La famille Tead de facteurs de transcription reconnaît l'élément MCAT trouvé dans le promoteur de gènes spécifiques au muscle. L'analyse génétique de leur fonction dans la différenciation musculaire a révélé difficile en raison de la redondance susceptible parmi les membres de la famille. Dans cette étude, nous avons utilisé le silencing siRNA médiation pour aborder le rôle des facteurs TEAD dans la différenciation des myoblastes primaire.Contrairement aux cellules C2C12 où Tead4 joue un rôle essentiel, son silence dans les myoblastes primaires a eu peu d'effet sur leur différenciation. Silence de facteurs individuels TEAD n'a eu aucun effet significatif sur la différenciation des myoblastes primaires, alorsque le silençage combinatoire a conduit à l'inhibition de leur différenciation indiquant laredondance parmi ces facteurs. Dans les cellules C2C12 aussi, combinatoire silençageTead eu des effets beaucoup plus puissants que de faire taire Tead4 seule indiquant une contribution des autres Teads dans ce processus. En intégrant Tead1 et les données Tead4ChIP-Seq avec les données d'ARN-Seq suivante combinatoire Tead1 / 4 silencieux, nous identifions ensembles distincts, mais qui se chevauchent de gènes Tead réglementés dansles deux cellules C2C12 myoblastes et primaires. Nous avons également intégré les / 4 données Tead1 ChIP-seq avec des ensembles de données publiques sur Myog et MYOD1ChIP-Seq et chromatine modifications à identifier une série d'éléments de régulation actifsliés par des facteurs TEAD seul ou avec Myog et MYOD1. Ces données disséquer les fonctions spécifiques et combinatoires de ces facteurs de transcription dans les réseaux derégulation de le differentiation musculaire. / The Tead family of transcription factors recognise the MCAT element found in thepromoters of muscle-specific genes. Genetic analysis of their function in muscledifferentiation has proved elusive likely due to redundancy amongst the family members.We previously used shRNA-mediated silencing to show that loss of Tead4 function resultedin abnormal differentiation characterised by the formation of shortened myotubes. ChIP-chipcoupled to RNA-seq data identified a set of potential target genes that are either activatedor repressed by Tead4 during differentiation. In this study, we have used siRNA-mediatedsilencing to address the role of the Tead factors in primary myoblast differentiation. Incontrast to C2C12 cells where Tead4 plays a critical role, its silencing in primary myoblastshad little effect on their differentiation. Silencing of individual Tead factors had no significanteffect on primary myoblast differentiation, whereas combinatorial silencing led to inhibitionof their differentiation indicating redundancy amongst these factors. In C2C12 cells also,combinatorial Tead silencing had much more potent effects than silencing of Tead4 aloneindicating a contribution of other Teads in this process. By integrating Tead1 and Tead4ChIP-seq data with RNA-seq data following combinatorial Tead1/4 silencing, we identifydistinct but overlapping sets of Tead regulated genes in both C2C12 cells and primarymyoblasts. We also integrated the Tead1/4 ChIP-seq data with public data sets on Myogand Myod1 ChIP-seq and chromatin modifications to identify a series of active regulatoryelements bound by Tead factors alone or together with Myog and Myod1. These datadissect the specific and combinatorial functions of these transcription factors in muscledifferentiation regulatory networks.

Chez les eucaryotes, l’expression des gènes dépend en partie du degré de compaction de la chromatine. La structure chromatinienne est régulée par des marques dites épigénétiques,telles que les modifications post-traductionnelles des protéines structurelles de la chromatine, les histones. Ainsi, la méthylation de la lysine 9 de l’histone H3 (H3K9) sur le promoteur des gènes est essentiellement associée à la répression de la transcription. H3K9 est méthylée par différentes enzymes appelées lysine méthyltransférases (KMTs). L’objectif principal de mon projet de thèse a été de mieux comprendre le rôle de principales KMTs de H3K9, que sontG9a, GLP, Suv39h1 et SETDB1, dans la régulation de l’équilibre entre prolifération et différenciation terminale. Pour cela, j’ai utilisé le modèle de différenciation terminale de cellules du muscle squelettique. En effet, durant la différenciation terminale, les myoblastes arrêtent de proliférer et fusionnent entre eux pour former de longues cellules multi nucléées que sont les myotubes. Ce processus implique, d’une part, l’expression des gènes de différenciation musculaire et, d’autre part, la répression irréversible des gènes associés à la prolifération cellulaire. L’introduction bibliographique de ce travail de thèse est séparée en trois chapitres. Le premier chapitre porte sur la chromatine et ses modifications post-traductionnelles. Le second s’attache à décrire les rôles de la méthylation de H3K9 et, en particulier, des quatre KMTs sur lesquelles j’ai travaillé durant ma thèse : G9a, GLP, SETDB1 et Suv39h1. Dans le troisième chapitre, je présente le modèle de la différenciation terminale du muscle squelettique. Dans la partie "Résultats", je décris deux des principales études que j’ai menées durant