Pour faciliter l'initiation de la transcription par l'ARN Polymérase II, le complexe co-activateur de la transcription SAGA possède une activité d'acétylation des histones H3 et une activité de déubiquitination des histones H2B, catalysée chez l'homme par l'enzyme USP22. Mon travail de thèse a porté sur l'étude de la régulation de cette activité de déubiquitination.Au sein de SAGA, USP22 interagit fortement avec trois protéines pour former un module structural appelé module de déubiquitination (DUBm). Nous avons montré que la formation d'un tel module était requise pour activer USP22. D'autre part, deux sous-unités du DUBm humain, ATXN7 et ATXN7L3, contiennent un domaine SCA7. Nos résultats montrent que le repliement structural adopté par ces deux doigts de zinc n'avait pas encore été décrit. Nous avons démontré que le domaine SCA7 de ATXN7 peut interagir avec un nucléosome in vitro et que cette interaction participe à la régulation fine de l'activité de déubiquitination de SAGA. Nous proposons qu'en interagissant avec le nucléosome, le domaine SCA7 de Sgf73 ou de ATXN7 pourrait positionner le DUBm de façon optimale par rapport à son substrat.

Afin d'initier la transcription par l'ARN Polymérase II, la chromatine est modifiée par des coactivateurs, dont certains catalysent des modifications post-traductionnelles des queues des histones. La protéine GCN5 est une enzyme qui possède une activité histone acétyltransférase (HAT). Elle fait partie du complexe coactivateur SAGA, qui acétyle les histones H3. Or, il existe un second complexe HAT contenant GCN5 : le complexe ATAC, mis en évidence chez la drosophile. Chez l'homme en revanche, l'existence d'un tel complexe n'avait pas encore été démontrée au début de ma thèse.L'objectif de ma thèse a consisté tout d'abord en la purification et la caractérisation du complexe HAT ATAC chez l'homme. Puis, j'ai cherché à comprendre le fonctionnement et la spécificité d'action du complexe ATAC, par rapport au complexe SAGA.Dans une première partie, j'ai ainsi pu montrer que GCN5 fait partie d'un second complexe chez l'homme, le complexe ATAC. La composition en sous-unités du complexe ATAC a été déterminée et l'activité de ce dernier sur les histones étudiée. Nous avons pu démontrer que, comme hSAGA, hATAC acétyle les histones in vitro et in vivo, et préférentiellement la lysine 14 de l'histone H3. Chez les vertébrés, un paralogue de GCN5, PCAF peut se substituer à GCN5 dans les complexes ATAC ou SAGA.Par la suite, j'ai poursuivi la caractérisation de ces complexes HAT afin de comprendre le rôle des enzymes au sein des complexes et leurs fonctions. Pour cela, j'ai voulu comprendre le rôle des sous-unités, comment elles influencent l'activité de l'enzyme, et ainsi identifier les protéines qui permettent la spécificité de hATAC par rapport à hSAGA.

L'organisation à grande échelle des chromosomes à l'intérieur du noyau des cellules est complexe et reste encore mal comprise. Durant ma thèse, nous avons exploité les ressources technologiques du LAAS pour développer et optimiser une nouvelle méthode de visualisation en 3D rapide - à l'échelle de la dizaine de millisecondes - avec une résolution spatiale de ~20 nanomètres. Cette méthode est fondée sur la fabrication de micromiroirs en forme de V par gravure humide du silicium, et sur l'analyse d'images avec les techniques de stéréovision qui permettent de recombiner des vues collectées sous différents angles dans un environnement 3D. Ces micromiroirs ont ensuite été intégrés dans un laboratoire sur puce, et plusieurs versions de la technologie ont été proposées afin d'améliorer leurs propriétés. Nous avons démontré que cette technologie est adaptée pour le suivi des mouvements des chromosomes dans les cellules vivantes, que nous avons pu retracer avec les meilleures cadences de la littérature. Ces résultats nous ont ensuite permis d'explorer les mécanismes physiques à l'origine des fluctuations spatiales des chromosomes, et de montrer que les modèles de physique des polymères génériques peuvent être utilisés pour extraire des informations quantitatives décrivant l'organisation et la dynamique spatiale du génome.

