Le cortex cérébral constitue l’une des structures les plus évoluées et complexes de notre cerveau. Sa surface est divisée en de nombreuses aires fonctionnelles. La mise en place des aires corticales dépend à la fois de facteurs intrinsèques comme la sécrétion de morphogènes ou l’expression en gradient de différents facteurs de transcription, mais elle dépend aussi de facteurs extrinsèques au cortex, en particulier l'innervation par le thalamus. <p>Les ephrines et leurs récepteurs Eph constituent une famille multigénique de facteurs de signalisation impliqués dans divers événements clé du développement cortical où ils sont exprimés selon des profils spatio-temporels complexes. Aux stades tardifs du développement, EphA7 et l’ephrine-A5 sont exprimés en gradients complémentaires au sein de chaque territoire des aires présomptives, constituant ainsi les marqueurs les plus précoces de ces aires corticales. <p>Par la combinaison d’approches in-vitro utilisant la technique d’électroporation focale de tranches corticales embryonnaires, puis in-vivo en utilisant la technique de transgénèse d’addition, nous avons identifié une séquence régulatrice de EphA7 appelée pA7, capable de mimer l’expression endogène de EphA7 au sein du télencéphale dorsal en développement. La lignée de souris pA7-GFP ainsi générée exprime la GFP spécifiquement au sein du télencéphale dorsal durant les stades précoces. Aux stades périnataux cette expression se régionalise au sein de la plaque corticale de chacune des aires présomptives selon des gradients récapitulant ceux observés pour EphA7. Nous avons ensuite purifié des neurones exprimant différents niveaux d’EphA7 par la technique de FACS «Fluorescence-Activated Cell Sorting » et l’analyse de leur transcriptome nous a permis de trouver un grand nombre de gènes différentiellement exprimés. Tous ceux testés par la technique d’hybridation in situ sont exprimés selon un gradient latéral fort et médial faible dans le cortex pariétal, similaire à celui d’EphA7. L’examination de leur profil au sein de cortex de souris dépourvus d’afférences thalamiques, nous a permis de conclure que l’expression de ces gènes incluant EphA7 s’établit indépendamment de celles-ci. Ainsi, notre étude a permis d'identifier un répertoire de gènes neuronaux, pouvant agir en amont ou en combinaison avec EphA7 pour contrôler les facteurs intrinsèques essentiels à l’établissement des aires corticales./<p>The cerebral cortex is subdivided into distinct cortical areas characterized by specific patterns of gene expression and neuronal connectivity. The patterning of cortical areas is thought to be controlled by a combination of intrinsic factors that are expressed in the cortex, and external signals such as inputs from the thalamus. EphA7 is a member of the ephrin/Eph family of guidance factors that is involved in key aspects of the development of the cortex, and is expressed in several gradients within developing cortical areas. <p>By combining in vitro transcriptional assays and mouse transgenics, we identified a regulatory element of the EphA7 promoter, named pA7, that can recapitulate salient features of the pattern of expression of EphA7 in the developing forebrain, including gradients in the cortex. Using a mouse reporter line where GFP expression recapitulates EphA7 expression, we developed a GFP-based cell sorting procedure to isolate cortical neuron populations displaying different levels of EphA7 expression. Transcriptome analysis of these populations enabled to identify a specific array of differentially expressed genes. All genes validated further in vivo were confirmed to be expressed along distinct gradients in the developing cortical plate, similarly to EphA7. The expression of these genes was unchanged in mutant mice defective for thalamocortical projections, indicating that their graded pattern is largely intrinsic to the cortex. Our study identifies a novel repertoire of cortical neuron genes that may act upstream of, or together with EphA7, to control the intrinsic patterning of cortical areas. <p> <p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The whole genome duplication (WGD) event is an intriguing mechanism from an evolutionary perspective. Such an event may be the source of new genes, functions or species. Traces of WGD event have been detected in the genome of all four eukaryotic kingdoms: plants, animals, fungi and protists. In fungi, an ancestor of Saccharomyces cerevisiae underwent an event of WGD, about 100 million years ago, after diverging from the Kluyveromyces lineage. In S. cerevisiae, only ten percent of the resulting duplicated genes survived as duplicates. In particular, some of these duplicates encodes for transcription factors in several nutrient sensing pathways. <p>The main subject of this thesis’s work is the external amino acid sensing system in S. cerevisiae. The detection of extracellular amino acids in yeast begins with a transporter homologue devoid of any uptake activity, the Ssy1 sensor. The binding of extracellular amino acids to Ssy1 leads to the successive activation of Ptr3 and the Ssy5 endoprotease. This endoporotease catalyses the processing of two transcriptions factors: Stp1 