Les qualités intrinsèques spermatiques (état de condensation de la chromatine, intégrité de l’ADN, contenu chromosomique, capacités fécondantes..) sont très variables d’un spermatozoïde à l’autre. Le pari aujourd’hui en assistance médicale à la procréation est de relier un aspect morphologique spermatique à ces qualités intrinsèques dans le but de mieux choisir le spermatozoïde vivant à injecter et d’améliorer les taux de grossesse. Depuis 2002, le MSOME (Motile Sperm Organelle Morphology Examination) permet d’observer les spermatozoïdes à fort grossissement, en contraste interférentiel de Nomarski et d’observer des structures qu’on appelle les « vacuoles ». L’injection intra-ovocytaire de spermatozoïdes sélectionnés en MSOME (IMSI) comme non porteurs de vacuoles céphaliques permettrait d’améliorer les taux de grossesses évolutives. Ici, nous avons montré que les vacuoles spermatiques correspondaient à des cratères nucléaires en lien avec une non-condensation chromatinienne (non remplacement des histones au cours de la spermiogenèse). Certaines atypies morphologiques spermatiques sont aussi en lien avec une non-condensation de la chromatine. De plus, spermatozoïdes vacuolés présentent parfois des taux de fragmentation élevés. Aucun lien n’a cependant été retrouvé entre un aspect morphologique spermatique d’une part et un contenu chromosomique ou des capacités fécondantes particulières d’autre part. De ces liens, nous avons pu dégager de nouvelles indications d’IMSI. Ainsi, nous avons avancé dans la description des critères de sélection du spermatozoïde humain vivant donnant le moins de risque d’échec d’implantation embryonnaire et/ou d’anomalies pour la descendance / Intrinsic sperm quality criteria (chromatin condensation, DNA fragmentation, chromosome content, fecundity, etc.) vary from one spermatozoon to another. It is critical to be able to link morphological aspects to these quality criteria, in order to improve the selection of high-quality, live spermatozoa and thus improve pregnancy and delivery rates. Since 2002, motile sperm organelle morphology examination has been used to screen for defects under high magnification and thus select vacuole-free spermatozoa (which are known to be associated with higher pregnancy rates in intracytoplasmic morphologically selected sperm injection (IMSI) programmes). Here, we demonstrate that sperm vacuoles are nuclear concavities associated with chromatin condensation failure (due to a lack of histone replacement during spermiogenesis). A number of other morphological abnormalities were found to be linked to chromatin condensation failure. In some cases, vacuolated spermatozoa were seen to be more DNA-fragmented than vacuole-free ones. In contrast, sperm morphology was not related to chromosomal content or fecundity characteristics. Our observations enabled us to identify new indications for IMSI and refine the criteria for selecting the best spermatozoon: the spermatozoon with the lowest risk of implantation failure or abnormalities in the offspring

Les ARNnc sont impliqués dans la régulation de l’expression de gènes chez les Procaryotes, les Archées et les Eucaryotes. Cette régulation peut être effectuée au niveau transcriptionnel ou post-transcriptionnel. Elle fait parfois intervenir des modifications des histones comme la méthylation ou l’acétylation. J’ai étudié le gène TIR1 dont l’expression est fortement réduite lorsqu’un ARNnc codant antisens nommé TIR1axut est stabilisé. J’ai montré que cette régulation est dépendante de l’histone déacétylase Hda1. De plus, j’ai montré que l’acétylation de H3K14 et H3K18 ne sont pas directement impliquées dans la régulation de TIR1 mais qu’un résidu polaire est nécessaire pour la répression de TIR1 en présence de l’ARNnc antisens. En outre, j’ai mis en évidence que la répression de TIR1 par son XUT est en parti post-transcriptionnel, mais ne fait pas varier la stabilité de l’ARNm. Finalement, j’ai tenté en vain de comprendre le ciblage de l’activité histone déacétylase de Hda1 le long de TIR1 en cherchant la présence d’hybride ARN/ADN grâce à un anticorps reconnaissant ce type de structure. / NcRNAs are involved in gene regulation in Prokaryotes, Eukaryotes and Archaea. This regulation could be transcriptional or post-transcriptional. Histone modifications could be involved such as methylation or acetylation. I studied TIR1 gene whose expression is highly reduced when an antisense ncRNA called TIR1axut is stabilized. I showed that this regulation is Hda1-dependant. In addition to that, I showed that H3K14ac and H3K18ac are not directly responsible for TIR1 repression but a polar residue is required for a proper silencing of TIR1 in a XUT depending manner. Moreover, I showed that TIR1 repression is due to a post-transcriptional effect but does not affect mRNA stability. Finally, I tried in vain to understand Hda1 targeting on TIR1 searching for RNA/DNA hybrids using an antibody that recognizes such structures.

