La régulation post-transcriptionnelle de l’expression génique est basée sur un réseau complexe et dynamique d’interactions ARN-protéines. Un défi important est de comprendre les mécanismes par lesquels ces protéines de liaison à l’ARN (RBPs) influencent chaque étape du métabolisme des ARNm. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont permis de caractériser de nouvelles fonctions de la RBP virale EB2 qui est indispensable à la production du virus d’Epstein-Barr (EBV). Des travaux antérieurs ont montré qu’EB2 favorise l’accumulation cytoplasmique de la majorité des ARNm viraux, dont la caractéristique est d’être transcrit à partir de gènes sans intron. Nous montrons que le rôle d’EB2 ne se limite pas à celui de facteur d’export des ARNm car cette RBP stabilise aussi ses ARNm cibles dans le noyau en les protégeant de la dégradation par l’exosome. Nos résultats indiquent qu’en absence d’EB2 : (i) certains ARNm viraux sont instables car ils contiennent des sites cryptiques d’épissage ; (ii) le facteur d’épissage SRSF3 déstabilise ces ARNm en interagissant à la fois avec l’exosome et le complexe NEXT, un des cofacteurs nucléaires de l’exosome. Par ailleurs, nous montrons également qu’EB2 est associée aux polysomes et stimule efficacement la traduction de ses ARNm cibles, en interagissant avec les facteurs d’initiation de la traduction eIF4G et PABP. Le développement d’un nouveau système de traduction in vitro nous a permis de montrer que l’effet d’EB2 sur la traduction nécessite le passage nucléaire de ses ARNm cibles. Ainsi, l’ensemble de nos travaux démontre le rôle clé d’une RBP virale dans le couplage entre les étapes nucléaires et cytoplasmiques de la biogenèse des ARNm. / Post-transcriptional regulation of gene expression is based on a complex and dynamic network of RNA-proteins interactions. A major challenge is to understand the precise contribution of these RNA-binding proteins (RBPs) to each step of mRNA metabolism. During this thesis, we have characterized new functions of the EB2 viral RBP which is essential for the production of the Epstein-Barr virus (EBV). Previous works have shown that EB2 promotes cytoplasmic accumulation of most intronless viral mRNAs. Here, we show that EB2 is not just an mRNA export factor because this RBP also stabilizes its target mRNAs in the nucleus by protecting them from RNA exosome degradation. Our results indicate that in the absence of EB2 : (i) some viral mRNAs are unstable because they contain cryptic splice sites ; (ii) the splicing factor SRSF3 destabilizes these mRNAs by interacting with both the RNA exosome and the Nuclear EXosome Targeting (NEXT) complex. Moreover, we also show that EB2 is associated with polysomes and it strongly stimulates translation of its target mRNAs through interactions with the eIF4G and PABP initiation factors. Interestingly, the development of a new in vitro translational assay allowed us to show that EB2’s translation stimulation requires that EB2 binds its target mRNAs in the nucleus. Taken together, our works demonstrate the key function of a viral RBP in the coordination of the nuclear and cytoplasmic steps of mRNA biogenesis.