L'interférence à l'ARN (RNAi) est un mécanisme cellulaire connu pour inhiber l'expression de gènes avec une grande spécificité de séquence. Chez la levure Schizosaccharomyces pombe, ce processus induit des modifications de structure de la chromatine et implique une interaction entre un ARN naissant et un petit ARN associé au complexe du RNAi, RITS (RNA-induced Initiation of Transcriptional gene Silencing). RITS cible les régions répétées et non codantes et joue un rôle essentiel dans l'intégrité de l'hétérochromatine de ces sites génomiques. Une étude a mis en évidence la présence de la sous-unité Argonaute 1 du complexe RITS, ainsi qu'une marque de l'hétérochromatine, la méthylation de la lysine 9 de l'histone H3 (H3K9me), au niveau de la chromatine de deux gènes méiotiques, mei4 et ssm4. Ceci suggérait une nouvelle fonction du RNAi dans la différenciation sexuelle. Au cours de ma thèse, j'ai montré que la protéine de liaison à l'ARN Mmi1 (Meiotic mRNA interception protein 1), permet à RITS de s'associer spécifiquement à la chromatine et à l'ARN messager de ces gènes méiotiques. La protéine Mmi1 orchestre une répression post-transcriptionnelle de gènes méiotiques spécifiques, une activité de " silencing " essentielle au contrôle de la différenciation sexuelle. Nous avons mené une analyse de l'ensemble du transcriptome dans une souche déficiente pour Mmi1, ce qui nous a conduits à l'identification de nouveaux ARNm méiotiques ciblés directement par Mmi1 et le RNAi. Curieusement, la chromatine des gènes méiotiques correspondants ne présente pas systématiquement la marque épigénétique répressive H3K9me, ce qui suggère que le RNAi pourrait réprimer certains gènes codants seulement au niveau post-transcriptionnel. En parallèle, en combinant des techniques de génétique, de biologie moléculaire et de physiologie cellulaire, nous mettons en évidence un probable rôle direct du RNAi dans l'inhibition de la différenciation sexuelle. Nous proposons que le RNAi pourrait coopérer avec Mmi1 pour bloquer de manière efficace une partie du programme transcriptionnel méiotique durant le cycle végétatif. Cette régulation serait essentielle pour l'activation appropriée de ce programme au cours de la progression de la différenciation sexuelle.

Les pucerons sont des hémiptères ravageurs des cultures agronomiques particulièrement adaptés à leur environnement. Acyrthosiphon pisum (le puceron du pois) présente un cycle de vie basé sur l’alternance d’une reproduction sexuée ou asexuée en réponse à la photopériode. Ils présentent ainsi un polyphénisme de reproduction aboutissant à la formation de trois phénotypes distincts : femelles asexuées, femelles sexuées, et mâles. Ces derniers étant obtenus par élimination d’un chromosome X, A. pisum est une espèce hétérogamétique mâle présentant un système chromosomique XX chez les femelles et X0 chez les mâles. Le déséquilibre du nombre de chromosome X entre mâles et femelles engendré par cette hétérogamétie nécessite chez certains organismes d’être corrigé par des mécanismes de compensation de dose. Les polyphénismes et compensation de dose impliquent chez d’autres organismes des régulations transcriptionnelles notamment régulées par l’accessibilité de la chromatine.Ma thèse vise ainsi à étudier le polyphénisme de reproduction et la compensation de dose des pucerons sous l’angle d’analyses bio-informatiques de données d’expression des gènes (RNA-seq) et d’accessibilité de la chromatine (FAIRE-seq) dans le but de caractériser l’impact des mécanismes épigénétiques dans ces deux processus biologiques fondamentaux du cycle de vie des pucerons. Les résultats développés dans ma thèse ont permis de montrer d’une part la présence d’une compensation de dose chez le puceron du pois au niveau transcriptomique, supportée par une accessibilité accrue de la chromatine de l’unique X des / Aphids are hemipterous crops pests that are particularly adapted to their environment. Acyrthosiphon pisum (pea aphid) displays a life cycle based on the alternation of sexual or asexual reproduction in response to photoperiod. They thus exhibit a reproductive polyphenism resulting in the formation of three distinct phenotypes: asexual females, sexual females, and males. The latter being obtained by elimination of an X chromosome, A. pisum is a male heterogametic species with a XX chromosomal system in females and X0 in males. The X chromosome