and Stp2. The Stp factors, released from their N-terminal cytoplasmic-anchored domains, are then translocated into the nucleus, where they activate the transcription of several amino acid permease genes (e.g. AGP1 and DIP5). Starting this work, the Stp factors were considered as functionally redundant. <p> We first determined that the STP1 and STP2 genes derivate from the event of WGD. The conservation of these two genes in S. cerevisiae was accompanied by a functional divergence of their products at several levels: processing sensibility, transcriptional activation capacity, target genes, cellular abundance level and stability. The Stp2 factor with its high abundance in the cells and its higher Ssy5-processing sensibility is specialized towards induction of the AGP1 gene when the external amino acid signaling is weakly stimulated. Under strong stimulation conditions, the amino acids induce cleavage-triggered destabilization of Stp2 through the proteasomal pathway and the induction of AGP1 is mediated mainly by the Stp1 transcription factor. Unlike Stp2, the Stp1 factor is characterized by its high transcriptional activation capacity and weaker sensitivity towards Ssy5-processing. The Stp factors differ also by their genetic targets. Indeed, only Stp2 regulates the expression of DIP5. Finally, we determined that the processing sensibility and the transcriptional activation capacity of each Stp factors is directly linked to their N- and C-terminal domains, respectively. <p> The phosphorylation states and the degradation of the Stp2 factor were also examined. The event of degradation concerns only the processed forms of this factor and takes places principally in the nucleus. Some data indicate that such an event might be important to limit the activation capacity of this factor. The role of the Stp2 phosphorylation in the external amino acid signaling pathway is still unknown but this event might be important for the Stp2 degradation or its transcriptional activity. <p> The unique Stp factor from Kluyveromyces lactis (Kl-Stp), a pre-WGD species, was also studied. The Kl-Stp factor shares at least two characteristic with the S. cerevisiae Stp2 factor: high sensibility towards processing and high levels of degradation. This observation leads us to conclude to that the STP genes may have been conserved after WGD though a mechanism called neofunctionalization (one of the duplicate obtained after duplication retains the ancestral function while the other evolves to perform a novel function). <p> Finally, a new model for the external amino acid signaling pathway that brings together all the data obtained during this thesis’s work is proposed. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Étude de la régulation transcriptionnelle du virus de la leucémie bovine :rôle des facteurs de transcription Sp1/Sp3 et de la méthylation de l’ADN / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le virus de la leucémie bovine (BLV) est un rétrovirus complexe B-lymphotrope, identifié comme l'agent étiologique de la leucose bovine enzootique, une maladie lymphoproliférative qui affecte le bétail. L'infection par le BLV se caractérise par l'absence de virémie due à la latence du virus dans la majorité des cellules infectées. Cette latence résulte de la répression transcriptionnelle de l'expression virale in vivo et favorise très probablement le développement tumoral en permettant aux cellules infectées d'échapper à la réponse immunitaire développée par l'hôte infecté. Dès lors, une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires régulant la latence du virus BLV ainsi que sa réactivation devrait permettre d'envisager de nouvelles stratégies afin de contrer le processus de transformation cellulaire développé par cet oncovirus.<p><p>Notre laboratoire a précédemment mis en évidence le rôle de l’acétylation des histones dans la régulation transcriptionnelle du BLV. Au cours de ce travail, nous avons poursuivi l’étude du contrôle épigénétique de l’expression génique du BLV en nous focalisant sur une autre modification épigénétique généralement associée à la répression des gènes :la méthylation de l’ADN. Nous avons montré une activation transcriptionnelle du promoteur BLV par différents inhibiteurs de la méthylation de l’ADN. Nous avons également mis en évidence, grâce à la technique du séquençage au bisulfite de sodium, que l’hyperméthylation des régions U3 et R du LTR5’ d’un provirus intégré est associée à un état de latence vraie dans une lignée cellulaire dérivée d’un lymphome (La lignée L267) mais pas à un état de latence dite défective (la lignée YR2). La surexpression des méthyltransférases de l’ADN (DNMTs) DNMT1 et 3A mais pas DNMT3B répriment l’activité du promoteur BLV. Plus encore, les inhibiteurs de DNMTs augmentent de manière synergique l’activation transcriptionnelle du promoteur BLV par la protéine transactivatrice TaxBLV, et ce, de manière dépendante des sites CRE. Au niveau mécanistique, la méthylation des dinucléotides CpG situés aux positions -154 et -129 (situés dans les sites CRE1 et CRE2, respectivement) par rapport au site d’initiation de la transcription (nucléotide +1) abolit in vitro la liaison des facteurs