Les P-bodies sont des granules cytoplasmiques de fonction inconnue. Ils sont néanmoins conservés de la levure à l’homme, suggérant un rôle important chez les eucaryotes. L’analyse de l’influence de l’expression de certaines protéines pouvant se localiser dans ces granules a permis de mettre en évidence le rôle crucial de DDX6 dans l’assemblage des P-bodies. En effet, l’inhibition de l’expression de DDX6 dans les cellules humaines empêche l’assemblage des P-bodies. L’étude de la protéine DDX6 semblait donc être un bon point de départ pour comprendre d’avantage le rôle des P-bodies. Cette hélicase à motif DEAD de 54 kDa interagit avec des protéines du complexe répression de la traduction CPEB chez le Xénope, mais également avec des protéines des complexes de dégradation 5’-3’ et 3’-5 ‘ des ARNm chez les mammifères, les levures et les drosophiles, ou encore avec les protéines Argonautes du complexe miRISC chez les mammifères. Nos travaux se sont donc intéressés à déterminer les principales fonctions de DDX6 dans les cellules humaines. Les complexes protéiques contenant DDX6 ont été purifiés à partir de lysats cytoplasmiques de cellules HEK293 transfectées avec un plasmide codant pour la protéine FLAG-DDX6-HA. Plus de 300 partenaires protéiques ont été identifiés en spectrométrie de masse. Trois complexes majeurs contenant DDX6 ont été mis en évidence : un complexe de répression « CPEB-like », le complexe de décoiffage des ARNm, et un complexe contenant les ataxin-2 et ataxin-2-like. Les protéines du cœur du complexe de jonction d’exons sont également en interaction avec DDX6, suggérant que DDX6 interagit avec des ARNm tout juste sortis du noyau. Enfin, le grand nombre et les hauts scores avec lesquels ont été identifiés les protéines ribosomales nous ont conduit à analyser la présence de DDX6 au niveau des polysomes. L’analyse de lysats cytoplasmiques sur gradient de sucrose nous a permis de mettre en évidence l’association d’une fraction de DDX6 aux polysomes. Toutes ces observations mettent en évidence le rôle multiple de DDX6 entre répression et dégradation des ARNm, dans les cellules humaines. L’hélicase pourrait permettre le recrutement du complexe de répression par des ARNm activement traduits. La fixation multiple de DDX6 à l’ARNm pourrait être un moyen de recruter simultanément les complexes de répression et de dégradation des ARNm sur un même ARNm. / P-bodies are cytoplasmic granules. Their function is unknown, but they are conserved from the yeast to humans, suggesting an important role through eukaryotes. The expression inhibition of several proteins localized in P-bodies leads to their disassembly. In most cases, a cellular stress induced by arsenite treatment causes P-body assembly, except in cells depleted for DDX6. Since this observation showed that DDX6 is necessary for P-body assembly, to study this protein is a good starting point to further understand the role of P-bodies. This 54 kDa DEAD-box helicase interacts with proteins of the CPEB repression complex in xenopus oocytes, but also with protein of the déadénylation and dacapping complex in yeasts, drosophila and mammals, and with proteins of the miRISC complex. Our project was to determine the DDX6 main protein partners in human cells. To do so, DDX6 containing complexes were purified using HEK293 cells transfected with a plasmid encoding for the FLAG-DDX6-HA. Over 300 partners were identified by mass spectrometry. Three main DDX6 containing complexes were highlighted in human cells: A “CPEB-like” repression complex, the decapping complex, and a complex containing ATXN2 and ATXN2L proteins. Exon junction complex core proteins were also identified as DDX6 partners, raising the possibility that DDX6 interacts with mRNA not yet translated. A large number of ribosomal proteins were also identified with high scores, suggesting that DDX6 interacts with actively translated mRNA. Analyze of cytoplasmic lysates on sucrose gradients showed that DDX6 is partially associated with polysomes. To conclude, these observations showed the multiple roles of DDX6 in human cell, between mRNA repression and degradation. The helicase could allow the recruitment of the repression complex on actively translated mRNA. In a nutshell, the multiple binding of DDX6 on one mRNA could be a way to enable the fixation of repression and degradation complexes at the same time, on the same mRNA.