ma thèse. La première porte sur les rôles antagonistes de G9a et GLP. La seconde porte sur le rôle de SETDB1 durant la différenciation musculaire. Les résultats que j’ai obtenus sont discutés dans cette partie. Je conclus ce manuscrit en discutant mes résultats de manière plus générale et en proposant des perspectives à long terme. Enfin, une annexe présentera les autres articles de recherche auxquels j’ai participé pendant ma thèse. / In eukaryotes, gene expression partly relies on chromatin compaction degree. Chromatin status is controlled by epigenetic marks, such as histones (chromatin structural proteins) posttranslational modifications. As an example, histone H3 lysine 9 (H3K9) methylation on gene promoters is mainly associated with transcriptional repression. H3K9 is methylated by several enzymes called lysine methyltransferases (KMTs). The aim of my thesis project was to understand the role of the H3K9 KMTs, G9a, GLP, Suv39h1 and SETDB1 in regulating the balance between proliferation and terminal differentiation. For this purpose, I used skeletal muscle terminal differentiation as model. Upon muscle terminal differentiation, myoblasts exit, in an irreversible way, from the cell cycle and under go differentiation where cells fusion and form myotubes. During this process, cell cycle genes are permanently silenced and muscle specific genes are activated. Thesis introduction is divided into three chapters. The first chapter focuses on chromatin and post-translational modifications. The second chapter describes H3K9 methylation characteristics and the role of the four KMTs that I studied during my thesis project: G9a,GLP, Suv39h1 and SETDB1. In the third chapter, the skeletal muscle terminal differentiation model is described in details. Results section reports my two major studies outcomes and their discussion. The first concerns the antagonistic roles of G9a and GLP regarding the muscle terminal differentiation and the second focuses on the role of SETDB1 during muscle differentiation. Finally, I conclude this manuscript by a plainer discussion followed by long term perspectives and an appendix presents other research articles, in which I collaborated during my PhD.

Un concept qui a fait son apparition ces dernières années est l’utilisation de micronutriments comme agents thérapeutiques connus pour leurs propriétés anti-inflammatoires, antioxydantes, cardio-protectrices ou anticancéreuses. Dans notre travail, nous nous sommes intéressés à l’étude des mécanismes d’actions in vivo et in vitro du resvératrol et de deux formulations naturelles, l’une impliquée dans les effets antioxydants (produit « X ») et l’autre (produit « Y ») destinée à corriger les désordres de nature lipidique de sujets présentant un syndrome métabolique. Nous avons caractérisé les effets pro-différenciateurs d’un polyphénol naturel, le resvératrol, sur cellules squelettiques musculaires C2C12 en culture. L’étude a montré que ce polyphénol permet d’induire l’expression de facteurs de la différenciation musculaire (Myogénine, Scrp3) et d’augmenter le taux de la myosine, protéine impliquée dans la contraction musculaire. Enfin, le resvératrol permet de moduler l’expression de microRNA, comme par exemple miR-133b impliqué dans les mécanismes de différenciation musculaire. Les résultats sur le stress oxydant montrent que le produit « X » est capable, à la fois, de moduler de façon modérée l’expression des gènes des défenses anti-radicalaires au niveau du muscle gastrocnémiens (Sirt1, Sod1, Ucp2, Nrf1) mais aussi au niveau des cellules musculaires squelettiques murines C2C12 (Prdx1, Nrf2, Pgc1α) en culture. Les résultats au niveau des gastrocnémiens ont montré également une élévation du potentiel global des défenses anti-radicalaires par dosage KRL. Une diminution du taux de ROS intracellulaires a été observée avec sonde DHE dans les cellules C2C12 en culture. L’étude des mécanismes d’action de « Y » a montré qu’il est capable de moduler de façon modérée l’expression des gènes du métabolisme énergétique (Gs1, Srebp1c, Fabp3, Vlcad, Pparβ) dans les cellules C2C12. Nos résultats montrent également que « Y » induit un effet anti-inflammatoire par la diminution du nombre de lymphocytes sous un régime riche en calorie. Toutefois, « Y » n’est pas un agoniste de PPARα et de PPARγ dans nos conditions. L’ensemble des résultats obtenus au cours de ce travail confirme que les micronutriments sont capables d’induire des effets au niveau génique quoique de façon modérée. Des études à long terme sont nécessaires pour comprendre et confirmer réellement leur impact sur l’organisme / A concept that has emerged in recent years is the use of micronutrients as therapeutic agents known for their anti-inflammatory, antioxidant, cardio-protective or anticarcinogenic proprieties. In this work, we studied the in vivo and in vitro mechanism of action of resveratrol and two natural formulations, one involved in the antioxidant effects (product "X") and the other (product "Y") involved in the correction of lipid disorders in people affected by metabolic syndrome. We characterized the pro-differentiating effect of a natural polyphenol, resveratrol, on C2C12 skeletal muscle cell line. This study showed that this polyphenol can induce