L'intégrase (IN) du VIH-1 est une enzyme qui catalyse l'intégration du génome du virus dans celui de la cellule infectée. Cette étape d'intégration est cruciale pour le virus pour qu'il puisse se répliquer de manière efficace, l'intégration est donc une cible de choix dans les thérapies antivirales. Comprendre les mécanismes qui participent à l'intégration est donc nécessaire afin de développer des solutions efficaces pour contrecarrer le virus.L’intégration rétrovirale est catalysée par une structure oligomérique d’IN et d’ADN viral bien particulière appelée intasome. Les intasomes rétroviraux catalysent l’intégration préférentiellement sur des nucléosomes, composés d’ADN enroulé de protéines histones, plutôt que sur de l’ADN nu. Ceci est en parti du aux contraintes physiques imposés par la structure de l’intasome, mais également grâce à des facteurs de ciblage cellulaires qui vont interagir avec à la fois l’intasome et des composants du nucléosome.Dans ce projet de thèse, nous avons pu mettre en évidence une nouvelle interaction hôte-pathogène entre l’IN du VIH-1 et la queue d’histone H4 (une des protéines constituant le nucléosome). Ce projet s’est ainsi focalisé autour de cette interaction et a permis de :• Démontrer l’importance de l’interaction entre l’IN du VIH-1 et la queue d’histone H4 lors du cycle viral et plus précisément pour l’étape d’intégration, validant ainsi cette interaction comme une nouvelle interaction hôte-pathogène.• D’identifier que la queue d’histone H4 est un partenaire essentiel de l’intasome du VIH-1 pour qu’il puisse s’ancrer sur le nucléosome.• Développer une nouvelle stratégie antivirale visant à bloquer cette interaction dans les cellules infectées grâce à des composés chimiques. / HIV-1 integrase (IN) catalyzes the insertion of the viral genome into the host cell chromatin. This step is crucial for the virus for its efficient replication, integration is thus of interest to target for antiviral strategies. Understanding the mechanisms involved in integration is important in order to develop efficient tools to fight the virus.Retroviral integration is catalyzed by the intasome, an oligomer of IN and viral DNA. Intasomes integrate onto nucleosomes, composed of DNA wrapped around histone proteins, over naked DNA.In this thesis project, we have identified a new host-pathogen interaction between HIV-1 IN and the H4 histone tail. The topic of the project was then focus on this interaction and has highlighted:• The importance of the HIV-1 IN – H4 histone tail interaction for the viral cycle, especially onto the integration step, validating a new host-pathogen interaction.• The identification of the H4 histone tail as an essential partner for HIV-1 intasome for its anchoring onto nucleosomes.• The development of a novel antiviral strategy aiming to block this interaction in infected cells using chemical compounds

Le génome humain est constamment la cible d'agents qui endommagent l'ADN. Ces dommages sont multiples et variés tels que les cassures simple et double brin (DSB). Les DSBs sont des lésions très toxiques dont l'origine peut être multiple. Les cellules de mammifères réparent les DSBs en utilisant deux mécanismes principaux, la recombinaison homologue (RH) qui est dépendante du cycle cellulaire et utilise la chromatide sœur comme matrice de réparation et la jonction des extrémités non homologues (NHEJ) qui est indépendante du cycle cellulaire et consiste en la ligation des extrémités d'ADN endommagées. Cette réparation a lieu dans un contexte chromatinien qui nécessite un dynamisme pour rendre accessible les sites lésés aux différentes machineries de réparation. Lors de mes travaux, j'ai