de transcription CREB/CREM/ATF aux sites de liaison CRE1 et CRE2. De manière intéressante, la méthylation spécifique du site CpG -129 est suffisante pour induire une forte répression de l’expression d’un gène rapporteur contrôlé par le promoteur BLV, ce qui suggère que la méthylation d’un site spécifique du promoteur BLV peut réprimer la transcription virale par inhibition directe de la liaison de facteurs de transcription à leur site de reconnaissance et, dès lors, que la méthylation de l’ADN contribue à la latence virale permettant au virus d’échapper au système immunitaire. <p><p>Notre laboratoire a précédemment déterminé la structure chromatinienne du promoteur du BLV et a mis en évidence la présence de deux sites hypersensibles au sein du LTR5’, inductibles par une combinaison de PMA+ionomycine. Au cours de la seconde partie de notre thèse, nous avons étudié la structure chromatinienne de la région située entre les deux LTRs au sein de provirus intégré dans différentes lignées cellulaires chroniquement infectées, grâce à la technique de l’indirect-end-labelling. Nous avons mis en évidence, dans le génome du provirus intégré dans la lignée cellulaire YR2, trois sites hypersensibles situés respectivement en aval du gène env (SH3) et en amont du LTR3’ (SH4 et SH5). La présence de ces sites est probablement due à l’altération locale de la structure nucléosomale dans ces régions. Nous avons observé qu’un remodelage de la structure chromatinienne de la région hypersensible SH3 dans la lignée YR2 se produit durant l’activation de l’expression génique par un inhibiteur d’histone-désacétylases, la TSA. Nous avons également étudié la structure de la région hypersensible SH3 d’un provirus intégré dans une lignée cellulaire productrice de virions, la lignée NBC-13. L’extension de la région SH3 est similaire à celle observée dans les cellules YR2 en conditions induites par la TSA. Ces résultats suggèrent une transition structurale de la chromatine associée à l’activation de l’expression des gènes viraux. Néanmoins, cette région possède les caractéristiques d’un silencer transcriptionnel lorsqu’il est cloné dans un vecteur rapporteur. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Eukaryotic ribosome synthesis is a complex process that consumes a lot of energy and involves several hundreds of trans-acting factors that transiently associate with nascent ribosomes. Biogenesis of ribosomal subunits (the small 40S and the large 60S) starts with transcription of a long precursor ribosomal RNA (pre-rRNA) by RNA polymerase I (Pol I) in the nucleolus. This is a key step that globally controls yeast ribosome synthesis. The pre-rRNA, ‘the 35S transcript’, encodes the mature sequence (18S, 5.8S, and 25S) rRNA constituents of both the 40S and 60S subunits. The 35S transcript is subsequently modified, cleaved (processed) and assembled with numerous structural ribosomal proteins and ribosome synthesis factors (trans-acting factors) to form various ribosomal particles (pre-ribosomes, precursors to the 40S and 60S subunits) along ribosome assembly pathway. <p>In the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, it has been reported recently that the processing of the 35S nascent transcript and the assembly of pre-ribosomes occur concomitantly with Pol I transcription in the nucleolus. In this process, the growing Pol I transcript gradually assembles with pre-40S structural ribosomal proteins and ribosomal synthesis factors to form the so-called ‘SSU-processome’ or ‘90S pre-ribosome’, the earliest precursor of the 40S subunit. The SSU-processome/90S pre-ribosome localizes to the nucleolus and consists of the 35S pre-rRNA, the U3 small nucleolar (sno) RNA, about a dozen of 40S ribosomal proteins and more than forty ribosome synthesis factors. The U3 snoRNA and pre-40S ribosome synthesis factors are all implicated in the processing of the 35S precursor (at sites A0, A1 and A2) and therefore in the synthesis of the 18S rRNA component of the 40S subunit. Significantly, the association of the U3 snoRNA with the growing 35S transcript is important for pre-40S assembly, whereas its dissociation from the processed transcript (following cleavage at sites A0-A2) is crucial for the overall structural remodeling of the 18S rRNA and for the formation of pre-40S ribosomes from the earliest precursor 90S particles. <p>This thesis mostly addresses the identification and functional characterization of Esf2 and Bfr2, two novel 40S synthesis factors, components of the SSU-processome/90S pre-ribosome in yeast. Both proteins localize to the nucleolus and their genetic depletions lead to failure in the production of 40S subunits. In the absence of either factor, the 35S pre-rRNA is not processed at sites A0-A2 and the 18S rRNA is not synthesized. Also, pre-ribosome assembly is affected and pre-40S ribosomes fail to mature properly. Strikingly, in the absence of either factor, the U3 snoRNA remains associated with unprocessed 35S transcript within pre-ribosomes indicating that Esf2 and Bfr2 are required to dissociate U3 from pre-ribosomes. This process also involves RNP (ribonucleoprotein particle) unwinding activities of the putative RNA helicase