La progression dans le cycle cellulaire est gouvernée par l’activation séquentielle d’une série de complexes cycline/CDK. La CDK4 initie le passage du point de restriction (point R, à partir duquel l’achèvement du cycle cellulaire devient indépendant des facteurs extracellulaires) en phosphorylant les protéines « antioncogéniques » de la famille pRb. Dans les thyrocytes de chien en culture primaire, l’AMPc (TSH ou forskoline) induit la prolifération et la différenciation alors que la voie mitogénique des facteurs de croissance (l’EGF, par exemple) est associée à une dédifférenciation. Dans ce modèle physiologiquement relevant, la stimulation mitogénique par l’AMPc diffère des cascades des facteurs de croissance puisqu'elle n’induit pas les cyclines D mais au contraire augmente l’accumulation de l’inhibiteur de CDK p27 kip1. Le contrôle positif du cycle cellulaire par l’AMPc requiert néanmoins l’activité de la CDK4. L’AMPc stimule l’assemblage des complexes cycline D3-CDK4 ainsi que leur translocation nucléaire associée à leur liaison à p27. Notre but était d’élucider les différents mécanismes menant au passage du point de restriction dans les cellules épithéliales thyroïdiennes stimulées par l’AMPc ou les facteurs de croissance. Dans ce travail, nous montrons que l’arrêt de la stimulation des thyrocytes de chien par l’AMPc entraîne une diminution rapide de la phosphorylation de pRb et de l’activité de la CDK4 sans affecter la formation des complexes cycline D3-CDK4-p27. Par une approche utilisant le haut pouvoir de résolution de l’électrophorèse bidimensionnelle, nous avons identifié la phosphorylation activatrice de la CDK4 comme cible du contrôle par l’AMPc du passage du point de restriction. Ceci constitue un premier exemple d’une régulation de la phosphorylation et de l’activité de la CDK4 indépendante de son association avec une cycline ou un inhibiteur de CDK. Ces résultats contrastent avec l’absence de modulation d’expression, de localisation subcellulaire et d’assemblage des complexes cycline H-CDK7-Mat1, la CAK considérée comme responsable de la phosphorylation activatrice de la CDK4. Ceci suggère que les CAKs régulées activant la CDK4 n’ont pas encore été identifiées. D’autre part, alors que la TSH induit une accumulation de p27, nous montrons à présent que l’expression de la p21 apparentée est augmentée par l’EGF + sérum et réprimée par la TSH. En réponse à l’EGF + sérum ou à la TSH, respectivement, la p21 ou la p27 supportent la localisation nucléaire, la phosphorylation et l’activité de la CDK4. Les « inhibiteurs » de CDK p21 et p27 pourraient donc être utilisés différentiellement comme régulateurs positifs de la CDK4 lors des stimulations des cellules épithéliales thyroïdiennes de chien par la TSH (p27) ou par l’EGF + sérum (p21). Nous avons également montré que les complexes cycline D1-CDK4 et cycline D3-CDK4 phosphorylent pRb sur des sites partiellement différents. Cette nouvelle observation a été reproduite pour des complexes cycline D-CDK4 surexprimés en cellules CHO ainsi que pour des complexes exprimés de manière endogène dans différents types cellulaires. Cette différence de spécificité de substrat entre la cycline D1 et la cycline D3 conduit à différents profils de phosphorylation de pRb dans les thyrocytes de chien stimulés par la TSH ou les facteurs de croissance, ce qui est dû à l’utilisation préférentielle de la cycline D3 dans les thyrocytes stimulés par la TSH alors que les facteurs de croissance induisent surtout la cycline D1. Comme différentes fonctions de pRb sont régulées par phosphorylation sur différents résidus, ce résultat indique que les complexes cycline D1-CDK et cycline D3-CDK pourraient affecter de manière partiellement différente la fonction de cette protéine. Enfin, nous avons comparé les stimulations mitogéniques par la TSH ou l’EGF + sérum dans les thyrocytes humains normaux en culture primaire. En accord avec leurs modulations différentes, la cycline D3 et la cycline D1 sont utilisées différentiellement dans les voies mitogéniques stimulées par la TSH ou l’EGF + sérum respectivement. De plus, ce système nous a permis de confirmer la régulation de l’activité de la CDK4 au niveau de sa phosphorylation activatrice comme mécanisme déterminant de la réponse mitogénique.