étudié le remodeleur de la chromatine p400 ainsi que le variant d'histone H2A.Z qui sont deux protéines impliquées dans la dynamique de la chromatine, afin de comprendre leur rôle dans les mécanismes de réparation des DSBs et la stabilité du génome. p400, une ATPase de la famille SWI2/SNF2 participe à l'incorporation du variant d'histone H2A.Z dans la chromatine. Au cours de ma thèse, j'ai montré que la déplétion par siRNA du variant d'histone H2A.Z, dans la lignée d'ostéosarcome humain (U2OS) et dans des fibroblastes humains immortalisées, n'a pas d'effets sur la réparation des DSBs. Ces résultats sont corrélés avec une absence de recrutement de H2A.Z au niveau des cassures après étude par micro irradiation laser ou par immunoprécipitation de chromatine. Cependant, la déplétion de H2A.Z affecte la prolifération cellulaire en influençant l'efficacité de clonage et le cycle cellulaire. L'autre partie de mes travaux a mis en évidence que l'ATPase p400 est un frein à l'utilisation de la voie alternative de jonction des extrémités (alt-EJ) qui est un processus de réparation des DSBs très mutagène. L'augmentation des événements du NHEJ-Alternatif et la génération d'instabilité génétique observés lors de la déplétion de p400 par siRNA semblent tributaires de la résection des DSBs par CtIP. Ces résultats indiquent que p400 joue un rôle post-résection dans les étapes plus tardives de la RH. De plus, la déplétion de p400 conduit au recrutement de la polyADP ribose polymérase (PARP) et de l'ADN ligase 3 à la DSB, ce qui provoque la mort sélective de ces cellules lors d'un traitement par des inhibiteurs de PARP. Ces résultats montrent que P400 agit comme un frein pour empêcher l'utilisation du NHEJ-Alternatif et donc l'instabilité génétique. / The human genome is constantly targeted by DNA damaging agents. These damages are many and varied, such as single and double strand breaks (DSBs). The DSB are highly toxic lesions whose origin can be multiple. Mammalian cells mainly use two DNA repair pathways to repair DSB, homologous recombination (RH), which is dependent on the presence of the intact homologous copy (the sister chromatid) and on the cell cycle stage and the non-homologous end joining (NHEJ) pathway, which is cell cycle independent and performs direct ligation of the two DNA ends. The repair of DNA damage takes place in a chromatin context that needs to be remodeled to give access to damaged sites. During my work, I studied the chromatin remodeler p400 and the histone variant H2A.Z both involved in chromatin remodeling, to understand their role in DSB repair and genome stability. p400, an ATPase of the SWI2/SNF2 family is involved in the incorporation of H2A.Z in chromatin. I have shown that H2A.Z depletion in the osteosarcoma cell line U2OS and in immortalized human fibroblasts did not alter DSB repair. These results are correlated with the lack of H2A.Z recruitment at DSB observed after local laser irradiation or Chromatin Immunoprecipitation. However, H2A.Z depletion affects cell proliferation and the cell cycle distribution. In addition, I have shown that the chromatin remodeler p400 is a brake to the use of alternative End Joining (alt-EJ) which is a highly mutagenic repair process. The increase in alt-EJ events observed in p400-depleted cells is dependent on CtIP- mediated resection of DNA ends. Moreover, p400 depletion leads to the recruitment of poly(ADP) ribose polymerase (PARP) and DNA ligase 3 at DSB, leading to selective cell killing by PARP inhibitors. Altogether these results show that p400 acts as a brake to prevent alt-EJ dependent genetic instability and underline its potential value as a clinical marker.

