Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019 / L’organisation du génome eucaryote sous forme de chromatine est intimement liée à la régulation de nombreux processus cellulaires. Le contexte chromatinien joue un rôle central dans les voies de réponse cellulaires aux dommages à l’ADN. NuA4 est un complexe histone-acétyltransférase (HAT) très conservé formé de nombreuses sous-unités, responsable de l’acétylation des histones H4 et H2A au sein des nucléosomes. Il joue un rôle important dans l’expression des gènes mais aussi dans la réparation efficace des cassures double-brin (CDBs) de l’ADN. Bien qu’il ait été montré que NuA4 est rapidement recruté sur la chromatine autour des CDBs, le mécanisme précis de ce recrutement et le rôle joué par NuA4 à ce niveau restent mal compris. Mon projet de doctorat se concentre sur l’étude du mécanisme de recrutement de NuA4 et sur les conséquences de ce recrutement. Au moyen d’approches in vitro et in vivo, nous avons montré que NuA4 est recruté au niveau d’une CDB par le complexe MRX et se propage en suivant la résection de l’ADN. Après son recrutement et sa propagation, NuA4 participe à la réponse aux dommages en acétylant les nucléosomes pour faciliter leur retrait. De plus, NuA4 acétyle des facteurs-clés de la réponse aux dommages à l’ADN, tels que RPA et Sae2, pour réguler leur dynamique et leurs fonctions. En étudiant l’implication de NuA4 lors de phases spécifiques de la réponse aux dommages, nous avons découvert que le complexe est impliqué dans différentes étapes de la réparation par recombinaison homologue, dont la résection et la formation de D-loops, en coopération avec une autre HAT, Gcn5/SAGA. Dans l’ensemble, les résultats présentés dans cette thèse décrivent les fonctions complexes de NuA4 dans les voies de réponse aux dommages à l’ADN et permettent de mieux comprendre comment la chromatine et sa régulation orchestrent les processus cellulaires lors de la réparation de l’ADN. / The organization of the eukaryotic cell genome into chromatin structure is intricately linked to the regulation of many cellular processes. DNA damage response (DDR) takes place in the context of chromatin and the latter plays a central role in the regulation of cellular DDR pathways. The NuA4 histone acetyltransferase (HAT) is a highly conserved multi-subunit complex responsible for acetylation of nucleosomal histone H4 and H2A. It is important for gene expression but also the efficient repair of DNA double-strand breaks (DSBs). Although it was shown that NuA4 is rapidly recruited to chromatin surrounding a DSB, the specific mechanism of this recruitment and NuA4 function after its recruitment remains unknown. My PhD project focuses on investigating NuA4 recruitment mechanism and the functional consequences of this recruitment. Taking advantage of in vitro and in vivo approaches, we found that NuA4 is recruited by the MRX complex to a DSB site and spreads along with DNA resection. After recruitment and spreading, NuA4 participates in DDR through acetylation of nucleosomes to assist their removal. In addition, NuA4 also acetylates key DDR factors, such as RPA and Sae2, to regulate their dynamics and functions. By dissecting NuA4 involvement in specific DDR steps, we found that the complex is involved in different stages of homologous recombination (HR) repair, including resection and D-loop formation, during which it cooperates with another HAT, Gcn5/SAGA. Altogether, the data presented in this thesis delineate the intricate functions of NuA4 in DDR pathways and extend our understanding on how chromatin and its regulation orchestrate chromatin-based cellular processes during DNA repair

Le génome eucaryote est contenu dans le noyau sous forme de chromatine, le nucléosome étant son unité de base. Le nucléosome est composé d'ADN enroulé autour d'un octamère d'histones. La chromatine permet l'empaquetage de l'ADN, mais module également diverses fonctions cellulaires telles que la transcription, la réplication et la réparation de l'ADN. Il existe différents types de dommages à l'ADN, les plus toxiques étant les cassures d'ADN double brins (DNA double-strand breaks, DSBs) qui si elles ne sont pas réparées, peuvent compromettre l'intégrité du génome. Les histones peuvent être l'objet de modifications post-traductionnelles qui sont essentielles pour réguler la chromatine. NuA4 est un complexe acétyltransférase qui a été bien décrit pour son rôle dans la transcription et la réparation de l'ADN. Au fil des