number between males and females caused by this heterogamy requires in some organisms to be corrected by dosage compensation mechanisms. Polyphenisms and dosage compensation both involve in other organisms transcriptional regulations that are notably regulated by the chromatin accessibility regulations. My thesis aims to study the reproductive polyphenism and dosage compensation in aphids in the context of bioinformatic analyzes of gene expressioThe results developed in my thesis have shown, on one hand, the presence of dose compensation in pea aphid at the transcriptomic level, which is supported by increased chromatin accessibility of the males’ single X in somatic cells. On the other hand, specific sites of chromatin opening between sexual and asexual embryos seem to participate in the definition of their reproduction mode by modulating the expression of certain genes and by allowing the fixation of transcription factors. Their analysis shows the involvement of ecdysone as a new hormonal pathway that may trigger sexual reproducti

La spermatogenèse, processus de production des gamètes mâles, représente un modèle physiologique pertinent pour l'étude de la dynamique de la chromatine. En effet, la chromatine de type somatique subit un remodelage drastique en fin de spermatogenèse, lors des étapes post-méiotiques. La chromatine, organisée en nucléosomes, est restructurée par enlèvement massif des histones qui sont remplacées par des petites protéines basiques spécifiques des spermatozoïdes, les protamines. Les mécanismes moléculaires responsables de cette transition structurale de la chromatine sont encore mal connus et constituent le champ d'investigation de notre laboratoire. D'autre part, la programmation de l'expression des gènes doit être finement régulée au cours de la spermatogenèse, afin de permettre l'expression des facteurs qui guideront les transitions structurales de la chromatine en post-méiose. Les marques épigénétiques mises en œuvre pour déterminer le statut d'expression des gènes sont encore mal documentées. Enfin, après fécondation de l'ovocyte par le spermatozoïde, le génome mâle subit à nouveau une restructuration visant à inverser le processus et à rendre la chromatine de type somatique, tout en prenant en compte les informations épigénétiques amenées par le spermatozoïde. Les évènements chromatiniens visant à reprogrammer le génome mâle après fécondation sont eux aussi peu connus. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à décrypter l'action de nouveaux acteurs épigénétiques, tels que des variants d'histones et des modifications post-traductionelles des histones, dans le cadre de la spermatogenèse chez la souris. Je démontre leurs implications lors du remplacement massif des histones en post-méiose, mais également vis-à-vis de la régulation de l'expression des gènes, ainsi que lors du développement embryonnaire précoce après fécondation. / The process of male gametogenesis, called spermatogenesis, represents a relevant physiological model to study chromatin dynamics. Indeed, a drastic chromatin remodeling occurs during the postmeiotic steps of spermatogenesis. The nucleosomal-based chromatin is restructured by massive eviction of histone and subsequent replacement by sperm small basic proteins, the protamines. Molecular mechanisms involved during this structural transition of chromatin are obscure, and constitute the area of investigation of our lab. On the other hand, gene expression program has to be tightly regulated during spermatogenesis, to allow expression of factors that will guide postmeiotic chromatin structural transitions. Implemented epigenetic marks which determined this gene expression program are poorly documented. Finally, the male genome undergoes a new chromatin restructuration after fertilization by an inverted process that lead to a somatic chromatin, while taking into account epigenetic information carried by the spermatozoa. Chromatin events involved in male genome reprogramming after fertilization are also poorly documented. During my PhD thesis, I have been interested in deciphering the role of new epigenetic actors in the context of murine spermatogenesis, as histone variants and histones post-translational modifications. I reveal their involvement in the massive postmeiotic histone replacement, for the regulation of gene expression, and in the early embryonic development.