Dbp8. <p>La biogenèse du ribosome eucaryote est un processus complexe qui consomme beaucoup d’énergie et implique plusieurs centaines de facteurs trans qui s’associent de manière transitoire avec les pré-ribosomes en cours de formation. La biogenèse des sous-unités ribosomiques (la petite sous-unité 40S et la grande sous-unité 60S) débute dans le nucléole par la synthèse d’un long précurseur d’ARN ribosomique (le pré-ARNr, dit 35S chez la levure Saccharomyces cerevisiae) par l’ARN Polymérase I (Pol I). Ceci constitue une étape clé dans le contrôle global de la synthèse du ribosome chez la levure. Le pré-ARNr 35S renferme les séquences des ARNr matures 18S (ARNr de la sous-unité 40S) et 5.8S et 25S (deux des trois ARNr de la sous-unité 60S). Le pré-ARNr 35S subit un long processus de maturation et d’assemblage au cours duquel il est modifié, clivé (on parle du « processing » du pré-ARNr) et s’assemble avec des protéines ribosomiques (« RP », composants structuraux des sous-unités ribosomiques matures) et de nombreux facteurs de synthèse (facteurs trans) pour former différentes particules pré-ribosomiques (précurseurs des sous-unités 40S et 60S).<p><p>Chez la levure S. cerevisiae, il a récemment été montré que le processing du pré-ARNr 35S et l’assemblage des pré-ribosomes se produisent de manière concomminante avec la transcription Pol I dans le nucléole. Ainsi, le transcrit Pol I en cours de synthèse s’assemble progressivement avec des facteurs de synthèse ainsi que des RP pour former le « SSU processome » ou « pré-ribosome 90S », tout premier précurseur de la petite sous-unité 40S. Le SSU processome/pré-ribosome 90S est localisé dans le nucléole et est consisté du pré-ARNr 35S naissant, du petit ARN nucléolaire (snoRNA) U3, d’une douzaine de RP de la petite sous-unité 40S et de plus de 40 facteurs de synthèse. Le snoRNA U3 et ces facteurs de synthèse sont tous impliqués dans les clivages du pré-ARNr 35S aux sites A0, A1 et A2, et donc dans la biogenèse de l’ARNr 18S. L’association du snoRNA U3 avec le pré-ARNr 35S naissant est importante pour l’assemblage du SSU processome/pré-ribosome 90S. Par ailleurs, sa dissociation après les clivages aux sites A0-A2 permet un remodelage structural général de l’ARNr 18S et la formation du « pré-ribosome 40S » à partir de la particule précoce 90S.<p><p>Au cours de cette thèse, nous avons identifié et caractérisé fonctionnelement chez la levure deux nouveaux facteurs de synthèse de la petite sous-unité 40S et composants du SSU processome/pré-ribosome 90S: Esf2 et Bfr2. Ces deux protéines sont localisées dans le nucléole. Leur déplétion entraîne une incapacité à produire la sous-unité ribosomique 40S. En l’absence d’Esf2 ou Bfr2, le pré-ARNr 35S n’est plus clivé aux sites A0-A2 et l’ARNr 18S mature n’est plus produit. L’assemblage des pré-ribosomes est aussi affecté, notamment la formation du pré-ribosome 40S. De manière importante, en l’absence de l’un ou l’autre de ces facteurs, le snoRNA U3 reste associé au pré-ARNr 35S non clivé au sein des pré-ribosomes, indiquant qu’Esf2 et Bfr2 sont requises pour la dissociation d’U3 des pré-ribosomes. Ce processus implique aussi Dbp8, une hélicase à ARN présumée.<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’expression d’un gène donné est généralement le résultat de la dualité qui existe entre l’activation et la répression transcriptionnelle de ce gène. Au laboratoire, nous tentons de mieux comprendre la régulation de la transcription génique, et c’est dans ce cadre que nous étudions certaines protéines qui appartiennent à la famille de facteurs de transcription Ets.<p>Ces derniers sont caractérisés par un domaine de liaison à l’ADN hautement conservé, le domaine ETS, qui se lie sur les promoteurs de leurs gènes cibles au niveau de sites comportant le motif central 5’- GGAA/T -3’. <p>Certaines de ces protéines ont été montrées comme étant impliquées dans des processus du développement normal et cancéreux. <p><p>Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié le facteur transcriptionnel Fev dont l’expression est restreinte au noyau du raphé dans le cerveau, à la prostate et à l’intestin grêle. Nous avons participé à la caractérisation fonctionnelle de ce facteur permettant de le définir comme répresseur transcriptionnel. Plus particulièrement, nous avons identifié la partie carboxy-terminale riche en résidus alanine comme étant impliquée dans la répression. Afin de mieux comprendre le mécanisme moléculaire qui régit la répression induite par Fev, nous avons tenté d’identifier les partenaires protéiques impliqués dans ce processus transcriptionnel. Dans un premier temps, nous avons montré que Fev interagit physiquement avec les co-répresseurs transcriptionnels à activité histone désacétylase HDAC1 et HDAC3. Aussi, nous proposons de définir le rôle biologique de cette interaction. Par la suite, nous avons utilisé le système de criblage de banques par « double hybride en levures ». En utilisant comme appât soit Fev, soit sa partie carboxy-terminale, nous avons isolé plusieurs candidats interacteurs, dont la protéine DP103 qui est impliquée dans la régulation transcriptionnelle induite par d’autres facteurs de transcription de la famille