années, diverses études ont montré que NuA4 acétyle les histones, cependant, de nouvelles études ont permis de mettre en évidence des cibles non-histones. Des précédentes études du laboratoire ont montrées comment NuA4 est recruté au site de dommages à l'ADN et comment il régule la réparation de l'ADN en acétylant les histones et les protéines de réparation. Dans ce travail, nous disséquons davantage le rôle de NuA4 dans la réparation des dommages à l'ADN. Ainsi, nous avons pu déterminer qu'il peut être recruté aux DSBs par un mécanisme alternatif reposant sur la protéine Lcd1ᴬᵀᴿᴵᴾ, indépendamment de Xrs2. Nous décrivons également deux nouvelles cibles acétylées par NuA4, Nej1 et Yku80, deux facteurs qui sont impliqués dans la réparation par jonctions d'extrémités non-homologue (non-homologous end-joining, NHEJ). De plus, nous avons établis qu'il existe une relation antagoniste entre NuA4 et les facteurs du NHEJ. L'acétylation de certains de ces facteurs favorise la réparation des DSBs par des voies de réparation qui reposent sur la résection des extrémités de la cassure. Cette régulation semble conservée au cours de l'évolution puisque le complexe mammifère TIP60 antagonise 53BP1 (levure Rad9) qui favorise la réparation par NHEJ et ainsi permet de réguler le choix de la voie de réparation. De plus, nous démontrons, que chez la levure, la queue N-terminale de l'histone H2A contient un site SQ qui est phosphorylé par Mec1ᴬᵀᴿ en présence de dommages à l'ADN. Nos données suggèrent que cette marque d'histone est nécessaire pour maintenir la fidélité de la résection de l'extrémité de l'ADN en modulant la liaison de Rad9⁵³ᴮᴾ¹. Nous supposons que cette phosphorylation agit de façon similaire à l'ubiquitination sur H2A chez les mammifères, mettant en évidence que des modifications d'histones différentes chez plusieurs organismes convergent pour effectuer une même fonction. Enfin, nous décrivons le rôle du domaine YEATS de la sous-unité Yaf9 partagée par les complexes SWR1 et NuA4. Nous montrons que ce domaine reconnaît la modification d'histone H3K27ac et est impliqué dans l'échange d'histone Htz1ᴴ²ᴬ·ᶻ. Ainsi cette modification est impliquée dans la régulation de la transcription et de la réparation des dommages à l'ADN. Dans l'ensemble, les résultats présentés dans cette thèse ajoutent des contributions importantes aux connaissances actuelles qui permettront de mieux comprendre le rôle de NuA4 et des modifications d'histones dans la réparation des dommages à l'ADN et dans le maintien de l'intégrité du génome. / The eukaryotic genome is packed in the nucleus in the form of chromatin, with the nucleosome being its basic unit. The nucleosome is composed of DNA wrapped around an octamer of histone proteins. Chromatin not only helps in the packing of DNA but also modulates various cellular functions such as transcription, replication and DNA repair. DNA damage manifests in various forms with DNA double-strand breaks (DSBs) being the most toxic which, if unrepaired, compromises genome integrity. Histones are decorated by various post-translational modifications that are essential for fine-tuning and regulation of chromatin. NuA4 is an acetyltransferase complex which has been well described for its role in transcription and DNA repair. Over the years, various studies have shown that NuA4 acts through acetylation of histones, however, new studies have highlighted non-histone targets. Our previous studies have shown how NuA4 is recruited to the site of DNA damage and how it regulates DNA repair by acetylating histones and repair proteins. Here we further dissect the role of NuA4 in DNA repair and found that it can be recruited to DSBs by an alternative mechanism relying on Lcd1ᴬᵀᴿᴵᴾ, independently of Xrs2. We also describe two new targets of NuA4 acetyltransferase activity, Nej1 and Yku80, both factors involved in repair by non-homologous end-joining (NHEJ). In fact, we observe an antagonistic relationship between NuA4 and NHEJ factors, with acetylation of the latter favouring repair of DSBs by resection-based pathways. This regulation seems evolutionary conserved with the mammalian TIP60complex antagonising pro-NHEJ factor 53BP1 (yeast Rad9) to govern the choice of repair pathway. In line with this, we further show that yeast histone H2A N-terminal tail harbours an SQ-site which is phosphorylated by Mec1ᴬᵀᴿ upon DNA damage. Our data suggests this histone mark is required to maintain the fidelity of DNA end resection by modulating the binding of Rad9⁵³ᴮᴾ¹. We speculate that this phosphorylation acts similarly to ubiquitination of mammalian H2A tail, highlighting different histone modifications across organisms converging to achieve a similar function. Lastly, we describe the role of the YEATS domain found in the Yaf9 subunit shared by SWR1 and NuA4 complexes. We show that this domain recognizes H3K27ac and is involved in histone Htz1ᴴ²ᴬ·ᶻ exchange, thus implicating it in transcription and DNA repair. Al together, the results presented in this thesis make important contributions to better understand the intricate roles played by NuA4 and histone modifications in the repair of DNA to maintain genome integrity.