La protéine de liaison aux ARN MEX-3 est un régulateur essentiel du développement embryonnaire chez le nématode Caenorhabditis elegans. Une famille de quatre gènes homologues à hMex-3 (dénommés hMex-3A, 3B, 3C et 3D) a été identifiée chez les mammifères par notre équipe. Afin de mieux comprendre la fonction physiologique in vivo des protéines Mex-3, nous avons invalidé le gène Mex-3B chez la souris. Cette approche expérimentale a révélé que Mex-3B est un acteur majeur de la spermatogenèse. Les souris mâles nullizygotes présentent une obstruction des tubes séminifères conduisant à une réduction importante du nombre des spermatozoïdes produits. L’ablation de Mex-3B ciblée à la cellule de Sertoli, cellule somatique essentielle à la fonction de l’épithélium séminifère, a permis d’établir que le phénotype testiculaire a pour origine une perturbation des propriétés biologiques de cette cellule. En effet, les cellules de Sertoli déficientes pour Mex-3B présentent des défauts de la phagocytose qui conduisent à une élimination défectueuse des corps résiduels au cours de la spemiogenèse. L’exploration des mécanismes moléculaires impliqués a montré que Mex-3B contrôle la phagocytose via la régulation de l’activité et de la localisation membranaire de Rap1GAP, une protéine qui régule négativement la petite protéine G Rap1. En accord avec ces données, l’absence de Mex-3B provoque une déstabilisation de la barrière hémato-testiculaire due à un défaut de localisation à la membrane plasmique des molécules de jonction connexine 43 et N-Cadhérine, protéines dont la translocation et la stabilité dépendent de Rap1. En conclusion, mes travaux de thèse ont permis de mettre en évidence un rôle clé de Mex-3B dans le contrôle spatial de la voie de signalisation Rap1 au cours de la spermatogenèse / The RNA binding-protein MEX-3 is a post-transcriptional regulator involved in early embryogenesis of the nematode Caenorhabditis elegans. We have recently reported the characterization of a novel family of four mammalian genes homologous to hMex-3 (called hMex-3A, 3B, 3C and 3D). To gain insight into the biological functions of these proteins in vivo, we disrupted the Mex-3B gene in mice. Using this experimental approach, we found that Mex-3B is as a major regulator of spermatogenesis. We observed that male Mex-3B null mice hypofertile and present an obstruction of seminiferous epithelium. Phagocytic properties of Sertoli cells were impaired, thus impeding the clearance of residual bodies released during spermiogenesis. Exploration of the underlying molecular mechanisms revealed that Mex-3B regulates phagocytosis through the activation and the transport at the peripheral membrane of Rap1GAP, a protein that downregulates the small G protein Rap1. Consistently, the Rap1-dependent recruitment of the junction proteins, connexin 43 and N-Cadherin at the cell surface was compromised in Mex-3B deficient mice. In conclusion, my work highlights a key role gor Mex-3B in the spatial control of Rap1 signaling during spermatogenesis

Les protéines se liant à l’ARN de la famille IMP sont les protéines oncofoetales conservées, qui régulent le transport, la stabilité et la traduction de plusieurs ARNm cibles. Les IMPs sont impliqués dans la tumorigenèse et dans le développement embryonnaire par le contrôle de la prolifération cellulaire, la différenciation, la migration, la polarisation et d`autres processus cellulaires. IMP-3 est difficilement détectable dans des tissus adultes normaux, mais il est surexprimé dans les nombreux cancers, où il a été caractérisé comme un marqueur d’agressivité et de la croissance tumorale rapide, ainsi que d’un pronostic défavorable pour les patients. Dans notre étude, nous avons utilisé une lignée cellulaire RD de rhabdomyosarcome (RMS), où IMPs étaient initialement décrits comme des protéines régulatrices de l`ARNm de IGF-2. Nous avons essayé d'élucider le mécanisme par lequel IMP3 régule l’expression des cyclines D1 et D3, contribuant ainsi à la compréhension des processus oncogéniques dans les RMS et autres cancers.Nous avons montré que IMP3 régule l'expression des cyclines D1 et D3 d'une manière significative in vivo. Nous avons également démontré, qu'en absence de IMP3, les ARNm des cyclines sont exportés vers le cytoplasme et s’associent avec les polyribosomes, mais ne sont pas traduits. En outre, l'inhibition d`IMP3 n'a pas d'influence sur la stabilité des ARNm des cyclines. Nous démontrons que dans des cellules cancéreuses humaines, IMP3 interagit avec plusieurs protéines se liant à l'ARN, et que nombre de ces protéines a un effet sul l’expression des cyclines, ce que suggère l'existence d'un complexe régulateur multiprotéique sur les 3'UTR des cyclines D1 et D3. Nos résultat montrent que l'inhibition de deux protéines clés de RNA-induced silencing complex (RISC) (AGO2 et GW182/TNRC6), rétablit les niveaux d'expression des cyclines D1 et D3, qui ont été considérablement diminués en l’absence d’IMP3 ou de ses partenaires protéiques ILF3/NF90 et PTBP1. Nous concluons que les complexes d`IMP3 et RISC peuvent concourir pour la régulation des ARNm des cyclines. Nous avons également identifié les miARNs qui peuvent