L’héritage épigénétique transgénérationnelle est un phénomène très controversé, selon lequel un phénotype non-génétiquement déterminé peut être transmis à la génération suivante. Jusqu'à présent, ce mode de transmission a été décrit dans quelques cas et il a été suggéré que les composants de la chromatine peuvent être impliqués, y compris des protéines du groupe Polycomb, qui agissent comme des répresseurs de gènes clés du développement et coordonnent la différenciation cellulaire et la prolifération. Les mécanismes moléculaires à la base du rôle de la répression génique Polycomb-dépendante à hérédité épigénétique transgénérationnelle sont loin d'être compris. Par conséquent, j’ai développé un système expérimental chez Drosophila melanogaster pour induire un héritage épigénétique transgénérationnelle stable, dans lequel des états d'expression génique alternatifs peuvent être transmis en présence de la même séquence d'ADN. A partir de ces « épilignes » stables, j’ai pu disséquer certaines des propriétés génétiques des épiallèles induits, tels que leur héritage quantitatif et leur capacité à communiquer à longue distance. En outre, les épiallèles montrent une synergie dans leur expression et transmission héréditaire. L'une des signatures moléculaires des épiallèles est une différence de répression médiée par les complexes Polycomb et par leur marque d’histone caractéristique. Cette distribution différente est indépendante de l’activité transcriptionnelles des gènes en aval, au moins dans un stade de développement précoce, et pourrait influer l'organisation tridimensionnelle du locus impliqué. Curieusement Ago2, un composant de la voie ARNi, a été montré interagir avec les épiallèles génétiquement et la protéine Ago2 se fixe directement à leur chromatine, ce qui indique un rôle possible pour le ncRNAs dans l'expression des épiallèles et éventuellement dans leur transmission. Ces résultats plaident en faveur e l’existence d’une hérédité épigénétique transgénérationnelle stable chez les métazoaires et fournissent un modèle qui se prête à une dissection moléculaire de ce phénomène. / Transgenerational epigenetic inheritance is a hotly debated phenomenon whereby a non-genetically determined phenotype can be transmitted to the next generation. So far, this mode of inheritance has been described in few cases and it was suggested that chromatin components might be involved, including Polycomb group proteins, which act as repressors of key developmental genes and coordinate cell differentiation and proliferation. The molecular mechanisms linking Polycomb-mediated silencing to transgenerational epigenetic inheritance are far from being understood. Therefore, I developed an experimental system in Drosophila melanogaster to induce stable transgenerational epigenetic inheritance, in which alternative gene expression states can be transmitted in the presence of the same DNA sequence. Starting from these highly stable “epilines”, I could dissect some of the genetic properties of the induced epialleles, such as their quantitative inheritance and their ability to trans-communicate. Moreover, the epialleles displayed synergy in their expression and transmission. One of the molecular signatures of the epialleles is the differential presence of the Polycomb repressive complexes and their related epigenetic marks. This different distribution is independent of the transcriptional activity of the downstream genes, at least in an early developmental stage, and could influence the three-dimensional organization of the locus involved. Intriguingly Ago2, an RNAi pathway component, has been found to genetically interact with the epialleles and to be directly bound on their chromatin, indicating a possible role for the ncRNAs in the expression of the epialleles and possibly in their transmission. These results make a case for strong and stable transgenerational epigenetic inheritance in metazoan and provide a model that is amenable for the molecular dissection of this phenomenon.