Ets. Après avoir montré par co-immunoprécipitation que Fev interagit avec DP103, nous tentons de mettre en évidence la fonctionnalité de cette interaction. <p><p>Dans la seconde partie de ce travail, nous avons étudié Erm, un activateur transcriptionnel de la famille Ets, qui est exprimé dans certains types de tumeurs, telles que les cancers mammaires métastatiques, et qui y régule l’expression de métalloprotéases. Ce facteur joue aussi un rôle régulateur dans les lymphocytes CD4+ T helper de type 1 (Th1) via l’interleukine-12. Néanmoins, les cibles ainsi que le rôle de Erm ne sont pas encore clairement identifiés dans les lymphocytes. Dans cette partie du travail, nous avons initié une étude sur les voies de signalisation impliquées dans la régulation transcriptionnelle de Erm. Nous avons montré que dans la lignée cellulaire Molt4 d’origine lymphoblastique ce facteur de transcription est la cible de la cascade de signalisation impliquant la famille des protéines kinases C (PKC). Grâce à l’utilisation d’inhibiteurs spécifiques des différentes sous-familles des PKC, nous avons montré que la transcription de Erm est régulée par les PKC conventionnelles. Aussi, après avoir isolé un fragment de 0,5 Kpb du promoteur de Erm, en amont de l’exon 1a, nous avons identifié une région régulatrice qui est activée par la voie des PKC. <p><p>Ainsi, les approches que nous avons développées dans ce travail nous ont permis de progresser dans la caractérisation des facteurs de transcription Fev et Erm. / Doctorat en sciences biomédicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les cellules cancéreuses sont capables de réactiver la transition Epithélio-Mésenchymateuse (EMT), mécanisme embryonnaire, pour acquérir une mobilité et une capacité de dédifférenciation. L'EMT conduit à une reprogrammation génétique avec la réactivation d'inducteurs de l'EMT, qui sont en majorité des facteurs de transcription (EMT-TF), et conduit à l'inhibition de miARN. Par ailleurs des stress oncogéniques sont essentiels à la progression tumorale. Le but de mon projet de thèse était de comprendre comment les événements de reprogrammation génétique survenant au cours de l'EMT coopèrent avec des stress oncogéniques dans la transformation tumorale mammaire.Premièrement, un criblage basé sur la coopération oncogénique en soft agar assay, entre les EMT-TFs et les stress oncogénique a été réalisé. Suite à une analyse bioinformatique, différentes signatures d'EMT-TF associés à un stress oncogénique ont été identifiées. Ainsi, par exemple, l'expression de l'EMT-TF Zeb1 et l'EMT-TF GSC sont associés à la délétion du gène suppresseur de tumeur PTEN pour transformer des cellules mammaires immortalisées. Une analyse en immuno-histochimie sur un set de 558 tumeurs du sein triple négatives a validé in vivo la présence d'une corrélation entre l'expression de GSC et l'expression de PTEN. Cependant cette association semble être plus complexe. En effet, l'expression de GSC est négativement associée à l'expression nucléaire de PTEN tandis qu'elle est positivement associée à l'expression de PTEN cytoplasmique. Enfin une analyse sur des métadonnées publiques de cancers telles que le TCGA ou le METABRIC est en cours pour valider ces signatures in vitro et plus largement pour déterminer comment l'EMT ou les signatures associées aux EMT-TF se corrèlent avec les voies oncogéniques classiques. Deuxièmement, une analyse in silico à partir d'algorithmes prédictifs de cibles de miARN, a été réalisée pour sélectionner les miARN capables d'inhiber l'expression de plusieurs EMT-TF. Deux miARN (miR-495 et 590-3p) ont été identifiés ciblant plusieurs membres des 4 principales familles d'EMT-TF (FoxC, Snail, bHLH et ZEB). Des tests in vitro ont été réalisés pour valider ces régulations identifiant Slug comme une cible de miR-590-3p. De plus, l'expression de ces miARN dans des lignées cellulaires mammaires est négativement associée à l'expression des EMT-TF et des marqueurs de l'EMT. Un traitement au TGF, inducteur de l'EMT, diminue leur expression, signifiant potentiellement que ces miARN peuvent négativement réguler l'EMT. En parallèle, plusieurs EMT-TF sont capables de réprimer l'expression de miR-590-3p, agissant directement sur son promoteur, créant ainsi des boucles de régulation. Des études fonctionnelles utilisant des vecteurs d'expression stable de miR-590-3p sembleraient montrer un rôle secondaire de ce miARN dans la régulation de l'EMT car mir-590-3p dérégule des marqueurs secondaires de l'EMT comme la N-cadhérine. Des études de restauration de fonctions sont envisagées pour déterminer quelle est l'importance de ces boucles de régulation dans la progression tumorale mammaire. Plus largement, l'expression des miARN identifiés va être corrélée avec les signatures associées aux EMT-TF et aux voies oncogéniques classiques pour déterminer le lien entre ces trois composants dans la tumorigenèse mammaire. Mes travaux de thèse ont montré qu'il existait un intéractome entre des inducteurs de l'EMT, des stress oncogéniques et des miARNs au cours de la transformation mammaire humaine / Cancer cells are able to reactivate the Epithelio-Mesenchymal Transition (EMT), an embryonic mechanism, to