L’Integrase du VIH est une ADN recombinase catalysant deux réactions qui permettent l'intégration de l'ADN viral dans l'ADN hôte. L’intégrase du VIH comprend 3 domaines : N-terminal impliqué dans la réaction de « 3' processing » et le transfert de brin, le domaine catalytique contenant le site actif et le domaine C-terminal liant l'ADN non-spécifiquement (CTD). Des recherches récentes mettent en évidence l'importance du CTD dans la liaison avec d'autres protéines virales comme la transcriptase inverse. Le but de la thèse était de comprendre les rôles et l'importance du domaine C-terminal de l’intégrase dans deux contextes : l'intégration dans la chromatine et la coévolution, avec l'objectif de comprendre le rôle de la multimerisation dans la fonction de l’intégrase. Globalement, les résultats de mon projet indiquent que l'IN-CTD joue un rôle important, en contribuant à la formation de multimères d'ordre supérieur importants pour la fonction de l’IN. / HIV Integrase is a DNA recombinase that catalyzes two endonucleolytic reactions that allow the viral DNA integration into host DNA for replication and subsequent viral protein production. HIV Integrase consists of 3 structural and functional domains: The N-terminal zinc domain involved in 3’ processing and strand transfer, the catalytic core domain which contains the active site, and the C-terminal domain that binds DNA non- specifically. Recent research highlights the importance of the CTD in binding with other viral proteins such as Reverse Transcriptase. The aim of the thesis was to understand the roles and importance of the C-terminal domain of HIV-1 Integrase in two contexts: chromatin integration, and co-evolution, with the overall purpose of understanding the role of multimerization in IN function. Overall, results from my project indicate that the IN-CTD plays an important role, by contributing to the formation of higher order multimers that are important for IN functionality.

Une fraction non négligeable de protéines qui contrôlent la dynamique de la chromatine et la transcription est conservée au cours de l'évolution chez les eucaryotes. Ces protéines se retrouvent dérégulées dans de nombreuses maladies, dont les cancers. Dans cette étude, nous avons exploité la purification de deux protéines associées à la chromatine pour étudier de nouveaux acteurs impliqués dans la réduction au silence (ou silencing) de la transcription au sein de l'hétérochromatine et/ou de l'euchromatine chez la levure Schizosaccharomyces pombe, un modèle de référence pour la biologie de la chromatine.Mmi1 est un facteur de liaison à l'ARN capable de guider la formation d'hétérochromatine facultative sur des gènes méiotiques. Parmi les protéines partenaires de Mmi1, nous nous sommes intéressés à Ccr4-Not, un complexe multifonctionnel, conservé de la levure à l'Homme, important pour la maturation de l'extrémité 3' des ARNs et pour le contrôle de l'expression des gènes. Nos travaux montrent que Ccr4-Not est également nécessaire pour le dépôt de la marque H3K9 méthylée aux gènes cibles de Mmi1, ainsi que pour le silencing de la transcription au sein de l'hétérochromatine constitutive, indépendamment de Mmi1.En parallèle, nous avons étudié deux nouveaux partenaires potentiels de RITS (RNA-Induced Transcriptional Silencing), un complexe nécessaire à la formation de l'hétérochromatine et l'inactivation de gène. Ces partenaires agiraient à l'interface entre la régulation de la chromatine et de la transcription. Le premier partenaire est l'histone chaperonne Spt6. Une caractérisation initiale entreprise sur Spt6 a montré son rôle crucial dans le silencing des gènes à l'hétérochromatine constitutive et facultative. Le second partenaire est Abo1, une histone chaperonne putative et homologue à la protéine humaine ATAD2, une protéine exprimée dans de nombreuses tumeurs et considérée comme une cible prometteuse pour le traitement de certains cancers, bien qu'à ce jour il n'y ait que peu d'information disponible sur sa fonction moléculaire. Nous avons dans un premier temps montré qu'Abo1 est nécessaire pour le silencing de la transcription au sein