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2005-2006 / La cellule dispose de plusieurs mécanismes de réparation, nécessitant tous l'accès à l'ADN, afin de prévenir les perturbations occasionnées par l'instabilité génomique. La structure des chromosomes eucaryotes (chromatine) forme une barrière physique empêchant l'accessibilité à l'ADN et ainsi les processus biologiques nucléaires tels la transcription, réplication, recombinaison et réparation des dommages de l'ADN. Dans ce dernier processus clé, certaines activités reconfigurant la chromatine pourraient donc s'avérer essentiels en facilitant l'accès à la machinerie de réparation. / Nous avons démontré le recrutement spécifique du complexe histone acétyltransférase NuA4 par immunoprécipitation de chromatine à une cassure double brin de l'ADN, le type de dommage le plus dangereux pour la cellule. Des cinétiques ont permis de déterminer à quel moment NuA4 apparaît au site de cassure en relation avec les modifications de la chromatine environnante et de vérifier l'apparition subséquente de complexes de remodelage ATP dépendant. En parallèle, de nouveaux sites de phosphorylation d'histones qui pourraient être impliqués dans la réparation de dommages sur l'ADN ont été investigués. En conclusion, nos travaux permettent de lier fonctionnellement des complexes de modification/reconfiguration de la chromatine avec le processus de réparation de dommages à l'ADN.

Un xénobiotique subit plusieurs étapes de biotransformations simultanées ou successives dont les principaux sites sont les tissus situés à l’interface entre l’organisme et le milieu extérieur, à savoir : le tube digestif, l’appareil respiratoire, le rein et le foie. Ce dernier étant fonctionnellement le plus important. Les phases réactionnelles principales constituant les étapes de détoxification, phase I, phase II et phase III, ne sont possibles que par l'intervention de systèmes enzymatiques spécifiques. Etant donné la grande diversité des xénobiotiques auxquels l'organisme est exposé, il existe une multitude d'enzymes présentant des spécificités variées. Les réactions de biotransformation des xénobiotiques s'enchaînent rarement de façon linéaire, car deux voies ou plus prennent souvent naissance à partir d'un métabolite donné. On comprend dès lors que l'existence d'un variant enzymatique défectif pour l'une de ces voies réactionnelles pourra orienter le métabolisme d'une substance donnée vers une autre voie. Cette dernière, généralement mineure, prendra donc une grande importance et les polymorphismes qui la concernent pourront orienter le devenir des métabolites ainsi formés. La famille des N-acétyltransférases (NATs) fait partie des enzymes assurant principalement la réaction de conjugaison de la phase II de détoxification des xénobiotiques. Le polymorphisme des NATS représente l'un des exemples de variation pharmacogénétique décrit, et de l'un des plus documentés, depuis sa découverte au début des années 50, en même temps que la découverte de la grande efficacité de l’isoniazide (INH) dans le traitement de la tuberculose.Les travaux de cette thèse avaient pour objectif d’étudier le profil d’acétylation de la NAT2 dans la population sénégalaise afin de les répartir en acétyleurs lents et en acétyleurs rapides, et de déterminer la cinétique de l’isoniazide chez des sujets tuberculeux en corrélation avec les résultats de génotypage. L’étude des mutations du gène NAT2 a été effectuée par PCR-séquençage directe et a permis de mettre en évidence 11 variants alléliques dans la population sénégalaise.l’activité enzymatique de la NAT2 a été déterminée par utilisation du test à la caféine et le rapport des ratios des métabolites majeurs a permis classer les sénégalais en acétyleurs lents et rapides. La cinétique de l’isoniazide a utilisée la chromatographie UPLC-MS/MS. Ce travail présente