acquire mobility and dedifferentiation capacities. EMT leads to a genetic reprogramming with the reactivation of EMT inductors, mainly transcription factors (EMT-TF) and the inhibition of miRNA. Otherwise, oncogenic stresses are essentials to tumor progression. The aim of my thesis project was to have a better understanding about the cooperation between events of genetic reprogramming occurring during EMT and oncogenic stresses during mammary tumor transformation. First, a screening based on oncogenic cooperation in soft agar assay, between EMT-TFs and oncogenic stresses was performed. Following a bioinformatics analysis, different EMT-TFs signatures associated with an oncogenic stress were identified. Thus, for example, the expression of EMT-TF ZEB1 and GSC were associated with the deletion of tumor suppressor gene PTEN to transform immortalized mammary epithelial cells. An immunohistochemistry analysis on a set of 558 triple negative breast cancers validated in vivo the presence of a correlation between the expressions of GSC and PTEN. However, this association seems to be more complex. Indeed, the expression of GSC is negatively associated with the nuclear expression of PTEN while it’s positively associated with the cytoplasmic expression of PTEN. Finally, an analysis of public metadata on cancer samples as TCGA or METABRIC is ongoing to validate these in vitro signatures and wider to determine how EMT or EMT-TFs associated signatures correlate with classical oncogenic pathways.Secondly, an in silico analysis, from predictive algorithms of miRNA targets, was performed to select miRNA able to inhibit the expression of several EMT-TFs. Two miRNA (miR-495 and miR-590-3p) were identified targeting several members of four principal’s families of EMT-TFs (FOXC, Snail, bHLH and ZEB). In vitro tests were realized to validate these regulations identifying Slug as a target of miR-590-3p. Moreover, these miRNAs expression in mammary cell lines is negatively correlated with EMT-TFs expression and EMT markers. A treatment with TGF-, a major EMT inductor, decreases their expression, potentially meaning that these miRNA can negatively regulate EMT. In parallel, several EMT-TFs are able to repress the expression of miR-590-3p, acting directly on its promotor, thus creating feedback loops. Functional studies using stable expression vector of miR-590-3p suggest a secondary role of this miRNA in the regulation of EMT because miR-590-3p deregulates EMT secondary markers as N-Cadherin. Functions restauration studies are planned to determine how important these feedback loops in mammary tumor progression are. To open the project, expression of these identified miRNA will be correlated with EMT-TF associated signatures and with classical oncogenic pathways to determine the link between these three components in mammary tumorigenesis. My thesis works are shown that there is an interactome between EMT inductors, oncogenic stresses and miRNA during human mammary transformation

La mucoviscidose est la maladie génétique létale la plus fréquente dans les populations d’origine Caucasiennes et résulte de mutations du gène CFTR. Bien que de nombreux travaux aient permis de comprendre le mode de synthèse et de maturation de la protéine ainsi que la fonction du canal CFTR, les mécanismes qui contrôlent l’expression de ce gène restent peu connus. En effet, le gène CFTR est finement régulé au niveau tissulaire et au cours du développement pulmonaire. Le contrôle de cette expression nécessite le recrutement d’éléments régulateurs qui modulent à la fois l’activité de son promoteur et la stabilité de son transcrit en contexte physiologique et lors de stress cellulaires induits par la pathologie. Le premier travail a été d’identifier en contexte physiologique des régulateurs, incluant des facteurs de transcription et des miARNs, qui participent à la répression de l’expression du gène CFTR dans des cultures pulmonaires fœtales et matures. La détermination d’éléments cis répresseurs a permis le développement d’outils capables de stabiliser les transcrits CFTR. Grâce à l’utilisation d’oligonucléotides modifiés bloquant la fixation des miARNs sur le transcrit CFTR, nous avons montré dans un modèle ex vivo issu de patients CF, une augmentation du taux d’ARNm et de la quantité de protéines CFTR (p.Phe508del) ainsi qu’une restauration de l’activité du canal muté. Le second travail fait suite à l’exploration du locus CFTR, par des séquenceurs de deuxième génération, des régions non codantes incluant les introns, séquences encore peu étudiées à ce jour. Sur une cohorte de patients CF chez qui une seule mutation avait été identifiée, nous avons détecté de nouvelles mutations affectant l’épissage à travers l’insertion d’un exon cryptique. L’utilisation d’oligonucléotides modifiés, spécifiquement localisés sur les introns ciblés, a permis de restaurer la séquence normale des transcrits. Enfin, dans le but d’identifier de nouveaux miARNs qui participent à la physiopathologie CF, le profil d’expression des miARNs a été évalué à partir de différents épithéliums respiratoires (polypes, nez, bronches) issus d’individus sains où atteints de mucoviscidose. La caractérisation