de l'hétérochromatine constitutive. Cependant, l'analyse du transcriptome des cellules abo1Δ a montré qu'Abo1 est également nécessaire au silencing transcriptionel de nombreux gènes codant et non-codant localisés dans l'euchromatine. Par la suite, nous avons purifié Abo1 et identifié par spectrométrie de masse le réseau des protéines qui lui est associé. Cette approche protéomique a montré qu'Abo1 est connectée à de nombreuses protéines impliquées dans le contrôle de la transcription, comme des histones chaperonnes et des complexes de remodelage ATP-dépendant de la chromatine. Enfin, nous avons montré que le défaut de croissance sévère observé dans les cellules abo1Δ est complètement rétabli par l'expression de ATAD2 humain. Ce dernier résultat indique que la caractérisation fonctionnelle d'Abo1, entreprise dans la levure, a le potentiel de fournir des informations importantes sur la fonction moléculaire non seulement d'Abo1, mais aussi d'ATAD2 et de son lien avec les cancers.En résumé, nos résultats permettent une meilleure compréhension de la fonction de trois acteurs impliqués dans le silencing de la transcription chez la levure fissipare. De plus, la caractérisation plus approfondie d'Abo1 pourrait grandement contribuer à élucider la fonction d'ATAD2 et de son rôle dans les cancers. / A sizeable fraction of proteins controlling chromatin dynamics and transcription are conserved throughout eukaryotes and are deregulated in many diseases, including cancer. In this study, we exploited the purification of two chromatin-associated proteins to characterize new actors in the context of euchromatic and/or heterochromatic gene silencing in Schizosaccharomyces pombe, a reference model for the biology of chromatin.Mmi1 is an RNA binding factor that can guide the formation of facultative heterochromatin assembly at meiotic genes. Among new proteins interacting with Mmi1, we examined the function of Ccr4-Not, which is a conserved multifunctional complex processing 3'ends of RNAs and regulating gene expression. We found that Ccr4-Not is also required for the deposition of H3K9 methylation mark at Mmi1 target genes and for gene silencing in a Mmi1-independent manner at constitutive heterochromatin.In parallel, we studied two new potential partners of RITS (RNA-Induced Transcriptional Silencing), a complex required for heterochromatin formation and gene silencing. Both partners are believed to act at the interface between chromatin and transcription regulation. The first one is the histone chaperone Spt6. An initial functional characterization conducted on this protein showed its implication in gene silencing, both at constitutive and facultative heterochromatin. The second one is Abo1, a putative histone chaperone which is homologue to human ATAD2 protein, a male germ factor ectopically expressed in many tumors and considered as a promising target for cancer therapy, although little is known about its molecular function. We first showed that Abo1 is necessary for proper heterochromatin gene silencing at constitutive heterochromatin. However, transcriptomic analysis of abo1∆ cells further extended Abo1's function in gene silencing to protein-coding and non-coding regions within euchromatin. In addition, we purified Abo1 and identified by mass spectrometry the network of its associated proteins. This proteomic approach showed that Abo1 is connected to several chromatin- and transcription-linked proteins, such as histone chaperones and ATP-dependent chromatin remodeling complexes. Finally, we demonstrated that the severe growth defect observed in abo1Δ is completely rescued by the expression of human ATAD2. This later finding indicates that the functional characterization of Abo1 in yeast has the potential to provide important insights into the molecular function not only of Abo1, but also of the cancer linked ATAD2 protein.Altogether, our results permitted a better understanding of three actors involved in chromatin-based gene silencing in fission yeast. In addition, a further characterization of Abo1 may contribute elucidating the function of ATAD2 and its role in cancer.