les premiers résultats de l’étude de la NAT2 dans la population sénégalaise qui pourront être utilisés pour une meilleur optimisation de l’utilisation de l’INH dans la prise en charge de la tuberculose, maladie à forte prévalence en Afrique. / Xenobiotic biotransformation undergoes several stages of simultaneous or successive whose main attractions are the tissues at the interface between the organism and the external environment, namely: digestive, respiratory, kidney and liver. The latter being the most important functionally. The reaction phases constituting the main stages of detoxification, phase I, phase II and phase III, are possible only through the intervention of specific enzyme systems. Given the wide diversity of xenobiotics to which the organism is exposed, there are a multitude of enzymes with various specificities. The biotransformation reactions of xenobiotics are linked linearly rarely, because two or more lanes are often born from a given metabolite. It is therefore understandable that the existence of an enzyme variant defective for one of these reaction pathways can direct the metabolism of a given substance to another track. The latter, usually minor, will therefore important and polymorphisms that concern will guide the fate of metabolites thus formed. The N-acetyltransferases (NATs) is part of enzymes that primarily the conjugation reaction of phase II detoxification of xenobiotics. The polymorphism of NATS is one of the examples of pharmacogenetic variation described, and one of the most documented since its discovery in the early \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\'50s, along with the discovery of the high efficacy of isoniazid (INH) in the treatment of tuberculosis. The work of this thesis aimed to study the profile of the NAT2 acetylation in the Senegalese population in order to distribute them in slow acetylators and rapid acetylators, and determine the kinetics of isoniazid in tuberculous subjects correlated with the results of genotyping. The study of mutations of the NAT2 gene was performed by PCR-direct sequencing and allowed to identify 11 allelic variants in the Senegalese population. The enzymatic activity of NAT2 was determined by using caffeine test and the ratios of major metabolites allowed Senegalese classify fast and slow acetylators. The kinetics of isoniazid used UPLC-MS/MS chromatography.

La stabilité de l’information génétique est d’une importance cruciale pour la fonction normale et la reproduction de tous les êtres vivants. Or, la capacité de fertilisation chez l’homme est habituellement mesurée en considérant la concentration, la motilité et la morphologie des spermatozoïdes. Cependant, ces paramètres ne prennent pas en considération l’intégrité du matériel génétique. Pourtant, de fortes évidences démontrent que la spermiogenèse, qui est la phase haploïde de la spermatogenèse durant laquelle se produit un important remodelage de la chromatine, serait une importante source d’instabilité génétique. En effet, des bris transitoires de l’ADN surviennent durant la spermiogenèse au même moment que l’hyperacétylation des histones H4 et la stimulation de l’hyperacétylation de H4 par traitement à la trichostatine A stimule la formation de cassures dans l’ADN. Ainsi, des histones acétyltransférases (HATs) pourraient affecter la compaction et l’intégrité de l’ADN et par conséquent le potentiel fertilisant du gamète mâle. Il est donc important d’identifier l’histone acétyltransférase impliquée dans l’hyper acétylation des histones H4 durant la spermiogenèse, puisqu’il s’agit d’un processus possiblement important pour la fertilité de l’homme. À la suite d'analyses par spectrométrie de masse d’échantillons protéiques de testicules de souris possédant la propriété d'acétyler l’histone H4 aucune HAT n’a été identifée. Par contre, la protéine mitochondriale ACAT1, qui catalyse la transformation réversible de deux acétyl-CoA en CoA et acétoacétyl-CoA, a été détectée. Ces observations permettent d’émettre l’hypothèse que cette protéine pourrait jouer un rôle dans la spermiogenèse en augmentant le niveau d’acétyl-CoA chez les spermatides en élongation. En effet, puisque selon mes résultats les histones H4 sont en mesure de s’auto-hyperacétyler, on peut supposer qu’une augmentation du niveau d’acétyl-CoA causerait une acétylation de ces histones à l’échelle du génome, permettant ainsi la poursuite de la spermiogenèse et éventuellement la formation de spermatozoïdes matures et fonctionnels.