La capacité de régénération des foies de mammifères est considérable. Suite à une hépatectomie partielle, les hépatocytes entrent de façon synchrone dans un état de prolifération dans lequel ils quittent simultanément la phase G0 pour entrer en phase G1. Nous nous sommes intéressés aux changements épigénétiques et transcriptionnels qui surviennent durant ce processus. Pour ce faire, nous avons généré des données de ChIP-seq pour différents temps suivant cette chirurgie pour : - la polymérase II (pol II), - la polymérase III (pol III), - les marqueurs épigénétiques H3K4me3 et H3K36me3, - ainsi que le cofacteur de transcription HCF-1. Ces données nous ont permis de suivre et d’explorer les modifications dans la transcription et les changements à travers le génome durant la régénération hépatique. La chromatine a été préparée à partir de huit points dans le temps différents suivant l'hépatectomie partielle (1h, 10h, 20h, 28h, 36h, 44h, 48h et 60h). Les échantillons ont été séquencés avec la technologie dite "paired-end" (chaque fragment donne lieu à deux lectures de 50 ou 100 nucléotides, une pour chaque bout) permettant la localisation précise et la longueur exacte de chaque fragment séquencé sur le génome. En moyenne, 225 millions de séquences ont été obtenues pour chaque échantillon, puis cartographiées sur le génome murin (C57BL6/J, assemblage MGSCv37/mm9, juillet 2007). De façon consistante avec une synchronisation robuste du cycle de division cellulaire, les patrons de transcription des gènes du cycle cellulaire (par exemple, les cdks et les cyclines) révèlent un état actif ou inactif bien défini qui corrèle avec l'activité attendue du gène. Nous avons effectué une première analyse globale de l'occupation par la pol II à travers les différents points dans le temps et avons identifié 9 423 gènes montrant un changement significatif dans la fixation de la polymérase au promoteur. En groupant les gènes ayant un profil similaire, nous avons remarqué une concordance significative entre le point dans le temps du cycle cellulaire pendant lequel la pol II est présente de façon maximale au promoteur des gènes et la fonction qui leur est reliée. Nous continuons d’explorer gène par gène, les variations au niveau des marqueurs épigénétiques, en fonction du profil de fixation de la pol II. Aucune analyse n’a cependant encore débuté en ce qui concerne la pol III et le facteur de transcription HCF-1. L'analyse continue de la transcription des gènes du cycle de division cellulaire durant ce processus de régénération hépatique vous sera présentée.

Résumé : Le nucléole est considéré comme étant une « usine » à produire des ribosomes. Cette production est la fonction la plus énergivore de la cellule. Elle met en jeu les trois ARN polymérases et représente 80% de l’activité de transcription au sein d’une cellule. Les trois quarts de cette activité de transcription correspondent à la synthèse des ARNr par l’ARN polymérase I (ARNPI). Ainsi mieux comprendre les mécanismes cellulaires se déroulant à l’intérieur de ce compartiment permettra le développement de nouveaux traitements contre le cancer. La synthèse d’ARNr par l’ARNPI est régulée à trois niveaux : l’initiation de la transcription, l’élongation et le nombre de gènes de l’ARNr en transcription. La plupart des travaux qui se sont intéressés à ces niveaux de régulation ont été réalisés avec des cellules en phase exponentielle de croissance. Au cours de mes travaux, je me suis attardé sur la régulation de la transcription par l’ARNPI au cours de la phase G1 du cycle cellulaire et au début de la phase S. Ainsi mes résultats ont montré que si la chromatine des gènes de l’ARNr est essentiellement dépourvue de nucléosomes, la régulation de l’ARNPI diffère dans des cellules en G1 et au début de la phase S. J’ai pu de ce fait observer qu’en G1, la transcription de l’ARNPI se concentre sur un nombre réduit de gènes en transcription. Dans des cellules arrêtées au début de la phase S avec de l’hydroxyurée, la transcription de l’ARNPI est perturbée par un défaut de maturation de l’ARNR. Fort de ces résultats sur la nature des gènes ribosomaux en phase G1, je me suis attardé à la réparation de ces gènes lors de cette phase. Alors