Chez les organismes complexes, comme les mammifères, les séquences de régulation génomique, dispersées sur les chromosomes, peuvent interagir à l'intérieur de l'espace nucléaire pour effectuer des actions coordonnées de régulations géniques. La méthylation de l'ADN et les modifications post-traductionnelles des histones, en combinaison avec des séquences de régulation, des facteurs protéiques et des ARNs non codants, conduisent à une organisation supérieure de la chromatine spécifique du type cellulaire. Cependant, l'organisation et la dynamique de la chromatine in vivo à l'échelle supérieure à celle du nucléosome reste encore largement méconnues. L'objectif général des travaux de notre équipe est d'élucider l'organisation de la chromatine à l'échelle supranucléosomale et sa dynamique in vivo, dans différents contextes physiologiques ou pathologiques, afin de comprendre leurs participations au contrôle et à la coordination de l'expression des gènes chez les mammifères. Notre hypothèse de travail est que certains compartiments nucléaires permettent un confinement de contacts chromatiniens spécifiques facilitant les régulations génomiques. L'objectif principal de mon travail de thèse était de développer une nouvelle méthode, simple et directe, permettant de cartographier et d'analyser les régions du génome murin qui sont associées aux compartiments nucléaires importants pour la régulation de l'expression des gènes (lamine nucléaire, les nucléoles, usines à transcription ou corps de Cajal). Le principe de notre méthode repose sur des traitements à haut sel de noyaux cellulaires transcriptionnellement actifs. Des séquençages à haut-débit permettent ensuite d'identifier les régions génomiques retenues dans les complexes nucléaires ainsi rendus d'insolubles. Elle a donc été appelée HRS-Seq : High-salt Recovered Sequences-sequencing (séquençage de séquences récupérées à haut-sel). Mon programme de travail s'est déroulé en 4 étapes distinctes : 1- la mise en œuvre et l'amélioration de la partie expérimentale (test HRS), 2- l'adaptation des techniques de séquençage à haut-débit à notre méthode (collaboration avec L. Journot, H. Parrinello, E. Dubois), 3 – l'application d'une analyse statistiques adéquate afin d'identifier les HRS (collaboration avec C. Reynes et R. Sabatier, statisticiens) et 4- l'analyse bio-informatique de ces régions destinée à les cartographier et à les caractériser (collaboration avec J. Mozziconacci et A. Cournac).Dans un premier temps, nous avons utilisé la méthode HRS-seq sur des noyaux de cellules de foie de souris. L'analyse bioinformatique des HRS nous a permis de réaliser la toute première cartographie de ces régions chez la souris et de découvrir leurs principales caractéristiques. Les régions HRS peuvent être classées en deux catégories distinctes : Les HRS riches en AT sont fortement associées à la lamine nucléaire, tandis que celles riches en GC sont associées aux régions géniques. La présence exceptionnelle, parmi cette dernière catégorie, des gènes codant pour les protéines d'histones, indique que le test HRS permet la rétention des Corps des Loci d'Histones (HLB – Histone Locus Body), un type spécifique de corps de Cajal. De plus, grâce à une analyse croisée avec des données de Hi-C disponibles dans la littérature, nous avons pu montrer que les HRS présentent entre-elles une haute probabilité de contact dans l'espace tridimensionnel du noyau, et qu'elles sont fortement enrichies en certaines séquences répétées (gènes des ARNt). L'ensemble de ces résultats nous permet de valider expérimentalement notre méthode. Dans un second temps, nous avons appliqué cette méthode à 3 autres types cellulaires : des cellules souches embryonnaires, des cellules progénitrices neurales et des neurones (collaboration avec T. Bouschet). Le but de ce travail est de déterminer comment les régions HRS évoluent au cours de la différentiation cellulaire. Les analyses statistiques et bioinformatiques sont en cours. / In complex organisms like mammals, regulatory sequences, dispersed on the chromosomes, can interact together within the nuclear space to tightly coordinate gene expression. DNA methylation and post-translational histone modifications combine with regulatory sequences, proteic factors and non-coding RNA, to provide cell-type specific patterns of higher-order chromatin organization. However, the in vivo organization of the mammalian chromatin beyond the simple nucleosomal array remains largely enigmatic. The general objective of our group is to elucidate the in vivo organization and dynamic of the chromatin at the supranucleosomal scale in diverse physiological and pathological contexts, in order to better understand how they are involved in the maintenance and coordination of gene expression in mammals. Our working hypothesis is that some nuclear compartments are confining specific chromatin contacts