Le spermatozoïde des animaux à reproduction sexuée est une cellule extrêmement spécialisée, dont la chromatine très particulière est le siège de nombreux remodelages tant lors de la gamétogenèse que lors de la formation du zygote. Chez D. melanogaster comme chez les mammifères, lors de la spermiogenèse, les histones qui condensent l'ADN sont remplacées par des petites protéines basiques spécifiques du noyau spermatique : les protamines. Cette architecture est stabilisée par des liaisons disulfures. Lors de la fécondation, ces protéines sont éliminées du noyau paternel, qui réincorporent des histones pour former une chromatine fonctionnelle. Toutefois, les mécanismes régissant la mise en place et l'enlèvement des ponts disulfures et des protamines sont inconnus chez la Drosophile.Au cours de ma thèse, j'ai démontré l'importance de deux thiorédoxines sexuelles pour la reproduction.D'une part, j'ai pu montrer que DHD, qui est une thiorédoxine strictement maternelle, est essentielle à l'éviction des protamines de la chromatine paternelle lors de la fécondation. Sans cette protéine essentielle, la décondensation du noyau mâle n'a pas lieu, les protamines ne sont pas enlevées et le développement zygotique ne peut pas avoir lieu. Cette thiorédoxine est directement responsable de la réduction des liaisons disulfures qui stabilisent la chromatine spermatique.D'autre part, j'ai démontré que TrxT, une thiorédoxine exclusivement testiculaire, est nécessaire au bon déroulement de la spermiogenèse. Sans cette protéine, les spermatides subissent des dommages à l'ADN et sont éliminées.Ce travail met en évidence les rôles essentiels des thiorédoxines sexuelles pour la reproduction / In animal sexual reproduction, spermatozoon is a very specialized cell. Its very peculiar chromatin is remodeled both during spermiogenesis and fertilization. During mammalian and drosophilian spermiogenesis, histones involved in DNA condensation are replaced with sperm specific small nuclear basic proteins : the protamines. This sperm specific architecture is stabilized by disulfide bonds. At fertilization,protamines are removed from the male nucleus and maternally-provided histones are incorporated to form a functional paternal chromatin. However, the mecanisms involved in the incorporation and the removal of protamines of their disulfide bonds are unknown in Drosophila.During my PhD, I demonstrated that two sexual thioredoxins are important for spermiogenesis and fertilization in D. melanogaster. In one hand, I showed that DHD, a female specific thioredoxin, is essential for protamine eviction at fertilization. Without this major protein, male nucleus does not decondense, protamines are not removed from sperm chromatin and zygotic development does not occur. Besides, I demonstrated that DHD is directly responsible for the reduction of the disufide bonds which stabilize sperm chromatin.On the other hand, I showed that TrxT, a testis-specific thioredoxin, is needed for spermiogenesis. Without this protein, DNA damages appear on spermatid nuclei, and those spermatozoon are then eliminated during spermatogenesis.This work highlights that drosophilian sex-specific thioredoxins are essential for sexual reproduction success

La méthylation des histones constitue un niveau important de contrôle épigénétique chez les eucaryotes. Mes études portent sur la caractérisation des facteurs potentiellement intervenant dans la mise en place et la lecture de la méthylation pour mieux apprécier son rôle et des mécanismes sous-jacents dans la régulation de la transcription et du développement des plantes chez l’Arabidopsis thaliana. Ainsi, la première partie de mes travaux de thèse a contribué à l’étude d’une protéine à domaine SET (SET DOMAIN GROUP7, SDG7) et à montrer que SDG7 est nécessaire au bon déroulement de l'induction de VIN3 et du processus de vernalisation pour la floraison. Nos résultats suggèrent que SDG7 pourrait méthyler une protéine non-histone encore inconnue dans la régulation de la transcription et le contrôle de la durée de vernalisation. La deuxième partie de ma thèse porte sur l’étude de SDG8 et les H2B-UBIQUITIN-ligases HUB1/HUB2 pour examiner un cross-talk éventuel entre la triméthylation de H3K36 (H3K36me3) et la monoubiquitination d’H2B (H2Bub1). Nous avons montré que H3K36me3 et H2Bub1 sont déposés largement indépendamment, qui