d’éléments cis- et trans-régulateurs est essentielle pour poursuivre la compréhension des mécanismes impliqués dans l’expression du gène CFTR ainsi que pour déterminer de nouvelles cibles pour combattre la mucoviscidose. / Cystic Fibrosis is the most frequent lethal genetic disease in the Caucasian populations and results from CFTR gene mutations. Many studies improved the understanding of CFTR biogenesis and CFTR channel function, however the mechanisms driving the expression of this gene remains neglicted. CFTR gene displays a tightly regulated tissue-specific and temporal expression in the lungs. This regulation requires the recruitment of regulatory elements which modulate, the activity of CFTR gene transcription and the stability of its transcript, in both physiological and cellular stress conditions.Firstly, we identify regulators, including transcription factors and miRNAs, which contribute to the CFTR gene repression in pulmonary mature cells compared to fœtal cultures. Determination of cis-repressors elements led to the development of oligonucleotides that block specifically the binding of miRNAs on the CFTR transcrits and that stabilize it. Administration of these modified oligonucleotides, in a ex-vivo model taken from CF patients, increased CFTR mRNA level, p.Phe508del proteins amount, as well as restored CFTR channel activity.Secondly, by using a next generation sequencing approach, we explored the entire CFTR locus, including introns poorly studied. In CF patients in whom only one mutation had hitherto been identified, we found the second disease-causing CFTR mutation that results in aberrantly spliced transcripts due to the inclusion of a pseudoexon in the mature transcripts. We next tested the effect of pseudoexon skipping mediated by antisense oligonucleotides targeting splice sites on two of them. Our findings result in the restoration of the full-length, in-frame CFTR transcript, demonstrating the effect of antisense oligonucleotide-induced pseudoexon skipping in CF. Finally, in order to identify new miRNAs deregulated in CF and to determine their involvement in CF physiopathology, miRNA expression profiling was carried out in three airway epitheliums (polyps, nose, bronchi) taken from healthy individuals and CF patients.Characterization of cis- and trans-regulatory elements offers new understanding of the control of the CFTR gene regulation and new therapeutic targets for Cystic Fibrosis.

Les Glioblastomes (GBM, grade IV selon l’OMS) sont les tumeurs cérébrales primaires les plus agressives et sont caractérisées par une néovascularisation importante associée à l’hypoxie et à la nécrose. L’origine cellulaire des GBM est controversée, mais des sous-populations de cellules multipotentes ont été identifiées au sein des tumeurs, et seraient responsables de la radio/chimiorésistance des GBM. Ces cellules souches de glioblastome (GSC) contrôlent activement la vascularisation tumorale par leur interaction étroite avec les cellules vasculaires composant les niches tumorales. La voie Notch est une signalisation canonique essentielle au développement et à l’homéostasie du système nerveux central et son réseau vasculaire associé. Dans le contexte des GBM, cette cascade serait nécessaire à la gliomagénèse, par le maintien du réservoir de GSC au sein de la niche périvasculaire. Cependant, le mode d’action moléculaire de Notch dans les GBM reste encore à démontrer, du fait de résultats divergents observés dans plusieurs études. Dans la première partie de mon travail de thèse, j’ai contribué à l’exploration de la signalisation Notch1 dans des cultures de GSC établies et caractérisées au sein du laboratoire. Le niveau basal d’activation de Notch1 étant faible dans nos GSC, l’approche a été d’activer constitutivement cet axe par transduction lentivirale. Suite à cette activation forcée, les GSC subissent un changement phénotypique majeur et se différencient en cellules périvasculaires ou cellules « pericyte-like ». Cette transition neurovasculaire des GSC promeut la vascularisation active des tumeurs par la normalisation du réseau vasculaire in vivo. Par la suite, j’ai posé la question des mécanismes moléculaires en aval de Notch1 ; par l’étude des facteurs de transcription TAL1 et SLUG, deux candidats potentiels au contrôle de cette plasticité neurovasculaire. Dans ce but, j’ai examiné leur contribution au phénotype vasculaire des GSC dans un modèle in vitro de la niche périvasculaire ; et in vivo par l’analyse d’échantillons humains de GBM. Enfin, j’ai également observé que l’activation de Notch1 module l’activité de la machinerie du protéasome, ce qui pourrait contribuer activement à la transition moléculaire observée dans les GSC. Ces travaux mettent en avant la plasticité phénotypique des GSC: une meilleure compréhension de ces processus pourrait mener à la conception de thérapies ciblant efficacement les GSC et leur vascularisation associée. / Glioblastomas (GBM, WHO grade IV) are highly aggressive brain tumors in which extensive vascularization is associated with hypoxia and necrosis. GBM cell of origin is controversial; however multipotent stem-like subpopulations have been identified within tumors, and