être impliqués dans ce processus, ainsi que les domaines fonctionnellement importants dans les 3 'UTR des cyclines, où se passe la competition entre les complexes d’IMP-3 et RISC. Nos résultats sont compatibles avec l'existence de IMP3 - contenant complexe multiprotéique, qui est associé à 3'UTRs des cyclines et régule leur traduction en les protégeant contre la répression traductionnelle par miRISC. / RNA-binding proteins of the IMP family (IGF2 mRNA-binding proteins 1-3) are conserved oncofetal proteins, regulating transport, stability and decay of multiple mRNAs. IMPs are involved in embryonic developement and tumorigenesis by controlling cell proliferation, differentation, migration, polarization and many other important aspects of cell function. IMP-3 is hardly detectable in normal adult tissues, but is overexpressed in many cancers, where it has been reported as a marker of tumor aggressiveness, rapid growth, and bad prognosis for patients. In our research we utilized a rhabdomyosarcoma (RMS) cell line RD, where IMPs were first described as IGF-2 mRNA regulating proteins. We aimed to elucidate the mechanism by which IMP3 regulates the expression of cyclins D1 and D3, thereby contributing to the understanding of oncogenic processes in RMS.In this study, we show that IMP3 regulates the expression of cyclin D1 and D3 in a significant manner in vivo. We also demonstrate that in the absence of IMP3, the mRNAs of the cyclins are exported to the cytoplasm and associated with polyribosomes, but not translated. IMP3 inhibition does not influence the stability of cyclin mRNAs. We demonstrate that in human cancer cells, IMP3 interacts with multiple RNA-binding proteins, and that a number of these IMP-3 partners impacts on the expression of cyclins D1 and D3. These observations suggest the existence of a regulatory IMP-3 containing RNP complex on the 3’UTR of mRNAs of cyclin D1 and D3. Our results show that an inhibition of two key proteins of RNA-induced silencing complex (RISC) (AGO2 and GW182/TNRC6) rescues the expression of cyclin D1 and D3 proteins, which is significantly decreased in the absence of IMP3 or its protein partners ILF3/NF90 and PTBP1. Therefore, IMP3 and RISC complexes can compete for cyclin mRNAs translational repression/activation. We also identified a number of miRNAs that can be involved in this process, and characterized functionally important regions within 3’ UTRs of the cyclins, where the competition between IMP-3 and RISC complexes takes place. Our results are consistent with the existence of IMP3 - containing multiprotein complex, which is associated with 3’UTRs of the cyclins and regulates their translation by protecting them from miRISC-dependent translational repression.

Chez les eucaryotes, les ARNm cellulaires subissent une traduction dépendante de la coiffe qui nécessite des facteurs appelés eIFs pour produire des protéines, mais les ARNm Hox sont traduits dans un mécanisme non canonique en raison de deux régulateurs d'ARN dans l'élément 5'UTR appelé Internal Ribosome Entry Site (IRES) qui recrute le ribosome sans le besoin de coiffe, et un élément inhibiteur de traduction (TIE) qui empêche la translation dépendant de coiffe. L'objectif de ma thèse est de déchiffrer le mécanisme de deux éléments TIE a3 et a11 dans les ARNm Hox. Pour cela, nous avons utilisé le système de traduction sans cellules RRL. Notre modèle pour TIE a3 suggère qu'il inhibe la traduction en uORF qui se traduit par un ARNm Hox a3 UTR 5'UTR de pleine longueur et produit un peptide de 9 KDa avec l'implication de eIF2D, un facteur d'initiation non canonique indépendant du GTP. Pour TIE a11, il séquestre le ribosome 80S sur une combinaison de codons start-stop à 19 nucléotides en amont d'une structure de boucle de tige riche en GC qui bloque le 80S au codon stop. / In eukaryotes, cellular mRNAs undergo cap-dependent translation which requires factors called eIFs to produce proteins.However, Hox mRNAs are translated in a non-canonical mechanism due to two RNA regulons in the 5’UTR called Internal Ribosome Entry Site (IRES) element which recruits the ribosome without the need of a cap, and a Translation Inhibitory Element (TIE) which inhibits cap-dependent translation. The objective of my PhD is to decipher the mechanism of two TIE elements a3 and a11 in Hox mRNAs. For that, we used RRL cell-free translation system. Our model for TIE a3 suggests that it inhibits translation to a uORF which translates through full length 5’UTR Hox a3 mRNA and produces a peptide of 9 KDa with the involvement of eIF2D, a non-canonical GTP-independent initiation factor. For TIE a11, it sequesters 80S ribosome on a start-stop codon combination at 19 nucleotides upstream of a GC-rich stem loop structure which blocks the 80S at the stop codon.

