcriptionnel par le trans- activateur du CMHII (CIITA) et au niveau post-traductionnel via l’ubiquitination d'un seul résidu de lysine, situé dans la queue cytoplasmique de sa chaîne b. Dans les cellules dendritiques (DCs) et les cellules B, cette ubiquitination est dépendante de la E3 ubiquitine ligase MARCH1. La baisse d’expression de MARCH1 contribue à l'acquisition de propriétés immuno-stimulatrices qui accompagnent la maturation des DCs humaines. De plus, il a été démontré que l'absence d'ubiquitination du CMHII entraîne son accumulation excessive au niveau de la membrane plasmique, ce qui perturbe les radeaux lipidiques et les réseaux de tétraspanines chez les DCs de souris. Ces structures membranaires sont connues pour interagir avec des molécules de signalisation régulant de nombreux processus biologiques dans les cellules B, comme le récepteur des cellules B (BCR) et CD19. De surcroît, dans les cellules B naïves, les molécules de CMHII sont fortement exprimées à la surface cellulaire, même si elles sont constitutivement ubiquitinées par MARCH1. Il est également intéressant de noter que les lymphocytes B présentent l'expression la plus élevée de MARCH1 parmi toutes les cellules immunitaires et que cette expression augmente au cours de leur développement. L'impact qu’a l’ubiquitination des molécules de CMHII à la surface membranaire des lymphocytes B sur leur développement, leur activation et leurs fonctions n'a pas encore été pleinement étudié. Ici, nous montrons d'abord que l'absence d'ubiquitination du CMHII modifie fortement le pool de cellules B de la zone marginale (MZBs). Nous soutenons que cette altération peut résulter en partie de la protéotoxicité du CMHII sur les réseaux de tétraspanines contenant CD81, ce qui influe sur la dynamique de CD19 à la surface cellulaire et affecte sa capacité à activer la cascade PI3K / Akt induite par les signaux BCR dits « toniques ». L’altération du pool de cellules MZBs a également des répercussions sur la réponse immunitaire aux Ags T-indépendants de type 2 (TI-2 Ags) et sur la formation de centre germinatifs (GCs) dans la rate. Ensemble, ces effets atténuent la réponse humorale et peuvent conférer un effet protecteur contre les infections. Par exemple, nous montrons ici que les infections parasitaires à Leishmania donovani, dont l’établissement nécessite la présence de cellules B pleinement fonctionnelles, sont beaucoup mieux contrôlées en l’absence de MARCH1. Ces résultats démontrent qu’un contrôle fin de l'expression de surface du CMHII est nécessaire pour l'établissement d'un pool de cellules B variées et pleinement fonctionnelles pouvant répondre à une large gamme d'Ags. En second lieu, nous avons décrit une approche expérimentale que nous avons adaptée pour produire des outils moléculaires permettant d’identifier des partenaires d’interaction potentiels de MARCH1 dans des lignées cellulaires et des cellules B primaires. Cette approche repose sur la production de protéine de fusion qui pourront être utilisées dans des tests de liaison de proximité (BioID2). Ce projet a permis de mettre en lumière les effets importants de l'ubiquitination du CMHII sur le développement, l'activation et les fonctions des lymphocytes B. Il a également permis d’établir des bases solides pour de futures études sur de nouvelles cibles de MARCH1 qui permettront de mieux comprendre les effets biologiques de cette E3 ubiquitine ligase et leurs impacts sur la santé et les maladies. / Antigen-presenting cells (APCs) link the innate and adaptive immune system by presenting foreign antigens to CD4+ T cells. To be efficient, this presentation requires antigens to be adequately processed and loaded in the peptide groove of the major histocompatibility complex class II (MHCII) molecules. It's solely in this context that CD4+ T cells, via their T cell receptor (TCR), can recognize the antigen and fully engage the adaptative immune response. This process needs to be tightly regulated to avoid autoimmunity. MHCII expression is regulated both transcriptionally by the MHCII transactivator (CIITA) and post- translationally by ubiquitination of a single lysine residue located in the cytoplasmic tail of its b-chain. This is carried out by the MARCH1 E3 ubiquitin ligases in dendritic cells (DCs) and B cells. The down-regulation of MARCH1 contributes to the acquisition of potent immunostimulatory properties that coincides with the maturation of human DCs. Accordingly, the lack of MHCII ubiquitination has been shown to result in its excessive accumulation at the plasma membrane and in the disruption of lipid rafts and tetraspanin webs in mice DCs. These membrane structures are known to interact with signaling molecules that regulate numerous biological processes in B cells, such as the B cell receptor (BCR) and CD19. Moreover, in naïve B cells, MHCII molecules are highly expressed at the cell surface even if they are constitutively ubiquitinated by MARCH1. Interestingly, B lymphocytes exhibit the highest expression of MARCH1 among all immune cells and this expression is increasing during B cells development. The impact of the ubiquitin-dependent MHCII turnover on B lymphocytes development, activation, and functions have yet to be fully addressed. Here, we first show that the absence of MHCII ubiquitination strongly alter the marginal zone (MZ) B cell pool. We provide evidence that this alteration may in part be due to the previously described MHCII proteotoxicity on the CD81-containing tetraspanin web, which impacted CD19 surface dynamic and its capacity to activate the PI3K/Akt cascade during “Tonic” BCR signaling. The altered MZ B cell pool also affected the immune response to a type 2 T-independent antigen (TI-2 Ag) and the germinal center (GC) reaction in the spleen, which dampens humoral response and may confer a protective effect against infections. As per example, we show here that parasitic infections with Leishmania donovani, the establishment of which requires the presence of fully functional B cells, are better controlled in the absence of MARCH1. These results demonstrate the need for a tight control over MHCII surface expression for the establishment of a varied and fully functional B cell pool, which are mandatory for proper responses to a broad range of antigens. Secondly, we described an experimental approach that we adapted to produce molecular tools that will allow the identification of potential interacting partners of MARCH1 in cell lines and primary B cells. This approach is based on the production of fusion proteins that can be used in proximity binding assays (BioID2). This project shed light on the important effects of MHCII ubiquitination on the development, activation, and function of B lymphocytes. It also laid the groundwork for valuable future studies on novel MARCH1 targets which will provide a better understanding of the biological effects of this E3 ubiquitin ligase and their impact on health and disease.