Le complexe Histone Acétyltransféranse (HAT) NuA4 s'inscrit comme un élément clef dans le contrôle de plusieurs fonctions cellulaires essentielles chez les eucaryotes. L'implication maintenant connu de NuA4 dans la transcription et dans la réponse aux dommages à l'ADN nous ont poussé à approfondir la caractérisation fonctionnelle des diverses sous-unités de NuA4, notamment au niveau des rôles que peuvent occuper les différents domaines protéiques retrouvés au sein de ce complexe. Une première série d'analyses a démontré l'importance de plusieurs résidus du chromodomaine de Esa1, la sous-unité catalytique de NuA4. La mutation de ces résidus engendre des défauts majeurs d'acétylation de la chromatine, suggérant ainsi un rôle du chromodomaine dans l'activité catalytique de Esa1. Parallèlement, d'autres études ont permis d'approfondir la fonction du domaine SANT de la protéine Eaf2, du PHD finger de Yng2 et du domaine PI-3 kinase de Tra1. Ce dernier domaine intéragit avec le complexe MRX, un complexe de levure recruté directement au site de cassure de l'ADN. Des recherches menées autour de l'étude de l'activité kinase de cette protéine ont permis de suggérer l'implication de NuA4 dans les événements précoces survenant suite à un bris double brin, précisant ainsi le rôle de ce complexe dans la réparation de l'ADN.

La protéine Haspine est une sérine / thréonine kinase mitotique conservée, connue pour fonctionner par la phosphorylation de l'histone H3 (H3pT3). Bien que H3T3 soit le seul substrat bien connu de Haspine, il se peut que H3pT3 ne suffise pas à expliquer toutes les fonctions de Haspine au cours de la mitose. Fait intéressant, l’homologie de la portion N-terminale de H3 avec la portion Cterminale de H2B suggère que la thréonine 119 de H2B (H2BT119) est un candidat potentiel fort pour être un substrat majeur de Haspine. Ainsi, l’objectif de ce projet était d’étudier la phosphorylation de H2BT119 dépendante de Haspine pendant la mitose. La phosphorylation de H2B recombinant sur la position T119 par Haspine a été confirmée par un dosage de kinase en utilisant la radioactivité. En outre, le signal H2BpT119 sur la protéine recombinante H2B a été détecté par un anticorps anti-H2BpT119, confirmant la phosphorylation de H2B dépendante de Haspine sur ce site dans le test de kinase in vitro. En outre, une augmentation de la taille moléculaire de H2B a été observée après le dosage de la kinase. Les résultats des expériences in vivo, incluant l'analyse par Western-blot d'extrait d'histones mitotiques et la microscopie à fluorescence avec l'anti-H2BpT119, suggèrent une phosphorylation de H2B au site T119, qui s'est également avérée dépendant de l'activité de Haspine. Cependant, en raison de la potentielle réactivité croisée de l’anti-H2BpT119 avec H3pT3, une forme marquée de H2B a été utilisée lors de l’étude du signal H2BpT119 au cours de la mitose. Le marquage augmente la taille moléculaire de H2B et aide à reconnaître H2BpT119 loin de H3pT3. Plusieurs systèmes de marquage ont été utilisés, mais toutes les tentatives ont échoué, en raison du faible niveau de H2B exogène. Cependant, les résultats de ce projet suggèrent que le signal H2BpT119 pendant la mitose pourrait révéler un nouveau mécanisme dépendant de Haspine pour la régulation de la ségrégation des chromosomes. Par conséquent, il reste important d'étudier cette marque d'histone au cours de la mitose. / Haspin is a conserved mitotic serine/threonine kinase that is known to function through histone H3 phosphorylation (H3pT3). Despite this, H3T3 is the only well-known substrate for Haspin, H3pT3 may not be enough to explain all Haspin functions during mitosis. Interestingly, homology of H3 N-terminus with H2B C-terminus suggests that H2BT119 is a strong potential candidate to be a major substrate of Haspin. Thus, the aim was to investigate Haspin-dependent phosphorylation of H2BT119 during mitosis. Phosphorylation of recombinant H2B at T119 by Haspin was confirmed by a radioactivity-based kinase assay. Also, H2BpT119 signal on recombinant H2B was detected by an anti-H2BpT119 antibody, confirming Haspin-dependent phosphorylation of H2B at this site in the in vitro kinase assay. Also, an upshift of H2B was observed following the kinase assay. Results from in vivo experiments, including Western blot analysis of mitotic histone extract and immunofluorescence microscopy with the anti-H2BpT119, support phosphorylation of T119 in H2B, which also was found to depend on Haspin activity. However, due to the potential anti-H2BpT119 cross-reactivity with H3pT3, while exploring H2BpT119 signal during mitosis, tagged H2B was used. The tag increases H2B molecular size and helps to distinguish H2BpT119 from H3pT3. Several tagging systems was used, but all attempts failed, because of the low level of the exogenous tagged H2B. However, the results of this project suggest H2BpT119 signal during mitosis that may reveal a novel Haspindependent mechanism for chromosome segregation regulation. Therefore, it remains important to study this histone mark during mitosis.