La voie de signalisation mTOR intègre une variété de signaux environnementaux pour réguler la croissance et le métabolisme cellulaire. Cette voie est altérée dans 70% des cancers. Les inhibiteurs allostériques de mTOR, comme la rapamycine et ses dérivés (évérolimus et temsirolimus), sont administrés aux patients atteints de tumeurs métastatiques du sein, du rein et neuroendocrines. Cependant, leur efficacité reste modeste et une majorité de patients rechutent. L'utilisation de rapalogues fait donc face à deux problèmes cliniques majeurs : 1/l’absence de biomarqueur qui permette de stratifier les patients qui bénéficieraient le plus d'un traitement par rapalogues ; 2/ l’existence de plusieurs mécanismes de résistance décrits ou non. L’objectif de mon travail de thèse est d’identifier des nouveaux gènes cible des rapalogues utilisables comme biomarqueurs prédicteurs de l’efficacité du traitement ou comme cibles thérapeutiques pour vaincre la résistance.Nous avons identifié le gène TRIB3 comme cible des rapalogues. Sous traitement, son expression est diminuée dans un panel de lignées tumorales et des échantillons tumoraux. Nous avons démontré que cette régulation est indépendante de l’inhibition de la voie mTOR, mais médiée par le répresseur transcriptionnel GCF2. Des analyses protéomiques à haut débit ont identifié TRIB3 en tant que composant du spliceosome. De plus, nous avons démontré que la régulation négative de TRIB3 est nécessaire aux rapalogues pour modifier l'épissage des pré-ARNm. A l’inverse, la surexpression de TRIB3 supprime ces effets des rapalogues. En conclusion, ce travail de thèse ouvre plusieurs perspectives: 1 / l'utilisation potentielle de TRIB3 comme biomarqueur pour prédire ou évaluer l'efficacité du traitement par les rapalogues; 2 / de nouvelles opportunités thérapeutiques ciblant ces mécanismes indépendants de mTor ; 3/ la combinaison possible des rapalogues avec des composés ciblant l’épissage afin de surmonter la résistance. / The mTOR signaling pathway senses variety of environmental cues and integrates them to regulate cellular growth and metabolism. This pathway is altered in 70% of cancers. Allosteric inhibitors of mTOR like rapamycin and its derivatives (everolimus and temsirolimus) have become standard of care in patients with metastatic breast, kidney and neuroendocrine tumors. Unfortunately, their role is modest and most of patients will relapse. Thus, in clinic there are two major concerns related to the use of rapalogs: 1/ the absence of accurate biomarker to stratify patients who would benefit from rapalogs treatment; 2/ the existence of known and unknown mechanisms of resistance. Accordingly, the aim of my PhD project is to identify new target genes of rapalogs that could be used as biomarkers to predict treatment efficacy, or as therapeutic targets, to overcome resistance.We identified TRIB3 gene as a novel target of rapalogs. Upon treatment, its expression is down-regulated both in a panel of cancer cell lines and in cancer patient samples. We showed that this regulation is independent of the mTOR signaling inhibition, but relies on a transcriptional regulation via the co-repressor GCF2. High-throughput proteomic analyses identified TRIB3 as a component of the spliceosome. Additionally, we demonstrated that the down-regulation of TRIB3 is necessary for rapalogs to alter pre-mRNA splicing. In contrast, the, overexpression of TRIB3 abolishes these effects of rapalogs. In conclusion, this PhD work leads to the following important perspectives: 1/ the potential use of TRIB3 as a biomarker to predict or asses the efficacy of rapalogs treatment; 2/ new window of therapeutic possibilities by targeting this mTOR - independent mechanism of action; 3/ the potential combination of rapalogs with splicing targeting agents to overcome resistance.