diffère d’une dépendance hiérarchique de déposition préalablement observée chez la levure. La dernière partie de ma thèse a permis l’identification des protéines HUA2/HULK2 à domaine PWWP comme lecteurs éventuels de H3K36me3 dans la régulation de la floraison et du développement des plantes. / Histone methylation is one of the keys epigenetic marks evolutionarily conserved in eukaryotes. My study focuses on the characterization of factors potentially involved in the deposition and reading of lysine (K) methylation to appreciate its role and underlying mechanisms in the regulation of transcription and plant development, using Arabidopsis thaliana as a model organism. In the first part of my thesis, I report on our study of SET DOMAIN GROUP7 (SDG7), a protein containing the evolutionarily conserved SET domain, which is generally recognized as a signature of K-methyltransferases. We found that SDG7 plays an important role in the regulation of VIN3 induction associated with cold duration measure during vernalization treatment. Intriguingly, levels of several different histone methylations were found unchanged in the sdg7 mutant plants and the recombinant SDG7 protein failed to show a histone-methyltransferase activity in vitro. We thus conclude that SDG7 might methylate a yet unknown non-histone protein to regulate transcription and proper measurement of the duration of cold exposure in the vernalization process. In the second part, I studied interaction between SDG8 and HISTONE MONOUBIQUITINATION1 (HUB1) and HUB2. My results unravel that H3K36me3 and H2Bub1 are deposited largely independently in Arabidopsis, which is in contrast to the dependent crosstalk of these two different epigenetic marks previously reported in yeast. In the last part of my thesis, I report on the identification of the PWWP-domain proteins HUA2/HULK2 as readers of H3K36me3 and demonstrate that sdg8 and hua2 genetically interacts in the regulation of flowering time.

Asf1 est une protéine chaperon d’histone, qui participe à l’assemblage et au désassemblage des histones H3/H4 sur l’ADN. Asf1 n’est pas essentiel pour la viabilité cellulaire chez S. cerevisiae, mais les voies de surveillance des dommages à l’ADN sont activées de façon constitutive dans les cellules dépourvues d’Asf1 et celles-ci sont hypersensibles à plusieurs types de stress génotoxiques. Chez S. cerevisiae, Asf1 forme un complexe stable avec Rad53 en absence de stress génotoxique. Nos résultats suggèrent qu’au moins trois surfaces d’interaction sont impliquées dans le complexe Asf1-Rad53. Le domaine FHA1 de Rad53 fixe Asf1 phosphorylé sur T270, l’extrémité C-terminale de Rad53 fixe la même surface d’Asf1 impliquée dans la fixation des co-chaperones HirA/CAF-1, et un troisième site putative est constituée de la surface d’Asf1 impliquée dans la fixation de l’histone H3 avec le domaine kinase de Rad53. Lors des stress génotoxiques, Rad53 est phosphorylée et activée. Mes résultats montrent une dissociation totale du complexe Rad53-Asf1 après traitement HU, mais la préservation du complexe après traitement des cellules avec une gamme de concentration de MMS. Nous pensons que la régulation du complexe traduisent des réponses cellulaires distinctes adaptées à des stress génotoxiques spécifiques. Par ailleurs, grâce à la structure du complexe formé par un peptide C-terminal de Rad53 et le domaine N-terminal d’Asf1, nous avons isolé une mutation rad53_A806R-L808R. Nous avons constaté que cette mutation déstabilise l’interaction entre Asf1 et Rad53 et augmente la viabilité des mutants rad9 et rad24 aux stress génotoxiquex. Ce mutant rad53_A806R-L808R semble retourne plus vite dans le cycle cellulaire et/ou traverse plus vite la phase S par rapport à Rad53-WT, et augmente la réparation de l’ADN ou l’adaptation aux dommages du simple mutant rad24Δ. / Asf1 is a histone chaperone, which participates in the assembly and disassembly of histones H3/H4 on DNA. Asf1 is not essential for cell viability in yeast, but the DNA damage checkpoints are constitutively activated in cells lacking Asf1 and they are hypersensitive to several types of genotoxic stress. In yeast, Asf1 forms a stable complex with Rad53 in the absence of genotoxic stress. Our results suggest that this complex involves at Ieast three interaction surfaces. One site involves the H3-binding surface of Asf1 with an