Les facteurs de transcription induits par l’hypoxie (HIF) sont responsables de la transcription de nombreux gènes impliqués dans la réponse à l’hypoxie. En plus de réguler de nombreux processus cellulaires et physiologiques, ces facteurs sont impliqués dans plusieurs pathologies. Hétérodimères constitués d’une sous-unité β constitutive et d’une sous-unité α sensible à l’oxygène, ces facteurs sont majoritairement régulés par l’hydroxylation et la dégradation de la sous-unité α. En situation d’hypoxie, ce mécanisme de dégradation est inhibé, ce qui favorise la formation de complexes HIF. Les travaux présentés dans cette thèse visent à élucider les mécanismes régulant l’activation de HIF en situation d’hypoxie ou de normoxie. Dans la section Résultats, vous retrouverez une section consacrée à l’activation de HIF par l’angiotensine II (AngII) chez les cellules musculaires lisses vasculaires. Plus précisément, le rôle de la transactivation de récepteurs à activité tyrosine kinase suivi de l’implication de HIF dans la biologie de ces cellules seront abordés. Dans un deuxième temps, un inhibiteur des métalloprotéases, le BiPS, vous sera présenté comme étant un puissant inducteur des protéines HIF-α. En effet, le BiPS est un puissant inhibiteur des enzymes responsables de la dégradation des protéines HIF-α. En outre, le BiPS permet l’activation des complexes HIF ainsi formés. Ces résultats inattendus pourraient avoir des répercussions importantes dans l’utilisation de cet agent à des fins angiostatiques dans le traitement du cancer en plus de présenter un nouvel agent ayant un potentiel thérapeutique important dans le traitement de pathologies ischémiques. Finalement, vous retrouverez une section consacrée à l’étude d’un nouveau répresseur de HIF, l’histone acétyltransférase HBO1. De façon étonnante, HBO1 réprime l’activité des complexes HIF par un mécanisme indépendant de la stabilisation des sous-unités α mais dépendant du remodelage de la chromatine. En conclusion, ces résultats mettent en lumière de nouveaux mécanismes de régulation de l’activité des facteurs de transcription HIF. Considérant les rôles physiologiques importants de ces complexes ainsi que leurs implications dans diverses maladies, ces résultats permettront d’accroître les connaissances disponibles quant aux fonctions de ces complexes et mèneront vers le développement d’outils thérapeutiques efficaces. / Hypoxia-inducible transcription factors (HIF) are decisive elements in the transcriptional regulation of numerous genes expressed in conditions of hypoxic stress. In addition to their roles in many physiological and cellular processes, HIF are also involved in diverse pathological situations. Obligate heterodimers composed of a constitutive β subunit and of an oxygen tension-regulated α subunit, these transcription factors are mainly regulated by the hydroxylation and subsequent degradation of the α subunit. In hypoxia, this degradation mechanism is inhibited, resulting in HIF complex formation and binding to specific DNA sequences. The work presented in this thesis aims to elucidate regulatory mechanisms involved in HIF activation during hypoxia or in normal oxygen conditions. In the Results section, you will find a study devoted to HIF activation by angiotensin II (Ang II) in vascular smooth muscle cells. Specifically, the role of receptor tyrosine kinase transactivation on HIF activation was evaluated along with a description of HIF-1’s role in smooth muscle cells biology. Next, an inhibitor of matrix metalloproteases, BiPS, will be presented as a novel and potent HIF activator. This unexpected effect may have important implications for the use of this compound for its angiostatic potential in cancer treatment. In addition, BiPS and derivative molecules could also have strong therapeutic potential in ischemic diseases. Finally, you will find a section devoted to the study of a new transcriptional repressor of HIF complexes, the histone acetyltransferase bound to ORC-1, HBO1. Surprisingly, HBO1 represses the activity of HIF complexes by a mechanism independent of the availability of the α subunits, but dependent on a chromatin remodelling event. In conclusion, this thesis highlights new regulatory mechanisms responsible for HIF activation. Considering the important physiological roles of HIF complexes and their implications in the pathogenesis of different diseases, these studies increase the available knowledge concerning the biological functions of these complexes and could contribute to the development of more effective and safe therapeutic tools.