could account for GBM radio/chemoresistance. These glioblastoma stem-like cells (GSC) actively promote tumoral vascularization processes by closely interacting with vascular cells composing tumoral niches. The Notch cascade is a canonical signaling pathway required during developmental stages and adult homeostasis of the central nervous system and the associated vascular network. In the context of GBM, this molecular axis could induce gliomagenesis by promoting GSC maintenance in the perivascular niche. However, Notch-induced molecular mechanisms controlling GBM progression still remain elusive, due to divergent results observed in numerous reports. During the first part of my thesis work, I contributed to the assessment of Notch1 functions in GSC cultures isolated and characterized in our lab. Given a low Notch1 basal activation status in our GSCs, our approach was to constitutively activate this axis via lentiviral transduction. Following this forced activation, GSCs undergo drastic phenotypic changes and differenciate into perivascular-like or “pericyte-like” cells. This neurovascular transition of GSCs induces active tumoral vascularization by promoting normalization of the vascular network in vivo. Consequently, I questioned the molecular mechanisms downstream of Notch1 by focusing on TAL1 and SLUG transcription factors, two potential candidates controlling this neurovascular plasticity. For this purpose, I examined their contribution to the GSC vascular-like phenotype in an in vitro model of the perivascular niche; and in vivo by analyzing human GBM samples. Finally, I also observed that Notch1 activation modulates the activity of the proteasomal machinery, which could actively contribute to the molecular transition occurring in GSCs. This work highlights GSC phenotypic plasticity: a better understanding of these processes could lead to the design of therapies efficiently targeting GSCs and their associated vasculature.

Le système musculo-squelettique se compose des muscles, du squelette et du tissu conjonctif qui comprend, entre autres, les tendons et le tissu conjonctif musculaire. Le tissu conjonctif musculaire contribue à l'élasticité et à la rigidité des muscles, alors que les tendons transmettent les forces musculaires à l'os nécessaires aux mouvements du corps. Contrairement au muscle et au squelette, la mise en place et la formation du tissu conjonctif restent à ce jour peu étudiées. Afin d'identifier les mécanismes moléculaires sous-jacents à la formation du tissu conjonctif au cours du développement du membre, cinq facteurs de transcription à doigt de zinc ont été examinés : OSR1, OSR2, EGR1, KLF2 et KLF4. Ces facteurs de transcription sont exprimés dans différents sous-compartiments du système musculo-squelettique et leur surexpression influence la différentiation des cellules mésenchymateuses du membre. Afin d'élucider leurs rôles au niveau de la régulation génique, plusieurs stratégies à haut-débit (RNA-seq, ChIP-seq) ont été mises en place. Ces stratégies ont permis : (i) d'identifier que les facteurs de transcription partagent des fonctions régulatrices communes liées à la transduction du signal, à la communication cellulaire et à l'adhésion cellulaire ; (ii) de révéler que les gènes différentiellement exprimés étaient enrichis pour des signatures d'activation et de répression chromatiniennes, suggérant qu'ils sont dynamiquement régulés ; (iii) de distinguer les gènes cibles directs des cibles indirectes. Ces résultats fournissent ainsi une base pour des travaux futurs visant à mieux comprendre l'inter-connectivité entre les différents composants de l'appareil locomoteur. / The musculoskeletal system is composed of muscles, skeletal elements and connective tissues such as tendon and muscle connective tissue. Muscle connective tissue contributes to the elasticity and rigidity of muscles, while tendons transmit forces generated by muscles to the bone to allow body motion. In contrast to muscle and skeleton, connective tissue patterning and formation remain poorly investigated. In order to identify molecular mechanisms underlying connective tissue formation during limb development, five zinc-finger transcription factors were investigated: OSR1, OSR2, EGR1, KLF2 and KLF4. These transcription factors are expressed in distinct subcompartments of the musculoskeletal system and influence the differentiation of limb mesenchymal cells upon overexpression. To further investigate their roles at the molecular level, several genome-wide strategies (RNA-seq, ChIP-seq) were employed. These strategies enabled: (i) to identify that the transcription factors share common regulatory functions and positively regulate biological processes related to signal transduction, cell communication and biological adhesion; (ii) to reveal that the differentially expressed genes were enriched for both active and repressive chromatin signatures at their promoters, suggesting that they are dynamically regulated; (iii) to distinguish between indirect and direct target genes. Altogether, these results provide a framework for future investigations to better understand the interconnectivity between components of the musculoskeletal system.