as yet undefined surface of Rad53, probably reside in the kinase domain of Rad53. A second site is formed by the Rad53-FHA1 domain binding to Asf1-T270. The third site involves the C-terminal 21 aa of Rad53 bound to the conserved Asf1 N-terminal domain, where Rad53 competes with histone H3/H4 and co-chaperones HirA/CAF-1 for binding to the same surface of Asf1. Rad53 is phosphorylated and activated upon genotoxic stress. The Asf1-Rad53 complex dissociated when cells were treated with hydroxyurea but not methyl methane sulfonate, suggesting a regulation of the complex as a function of the stress.In addition to these results, we also found that the rad53-A806R+L808R mutation at the C-terminus of Rad53 destabilized the Asf1-Rad53 interaction and increased the viability of rad9 and rad24 mutants to genotoxic stress. The rad53-ALRR mutant also appeared to re-enter the cell cycle and/or traverse S-phase more rapidly than wild type and increased repair or adaptation when combined with the rad24 mutant.

L’algue brune Ectocarpus présente un cycle de vie haplo-diploïde avec l’alternance de deux générations multicellulaires : un gamétophyte haploïde et un sporophyte diploïde. Deux mutants présentent un changement homéotique entre les programmes de développement des générations sporophyte et gamétophyte. Les mutants réitèrent le programme de développement du gamétophyte à la place du sporophyte. Ces mutants, appelés ouroboros (oro) et samsara (sam), sont affectés dans deux gènes différents codant pour des facteurs de transcription à homéodomaine de classe TALE. Ma thèse porte sur la caractérisation des deux facteurs de transcription ORO et SAM ainsi que sur les dynamiques chromatiniennes sous-jacentes. Cette thèse présente les phénotypes des deux mutants oro et sam ainsi qu’une comparaison du transcriptome des mutants avec celui du gamétophyte et sporophyte. L’interaction entre ORO et SAM a été également testée et a lieu au niveau de chaque homéodomaine. Les préférences de liaison à l’ADN des deux facteurs de transcription ont été évaluées in vitro. Un criblage par double-hybride de levure a permis d’identifier deux sous-unités C de la famille de facteurs de transcription Nuclear Factor Y interagissant avec ORO. Cette thèse a également permis des avancées importantes dans l’étude de la régulation de la chromatine notamment en mettant au point un protocole d’immunoprécipitation de la chromatine. Ainsi, les profils de six modifications post-traductionnelles d’histones sur l’ensemble du génome ont été établis. Ce travail est pionnier dans la compréhension de la reprogrammation de la chromatine et la régulation de voies de développement majeures chez les algues brunes. / The brown alga Ectocarpus exhibits a haploid-diploid life cycle with an alternation between two multicellular generations : a haploid gametophyte and a diploid sporophyte. Two mutants exhibit homeotic switching between the sporophyte and gametophyte programs, reiterating the gametophyte program instead of switching to the sporophyte. These mutants, called ouroboros (oro) et samsara (sam), carry mutations into two different genes that code for TALE homeodomain transcription factors. This thesis aimed to characterize these two transcription factors and the chromatin dynamics associated with the alternation of generation in Ectocarpus. This thesis presents the characterisation of the oro and sam mutants and a transcriptomic comparison of the mutants with the sporophyte and gametophyte. DNA-binding preferences of the two transcription factors were evaluated using in vitro methods. ORO and SAM are able to heterodimerise via their respective homeodomains and a yeast two-hybrid screen showed that two C subunits of the Nuclear Factor Y family are able to interacting with ORO. This thesis also presents major advances in the study of chromatin regulation in the brown alga. A chromatin immunoprecipitation protocol was established and used to obtain genome-wide profiles for six histone modifications. Taken together, the data presented here suggests that ORO and SAM may be involved directly in chromatin reprogramming at generation-biased genes via an association with the NF-Y complex. The work presented represents a pioneer analysis of brown algal transcription factors and chromatin reprogramming events involved in the regulation of developmental pathways.