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / La chromatine est une structure nucléaire composée des histones, autour desquelles l’ADN s’enroule pour être empaqueté dans le noyau. La dynamique de cette structure permet de réguler plusieurs procédés nucléaires, tels que la transcription, la réplication et la réparation de l’ADN. Il existe, entre autre, des complexes de modifications de la chromatine qui collaborent à la régulation de ces différentes fonctions nucléaires. Les acétyltransférases de la famille MYST participent à l’acétylation des queues N-term des histones. Très conservées de la levure à l’humain, elles possèdent des rôles importants dans plusieurs processus cellulaires. Deux des complexes MYST ont été au cœur de mes études doctorales, soit le complexe HBO1 et MOZ/MORF. Mon projet de doctorat avait comme premier objectif de disséquer les différents domaines protéiques présents au sein de ces deux complexes et de caractériser leurs interactions soit avec les autres sous-unités, soit avec la chromatine. Par des analyses biochimiques, nous avons déterminé le mode d’assemblage des complexes MYST. Nous avons également caractérisé leurs différents domaines de reconnaissance de modifications post-traductionnelles des histones, afin de déterminer leur mode de recrutement. Des analyses à l’échelle du génome entier nous ont aussi permis de localiser ces protéines à des loci bien précis. De plus, il nous a été possible de constater l’importance de l’association des protéines INGs sur la fonction suppresseur de tumeur du complexe HBO1-JADE. Suite à une purification de la protéine BRPF1, j’ai pu constater l’association de HBO1 avec cette protéine. Comme deuxième objectif de thèse, j’ai donc eu à caractériser le nouveau complexe HBO1-BRPF1 et à démontrer sa spécificité d’acétylation. En utilisant des essais d’acétylation in vitro combinés à des expériences d’immunoprécipitation de la chromatine, j’ai pu établir un nouveau mode de régulation de l’activité acétyltransférase de la protéine HBO1. Ce mécanisme étonnant démontre un changement de spécificité de l’activité catalytique des MYST en fonction de leur association aux protéines d’échafaudage. Tous ces résultats démontrent donc qu’il est important de considérer l’ensemble des sous-unités des complexes MYST, car elles sont toutes aussi importantes que l’enzyme pour la reconnaissance, la spécificité d’acétylation ainsi que les fonctions cellulaires de ces complexes. / Chromatin is a nuclear structure formed by DNA that is wrapped around histone octamers, allowing for its compaction in the nucleus. This structure is dynamic and regulates many nuclear processes, such as transcription, replication and DNA repair. Among other factors, complexes that modify chromatin collaborate for the regulation of these nuclear functions. The MYST acetyltransferase family participate in the acetylation of histone N-term tails. Highly conserved from yeast to human, they play various roles in many cellular pathways. During my PhD, I have focused on two of these MYST acetyltransferases, HBO1 and MOZ/MORF. The first objective of my project was to dissect the different protein domains comprised within these complexes and define their interactions either with other subunits or with chromatin. Using biochemical experiments, we brought to the forefront the assembly mechanism of the MYST complexes. Additionally, we characterized their chromatin recognition domains, which helped us determine their recruitment mechanism. Genome-wide analysis also gave us the precise localisation of these proteins on many loci. Moreover, we could determine that the association with ING subunits is essential for the tumor suppressor function of these complexes. Following purification of the BRPF1 protein, we could detect binding of the HBO1 protein. Thus, the second objective of my PhD project was to characterize the newly identified HBO1-BRPF1 complex and determine its acetylation specificity. Using in vitro acetylation assays combined with chromatin immunoprecipitation experiments, we unravelled a new regulation mechanism of the HBO1 acetyltransferase activity. This surprising mechanism shows a switch of histone tail acetylation specificity depending of the associated scaffold proteins, an activity previously thought to be intrinsic to the catalytic subunit. These data highlight a new role of the associated scaffold subunits within MYST-ING acetyltransferase complexes in directing the acetylation of specific histone tails. Altogether, these results demonstrate that it is important to consider MYST acetyltransferases as complexes, since their different subunits contribute to chromatin recognition, acetylation specificity and cellular functions.