que dans des cellules en phase exponentielle de croissance irradiées avec des UVC, la chromatine des gènes de l’ARNr se ferme ; je n’ai pas observé la formation de nucléosomes suite à l’irradiation de cellules synchronisée en G1. Mes résultats montrent également que la réparation est plus efficace. Parallèlement, j’ai exploré l’assemblage du complexe de réparation par excision de nucléotides. Toutefois, les résultats obtenus sont peu concluants. / Abstract : The nucleolus is thought to be a “factory” involve in the production of ribosomes. This production is the most energetically consuming process in the cell. The three RNA polymerases are involved and this represents 80% of the total transcription activity of the cell. Three quarters of this transcriptional activity correspond to the synthesis of rRNA by the RNA polymerase I (RNAPI). So a better understanding of the cellular mechanisms taking place in this compartment may help for the development of new drugs against cancer. The synthesis of rRNA by RNAPI is regulated at three levels: initiation of transcription, elongation and the number of rRNA genes in transcription. Most of the works that characterized those levels of regulation were done in exponentially growing cells. During my work, I studied the regulation of RNAPI during the G1 phase of the cell cycle and during the early S phase. So my results have shown that if the chromatin of the rRNA genes mostly depleted of nucleosomes, the regulation of the RNAPI differs in cells in G1 and early S phase. I could observe that in G1, RNAPI transcription concentrates on a reduced number of transcribed rRNA genes. In cells arrested in early S phase with hydroxyurea, RNAPI transcription is disrupted by a defect in rRNA processing. With this results on the nature of the ribosomal genes in G1, I started the analysis of the DNA repair of those genes during this phase of the cell cycle. In UVC irradiated exponentially growing cells, the rRNA genes are closing. But in cells synchronized in G1, I could not observe the deposition of nucleosomes after UVC irradiation. Moreover, my results show an increase repair of the locus. In parallel, I have explored the assembly of the complex of nucleotide excision repair. However, the results were not conclusive.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

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Le cancer, première cause de mortalité dans les pays développés, est une maladie aux origines diverses, caractérisée par une prolifération anarchique de cellules anormales. Celle-ci est principalement causée par un déréglement du cycle cellulaire, qui assure en temps normal le renouvellement des cellules de l?organisme. De nombreuses thérapies sont actuellement utilisées afin de lutter contre cette maladie, mais leurs effets secondaires importants incitent à développer de nouveaux composés antitumoraux. Parmi ceux-ci, les dérivés de thiazolidinones apparaissent comme particulièrement intéressants, notamment du fait de la variété des cibles qu?ils semblent pouvoir atteindre. Nous avons donc réalisé la conception, la synthèse et l?évaluation biologique de nouvelles séries de 2-iminothiazolidinones fonctionnalisées, à partir de composés hétérocycliques dont nous avons l?expérience au laboratoire (thiophène, sélénophène, thiazole), mais aussi de nouveaux précurseurs dont nous avons mis au point la synthèse au cours de nos travaux. La détermination du potentiel antiprolifératif de ces composés a permis d'isoler plusieurs structures prometteuses, présentant des IC50 de l?ordre du micromolaire sur les lignées cellulaires étudiées, et dont l'activité pourrait être liée à une capacité inhibitrice des phosphatases CDC25, principales régulatrices de la progression du cycle cellulaire / Cancer, which is the first cause of death care in developed countries, is a disease from various origins, and characterized by an uncontrolled proliferation of abnormal cells. This proliferation is mainly caused by a deregulation of the cell cycle, which usually provides the renewal of the organism cells. Many treatments are currently used to fight this disease, but showing important adverse effects. For this reason, the development of new