La localisation d’ARNm est un processus cellulaire post-transcriptionnel qui assure le transport de l’ARNm vers une région subcellulaire spécifique. Dans différents organismes, plusieurs ARNm ont été décrits d’être localisés, et des études systématiques ont été réalisées uniquement chez la drosophile. Afin d’analyser la localisation des ARNm dans un modèle de mammifères, nous avons développé deux approches. La première approche est une nouvelle technique, smiFISH (single molecule inexpensive Fluorescent In Situ Hybridization), qui utilise des sondes primaires non marquées et une sonde secondaire fluorescente. Cette technique, qui permet d’analyser les ARNm au niveau endogène, est flexible, résolutive et peu coûteuse. La deuxième approche est l’analyse de centaines d’ARNm dans une collection de lignées cellulaires HeLa, par l’utilisation d’un seul jeu de sondes. Ces deux stratégies ont montré qu’environ 8% des ARNm sont localisés dans les cellules HeLa, et ont permis de découvrir de nouvelles classes de localisation d’ARNm chez les mammifères, jamais décrites auparavant. En analysant les gènes de la famille des moteurs moléculaires, nous avons trouvé que six ARNm ont des localisations particulières, parmi lesquels KIF1C présente une co-localisation entre l’ARNm et la protéine, suggérant un rôle crucial dans certains processus biologiques cellulaires. / The mRNA localization is a post-transcriptional process which allows the transport of mRNA to a specific subcellular region. In different organisms, several mRNAs have been described to be localized, but systematic studies have been only performed in Drosophila. In order to analyze the mRNA localization in a mammalian model, we developed two approaches. The first approach is a new technique, smiFISH (single molecule inexpensive Fluorescent In Situ Hybridization), which uses unlabeled primary probe and a fluorescent secondary probe. This technique, which allows the analysis of mRNA at the endogenous level, is flexible and inexpensive. The second approach is the analysis of hundreds of mRNA using a collection of HeLa cell lines, with a single set of probes. Both strategies allowed us to show that about 8% of mRNA are localized in HeLa cells. In addition, we discovered new classes of mRNA localization in mammals, never described before. By analyzing the genes of the molecular motors family, we found that six mRNAs have specific localization patterns, including KIF1C for which mRNA and protein co-localize, suggesting a crucial role in certain cell biological processes.

La mémoire et l’apprentissage sont des phénomènes complexes dont on ne comprend pas encore bien l’origine au niveau cellulaire et moléculaire. Cependant, il est largement admis que des changements plus simples au niveau synaptique, tels que la potentialisation à long-terme (long-term potentiation ou LTP) pourraient constituer la base cellulaire de la formation des nouveaux souvenirs. Ces mécanismes sont couramment étudiés au niveau de l’hippocampe, une région du lobe temporal reconnue comme étant nécessaire à la formation de la mémoire explicite chez les mammifères. La LTP est classiquement définie comme un renforcement durable de l’efficacité de connexions synaptiques ayant été stimulées de façon répétée et soutenue. De plus, on peut distinguer deux formes de LTP: une LTP précoce, qui repose sur la modification de protéines déjà formées, et une LTP tardive, qui requiert, elle, la synthèse de nouvelles protéines. Cependant, bien que de nombreuses études se soient intéressées au rôle de la traduction pour la maintenance de la LTP, les mécanismes couplant l’activité synaptique à la machinerie de synthèse protéique, de même que l’identité des protéines requises sont encore peu connus. Dans cette optique, cette thèse de doctorat s’est intéressée aux interactions entre l’activité synaptique et la régulation de la traduction. Il est par ailleurs reconnu que la régulation de la traduction des ARNm eukaryotiques se fait principalement au niveau de l’initiation. Nous avons donc étudié la modulation de deux voies majeures pour la régulation de la traduction au cours de la LTP : la voie GCN2/eIF2α et la voie mTOR. Ainsi, nos travaux ont tout d’abord démontré que la régulation de la voie GCN2/eIF2α et de la formation du complexe ternaire sont nécessaires à la maintenance de la plasticité synaptique et de la mémoire à long-terme. En effet, l’activité synaptique régule la phosphorylation de GCN2 et d’eIF2α, ce qui permet de moduler les niveaux du facteur de transcription ATF4. Celui-ci régule à son tour la transcription CREB-dépendante et permet ainsi de contrôler les niveaux d’expression génique et la synthèse de protéines nécessaires pour la stabilisation à long-terme des modifications synaptiques. De plus, la régulation de la voie mTOR et de la traduction spécifique des ARNm 5’TOP semble également jouer un rôle important pour la plasticité synaptique à long-terme. La modulation de cette cascade par l’activité synaptique augmente en effet spécifiquement la capacité de traduction des synapses activées, ce qui leur permet de traduire et d’incorporer les protéines nécessaires au renforcement