in order to facilitate genomic regulations. The principal objective of my thesis was to develop a novel straightforward method to map and to characterize genomic regions that are associated, in the mouse, with nuclear compartments that are important for gene regulation (nuclear lamina, nucleolus, transcription factories, Cajal bodies). The principle of our method is based on high-salt treatments of transcriptionally active cell nuclei. High-throughput sequencings then allow to identify the genomic regions that are retained in the resulting insoluble nuclear complexes. We thus named this method the HRS-seq (High-salt Recovered Sequences-sequencing). My working program was divided into 4 steps: 1- the improvement of the experimental procedure (HRS assay), 2- the adaptation of the NGS techniques to our method (collaboration with L. Journot, H. Parrinello, E. Dubois), 3- the use of an adequate statistical analysis in order to identify the HRS (Collaboration with C. Reynes and R. Sabatier, statisticians), 4- the bioinformatics analysis of these regions in order to map and to characterize them (collaboration with J. Mozziconacci and A. Cournac). We first used the HRS-seq method on mouse liver cells. The bioinformatics analysis allowed us to obtain the first global profiling of HRS in the mouse and to discover their essential characteristics. The HRS can be classified into two categories: the AT-rich HRS are linked to lamina associated domains, while GC-rich HRS are strongly associated to genes. The presence of histone genes amongst this latter category suggests that the Histone Locus Bodies (HLBs), a specific type of Cajal's body, is retained in the HRS assay. Furthermore, thanks to a cross-analysis with Hi-C data available in international databases, we have shown that the HRS display a high contact probability in the tri-dimensional space of the nucleus and that they are highly enriched in some specific repeat sequences (tRNA genes). Globally, these results allow us to validate the experimental approach used in the HRS-seq method. In a second time, we have applied this method to 3 other cell types: mouse embryonic stem cells, neural progenitor cells and neurons (collaboration with T. Bouschet). The aim of this work is to determine how the HRS regions are regulated during cell differentiation. Statistical and bio-informatics analyses are in progress.

L'expression des gènes est finement régulée dans la cellule et soumise à de multiples contrôles-qualité. Cette régulation intervient à différents niveaux, de façon à garantir une synthèse efficace des produits fonctionnels de l'expression génique, et pour assurer une adaptation à un changement environnemental. Notamment, les régulations transcriptionnelles sont cruciales pour contrôler la cinétique et le niveau d'expression des gènes. La transcription pervasive est une transcription généralisée non-codante et instable qui fut révélée chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Bien que son potentiel régulateur ait été démontré de façon ponctuelle, la question de sa fonctionnalité globale restait ouverte. Lors de ma thèse, j'ai pu montrer l'existence de phénomènes multiples d'interférence transcriptionnelle liés à la transcription pervasive, pour co-réguler un ensemble de gènes entre la phase exponentielle et la quiescence. En effet, la transcription non-codante en antisens des gènes concernés conduit à leur répression, dans des conditions où ils ne doivent pas être exprimés. Le mécanisme de répression fait intervenir des modifications de la chromatine. La levure bourgeonnante, dépourvue de la machinerie d'ARN interférence, présente donc un système fin de régulation de l'expression génique utilisant la transcription pervasive. / In the cell, gene expression is finely tuned and is submitted to different quality-controls. Gene are regulated at different expression levels in order to guarantee a proper synthesis of functional products, and to ensure an optimal adaptation to environmental changes. In particular, transcriptional regulations are critical for gene expression level and kinetics.Pervasive transcription, defined as a generalized non-coding and unstable transcription, was discovered in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Although its regulatory potential was punctually shown, the question of its global functionality still remained. During my PhD, I could show the existence of numerous transcriptional interference mechanisms involved in the co-regulation of a group of genes between exponential phase and quiescence. Indeed, non-coding transcription in antisense to genes promoter leads to its repression in conditions where they have to be switched off. The repression mechanism is allowed by chromatin modifications.Hence, budding yeast that lacks RNA interference machinery has developed a fine regulation system using pervasive transcription.