antitumor compounds appears as a major challenge in medicinal chemistry. Among the investigated compounds, thiazolidinone derivatives appear as particularly interesting, especially due to the variety of targets they are described to interact with.Thus, we performed the design, synthesis and biological evaluation of new series of variously functionalized 2-iminothiazolidinones, starting from heterocycles already investigated in the laboratory (thiophene, selenophene, thiazole), but also from new precursors developed during our investigations. Determination of the antiproliferative activity of those compounds allowed to isolate some promising structures, showing IC50 values in micromolar range on investigated cell lines, maybe due to the inhibition of CDC25 phosphatases, which are responsible of the cell cycle regulation

La O-GlcNAc est une glycosylation dynamique, résidente du cytosol et du noyau, participant à la régulation de processus biologiques tels que le cycle cellulaire et l'embryogenèse. Nos travaux ont porté dans un premier temps sur le contrôle par la O-GlcNAc de la reprise méiotique de l'ovocyte deXenopus laevis, processus analogue à la transition G2/M du cycle cellulaire. Cette transition G2/M est caractérisée par l'activation simultanée du M-phase Promoting Factor, facteur universel d'entrée en phase M et de la voie MAPK-Erk2, et par une augmentation du niveau de O-GlcNAc. Nous avons démontré que cette augmentation de O-GlcNAc était primordiale pour la reprise méiotique ovocytaire puisque l'inhibition de l'OGT, l'enzyme transférant le résidu de GlcNAc, empêche la transition G2/M de l'ovocyte alors que sa surexpression accélère ce phénomène. Nous avons identifié 24 protéines dont le niveau de O-GlcNAc augmente au cours de la reprise méiotique dont des protéines du cytosquelette, la kinase erk2, la phosphatase PP2A, des enzymes de la glycolyse et des protéines ribosomales. Nous avons également entrepris l'étude des variations de O-GlcNAc, d'OGT et d'UDP-GlcNAc au cours de l'ovogenèse et de l'embryogenèse précoce chez Xenopus laevis et avons montré que la dynamique de la O-GlcNAc était complexe tout au long de ces deux processus. Notamment, nous avons observé une diminution drastique et transitoire de la O-GlcNAc au début de la gastrulation suggérant une implication de la glycosylation dans les phénomènes de migration cellulaire caractéristiques de cette étape du développement mettant en place les trois feuillets embryonnaires à l'origine de tous les tissus de l'adulte. / O-GlcNAc is a dynamic and reversible post-translational modification found within the cytosol and the nucleus that take part in the regulation of many cellular processes among which cell cycle and embryogenesis. First, our works have focused on the study of O-GlcNAc implication in the control of Xenopus laevis oocyte meiotic resumption, a process analogous to the G2/M transition of the cell cycle. This G2/M transition is characterized by the simultaneous activation of the M-phase Promoting Factor, the universal regulator of the M-Phase entry and of the MAPK-Erk2 pathway but also by a sudden increase in the oocyte O-GlcNAc content. We have demonstrated that this O-GlcNAc increase was essential for meiotic resumption since the inhibition of OGT, the enzyme transferring the O-GlcNAc, prevents the oocyte G2/M transition whereas OGT overexpression accelerates this process. We identified 24 proteins that O-GlcNAc modification increases during meiotic resumption among which cytoskeletal proteins, the kinase erk2, the phosphatase PP2A, several glycolysis enzymes and sorne ribosomal proteins. Second, we have undertaken the study of O-GlcNAc, OGT and UDP-GlcNAc variations during the oogenesis and the early development of Xenopus laevis and we showed that the O-GlcNAc dynamism is intricate from the Xenopus oogenesis to embryogenesis. ln particular, we observed a drastic and transitory O-GlcNAc decrease at the onset of gastrulation, suggesting a role for O-GlcNAc in the regulation of cell migration characteristic of this stage of development since it permits the generation of the three germ layers, precursors ofthe whole adult tissues.

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