durable des synapses. De telles recherches permettront sans doute de mieux comprendre la régulation des mécanismes traductionnels par l’activité synaptique, ainsi que leur importance pour la maintenance de la potentialisation à long-terme et de la mémoire à long-terme. / Learning and memory are complex processes that are not yet fully understood at the cellular and molecular levels. It is however widely accepted that persistent modifications of synaptic connections, like long-term potentiation (LTP), could be responsible for the encoding of new memories. These changes are frequently studied in the hippocampus, a temporal lobe structure that as been shown to be necessary for explicit memory in mammals. Long-term potentiation is classically defined as a persistent and stable modification of synaptic connections that have been repeatedly stimulated. Moreover, there are two different phases of LTP: an early-LTP, that only requires the modification of pre-existing proteins, and a late-LTP, that requires the synthesis of new proteins. Numerous studies have evaluated the role of new protein synthesis for the persistence of LTP, however, the mechanisms coupling synaptic activity and the translational machinery, as well as the identity of the necessary proteins are not yet fully understood. From this perspective, this Ph.D. thesis has evaluated the interactions between synaptic activity and the regulation of translation. As it is widely accepted that the regulation of translation is primarily at the initiation level, we therefore investigated the modulation of two major pathways for the regulation of translation during LTP: the GCN2/eIF2α pathway and the mTOR pathway. First, our studies have shown that the regulation of the GCN2/eIF2α pathway and of the ternary complex formation are necessary for the long-term maintenance of synaptic plasticity and memory. Indeed, synaptic activity regulates GCN2 and eIF2α phosphorylation, which modulates the transcription factor ATF4 levels. ATF4 in turn regulates CREB-dependent transcription, and therefore controls the levels of genetic expression and the synthesis of new proteins necessary for the long-term stabilization of synaptic modifications. Moreover, the regulation of the mTOR pathway and of the specific translation of 5’TOP mRNAs likely also play an important role for long-term synaptic plasticity. Modulation of this cascade by synaptic activity specifically increases the translational capacity of activated synapses, allowing them to translate and incorporate the necessary proteins for the lasting reinforcement of synapses. These studies will undoubtedly help to understand the regulation of translational mechanisms by synaptic activity and their significance for the maintenance of long-term potentiation and long-term memory.

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La protéine EB2 du virus d'Epstein-Barr (EBV) est une protéine du cycle réplicatif du virus indispensable à la production de particules virales. Elle permet l’accumulation dans le cytoplasme de certains ARNm viraux issus de gènes dépourvus d’intron. Pour mettre en évidence les mécanismes qui permettent à EB2 d’exporter ses ARNm cibles dans le cytoplasme, nous avons identifié différents partenaires cellulaires d’EB2 et nous avons étudié certaines de ces interactions d’un point de vue fonctionnel. Nous avons pu montrer qu’EB2 recrute directement le facteur général d'export des ARNm, TAP/NXF1, ce qui lui permet d’être exportée du noyau vers le cytoplasme. Puis nous avons montré qu’EB2 interagit avec SRp20, une protéine impliquée notamment dans la régulation de l'épissage et l'export des ARNm cellulaires. Cette interaction entre EB2 et SRp20 est indispensable pour l’accumulation dans le cytoplasme de certains ARNm cibles d’EB2, notamment parce que SRp20 semble permettre le recrutement d'EB2 sur ces ARNm. Enfin, nous avons montré qu’EB2 forme un dimère et nous avons caractérisé le domaine de la protéine responsable de cette interaction. La dimérisation d'EB2 semble essentielle pour que la protéine interagisse avec certains de ses partenaires comme SRp20 ou encore REF. / The Epstein-Barr virus (EBV) protein EB2 is an early protein essential for the production of infectous virions. EB2 allows the cytoplasmic accumulation of a subset of viral mRNAs derived from intronless genes. To highlight the mecanisms by which EB2 exports his targets mRNA, we identified cellular partners and studied the functional role of some of these interactions. We showed that EB2 recruits directly the cellular mRNA export factor TAP/NXF1 and this interaction allows EB2’s shuttling between the nucleus and the cytoplasm. The we showed that EB2 interacts with SRp20, a cellular protein implicated in splicing regulation and mRNA export. This interaction is essential for the efficient cytoplasmic accumulation of some EB2 target mRNAs, partly because SRp20 appears to be able to recruit EB2 on these mRNAs. Then we showed that EB2 dimerises and we characterized the domain necessary for this interaction. This dimerisation appears to be essential for EB2’s interaction with several partners, including SRp20 and REF.