the expression of muscle differentiation factors (myogenin, Scrp3) and increases the level of myosin, a protein involved in muscular contraction. Finally, resveratrol can modulate the expression of microRNA, such as miR-133b involved in the muscular differentiation process. Concerning oxidative stress, the results shows that "X" is capable both, to slightly modulate expression of anti-radicalar defense genes in gastrocnemius muscle (SIRT1, SOD1, UCP2, NRF1) but also, in C2C12 murine skeletal muscle cells (PRDX1, NRF2, PGC1α). The results in the gastrocnemius showed a rise of the overall radicalar defense potential by using KRL assay. A decrease of intracellular ROS was observed with the DHE probe in C2C12 cells. The study of "Y" has shown that it is able to slightly modulate the expression of genes involved in energetic metabolism (Gs1, Srebp1c, Fabp3, VLCAD, Pparβ) in C2C12 cells. Our results also shown that "Y" induces an anti-inflammatory effect by reducing the number of lymphocytes in mice fed by a High Fat/ High Sucrose diet. However, "Y" is not an agonist of PPARα and PPARγ in our conditions. The overall results obtained in this work confirms that micronutrients can induce slightly effects on gene expression. Long-term studies are needed to understand and confirm their true impact on organism

La différenciation cellulaire et la spécification des tissus biologiques dépendent en partie de l'établissement de programmes d'expression génétique caractéristiques. Ces programmes sont le résultat de l'interprétation de l'information génomique par des Facteurs de Transcription (TFs) se fixant à des séquences d'ADN spécifiques. Décoder cette information dans les génomes séquencés est donc un enjeu majeur. Dans une première partie, nous étudions l'interaction entre les TFs et leurs sites de fixation sur l'ADN. L'utilisation d'un modèle de Potts inspiré de la physique des verres de spin et de données de fixation à grande échelle pour plusieurs TFs de la drosophile et des mammifères permet de montrer que les sites de fixation exhibent des corrélations entre nucléotides. Leur prise en compte permet d'améliorer significativement la prédiction des sites de fixations sur le génome. Nous présentons ensuite Imogene, l'extension au cas des mammifères d'un algorithme bayésien utilisant la phylogénie afin d'identifier les motifs et modules de cis-régulation (CRMs) contrôlant l'expression d'un ensemble de gènes co-régulés, qui a précédemment été appliqué au cas de la régulation chez les drosophiles. Partant d'un ensemble d'apprentissage constitué d'un petit nombre de CRMs chez une espèce de référence, et sans connaissance a priori des TFs s'y fixant, l'algorithme utilise la sur-représentation et la conservation des sites de fixation chez des espèces proches pour prédire des régulateurs putatifs ainsi que les CRMs génomiques sous-tendant la co-régulation. Nous montrons en particulier qu'Imogene peut distinguer des modules de régulation conduisant à différents motifs d'expression génétique sur la seule base de leur séquence ADN. Enfin, nous présentons des applications de ces outils de modélisation à des cas biologiques réels : la différenciation des trichomes chez la drosophile, et la différenciation musculaire chez la souris. Dans les deux cas, les prédictions ont été validées expérimentalement en collaboration avec des équipes de biologistes, et pointent vers une grande flexibilité des processus de cis-régulation.

Nous avons déterminé la capacité de régénération du tissu vasculaire in vivo des CSM traitées avec BMP2 à la dose de [100 ng.mL-1] dans un modèle rat. Nous avons ainsi rapporté qu’une prothèse revêtue de CSM traitée par BMP2 pendant 1 semaine et implantée 14 jours chez le rat permettait la reconstitution des trois tuniques de la paroi mimant la structure de l’aorte. La capacité proangiogénique des CSM était augmentée par BMP2 grâce à la mise en jeu de voies intracellulaires impliquant le facteur induit par l’hypoxie (HIF-1α) via JAK/STATs. Nous avons montré que les CSM migraient sous l’influence de BMP2 par stimulation de l’activité du complexe enzymatique NADPH oxydase via l’augmentation de l’expression des protéines PAK1, Vav2 et RAC1 GTPase/PI3K. Ce travail a confirmé l’intérêt de l’utilisation de CSM conjointement à rh-BMP2, une protéine impliquée dans l’embryogénèse vasculaire, pour la bioingénierie de la régénération vasculaire. / We determined the capacity to regenerate vascular tissue in vivo, of MSC treated with BMP2 at a dose of [100 ng.mL-1] in a rat model. We have reported that a prosthesis coated with CSM treated 1 week with BMP2 and implanted in rats 14 days allowed the reconstruction of the three tunics of the wall that mimic the structure of the aorta. The proangiogenic capacity of MSCs was increased by BMP2 through the intracellular pathways involving hypoxia inducible factor (HIF-1α) via JAK / STAT. We have shown that MSCs migrated under the influence of BMP2 by stimulating the activity of the enzyme complex NADPH oxidase via the increased expression of PAK1 protein, Vav2 and RAC1 GTPase/PI3K. This work confirmed the interest of the use of MSC in conjunction with rh-BMP2, a protein involved in vascular embryogenesis for bioengineering for vascular regeneration.