La méiose est une étape de la différenciation germinale qui permet la formation des gamètes. Elle est composée de deux divisions successives. La ségrégation des chromosomes homologues à la première division nécessite des connexions entre homologues, mises en place par des événements de crossing-over (CO). Les CO augmentent également la diversité génétique, et leur fréquence et leur distribution sont étroitement régulées. Ils sont générés par un mécanisme de formation et réparation de cassures double brins de l'ADN (CDBs), catalysées par la protéine SPO11 et préférentiellement localisées dans des régions de 1-2 kb appelées points chauds de recombinaison méiotique. Une question majeure est de comprendre comment sont régulés ces CO, ce qui détermine leur fréquence et leur distribution, car toute altération de cette régulation peut conduire à des anomalies chromosomiques graves.Dans ce travail de thèse, pour la première fois chez les mammifères, nous avons montré que des modifications de la chromatine sont associées à l'initiation de la recombinaison méiotique (formation des CDBs par SPO11). Ces résultats ont été obtenus par des analyses d'immunoprécipitation de chromatine (ChIP) sur des spermatocytes purifiés ou non, isolés de différentes lignées de souris. Une des modifications associées à l'activité de deux points chauds testés est la triméthylation de la lysine 4 de l'histone H3 (H3K4Me3). Une analyse fonctionnelle et temporelle de cette modification a permis de montrer qu'elle ne dépend pas de SPO11 et apparaît avant la formation de CDBs. Nous avons montré ici que c'est la protéine PRDM9, récemment identifiée comme un déterminant majeur des points chauds de recombinaison chez les mammifères et possédant une activité méthyltransférase, qui appose H3K4Me3. Nous proposons un modèle où H3K4Me3 et d'autres caractéristiques inconnues constitueraient un substrat pour la machinerie d'initiation et recruteraient SPO11 en des points précis du génome, qui deviendront des points chauds. / Meiosis is a specialized cell division to produce haploid gametes from a diploid cell. It segregates parental genomes by two successive divisions. The faithful segregation of homologous chromosomes is achieved during the first unique division via formation of crossovers (COs). COs establish physical connections between homologs by the reciprocal exchange of genetic material and require the formation and subsequent repair of SPO11-dependent DNA double-strand breaks (DSBs). Studies in many organisms revealed that COs are distributed in highly localized regions (1-2Kb) of genomes called recombination hotspots. The mechanisms of COs regulation are elusive and a main question in the field is to understand how the frequency and distribution of CO are regulated, because either absence or defects of recombination can lead to aneuploidy or reduced fertility. In the present study, for the very first time in mammals, we investigate whether recombination hotspots are associated with any chromatin modifications. We performed chromatin immunoprecipitation (ChIP) on spermatocytes isolated from different mice strains harbouring either active or inactive hotspots. Comparison of hot and cold spots revealed that a specific histone modification i.e. trimethylation of the lysine 4 of histone H3 (H3K4Me3) is enriched at two tested hotspots in mice. Temporal and functional analysis show that H3K4Me3 is not dependent on SPO11 and appears before DSBs formation. Furthermore, we demonstrate here that H3K4Me3 is methylated via the histone methyltransferase activity of PRDM9, recently identified as a major determinant of recombination hotspots in mammals. We propose a model that H3K4Me3 and other unknown chromatin features may specify recruitment of SPO11 initiation machinery to initiate meiotic recombination at the hotspots.