Summary: While multiple organs are affected in cystic fibrosis (CF) patients, chronic lung disease is the most severe clinical manifestation caused by chronic bacterial infection and concomitant airway inflammation. The sequence of events at the onset of pulmonary infection and inflammation is controversial and not fully characterized. The aim of this work was to highlight an early inflammatory state in CF airways before any infection and to investigate the molecular mechanisms underlying this intrinsic inflammation. We showed increased levels of pro-inflammatory proteins in the lungs of a CF fetus compared to the lungs of two normal fetuses. Using different CF cell models, we confirmed the over-production of numerous pro-inflammatory molecules. We then demonstrated that the transcription of these inflammatory genes is NF-kB and AP-1-dependent and that these transcription factors are activated through IKK and ERK kinase activation. We also identified that the IL-1b and bFGF inhibition, two pro-inflammatory proteins over-expressed in our CF models, decreased the expression of several pro-inflammatory genes. Among the molecules over-secreted by CF epithelial cells, chemokines such as IL-8, Gro-a, Gro-b, Gro-g and ENA-78 or growth factors such as VEGF and bFGF are know to be pro-angiogenic factors. We further demonstrated that conditioned media from CF epithelial cells were able to induce proliferation, migration and sprouting of cultured primary endothelial cells. Our data demonstrated that the absence of CFTR (CF transmembrane conductance regulator) at the plasma membrane leads to an intrinsic AP-1 and NF-kB activation. These activations lead to a pro-inflammatory state sustained through autocrine factor secretion and also through the angiogenic process induced by CF epithelial cells.

Les neurones exprimant l'hormone de mélano-concentration (MCH) sont observés dans l'hypothalamus postérieur de tous les vertébrés, de la lamproie à l'Homme. Ces neurones sont impliqués dans diverses fonctions comme le cycle veille/sommeil ou la prise alimentaire. Ils forment une population non homogène et au moins deux sous-populations sont reconnues, chez le rat. La première sous-population est composée de neurones nés au 11ème jour de vie embryonnaire (E11) qui projettent massivement sur les régions les plus postérieures du système nerveux central. La seconde est générée à E12/E13 et les neurones la caractérisant projettent sur les régions les plus antérieures du cerveau et expriment le peptide CART (cocaine and amphetamine regulated transcript) et le récepteur NK3 (neurokinine). L'objectif de notre travail était de comprendre l'origine de ces deux sous-populations. Pour cela, nous avons utilisé des approches histologiques, moléculaires et in vitro. Les neurones à MCH sont parmi les premiers neurones à naître et à différencier leur phénotype chimique le long d'une région longitudinale définie par une prolifération intense, appelée " cell cords " par Keyser en 1972. Cette bande longitudinale est caractérisée par l'expression de gènes comme Sonic Hedgehog (Shh), Nkx2.1, Nkx2.2 et a été récemment renommée " diagonale intrahypothalamica " ou ID. La différenciation des neurones à MCH dépend de l'expression du facteur morphogène Shh et ces neurones expriment Nkx2.1 et Nkx2.2, facteurs de transcription régulés positivement par Shh. Les neurones de la première sous-population envoient des projections le long du premier tractus longitudinal à se mettre en place, le tractus postopticus (tpoc). Ceux issus de la deuxième sous-population se différencient concomitamment au développement des régions télencéphaliques et leurs projections changent de direction pour innerver les régions antérieures du cerveau sous la dépendance de protéines de guidage axonal, Nétrine1 et Slit2. Nétrine1 permet d'attirer les axones MCH exprimant le récepteur DCC précocement vers la moelle épinière et plus tardivement vers le télencéphale alors que Slit2 contraint les axones MCH exprimant Robo2 à sortir de l'hypothalamus. L'étude du modèle " MCH " permet de mettre en lumière un changement d'organisation précocement au cours du développement dans l'axe longitudinal du prosencéphale. La bande longitudinale d'expression des facteurs de transcription Shh, Nkx2.2 peut être perçue comme une extension rostrale de la colonne neurogénique médiane déjà décrite chez des espèces d'invertébrés possédant une symétrie bilatérale. Les neurones générés le long de cette colonne le sont très tôt au cours du développement.

Les génomes peuvent être vus de manière simplifiée comme des suites de gènes, objets codants pour la production de protéines. De la même manière que les caractères physiques des êtres vivants évoluent au cours du temps, les caractères physiques des génomes évoluent également. Il s'agit alors de comprendre cette évolution à travers l'organisation des gènes sur le génome. Le problème peut être abordé sous un angle dynamique où l'on retrace les événements ayant permis les modifications, ou sous un angle statique en observant la localisation et le regroupement des gènes. D'autres part, les gènes nécessitent pour s'exprimer - se transformer en protéine - d'être d'abord transcrits en ARN. Le mécanisme de contrôle de la transcription fait appel, entre autres, à des protéines qui viennent se fixer en amont du gène, sur l'ADN, en reconnaissant de courts motifs. Une tâche récurrente, précédant toute autre analyse, est de trouver les occurrences de ces motifs qui ont la particularité d'être courts et particulièrement dégénérés. Nous retraçons le travail réalisé autour de ces deux problématiques biologiques : l'évolution de la structure des génomes et la localisation des motifs de fixation. Les méthodes mises en œuvre relèvent de l'algorithmique discrète sur les permutations pour la première partie et sur les mots pour la seconde.

La segmentation du rhombencéphale désigne le processus de subdivision rostro-caudale du cerveau postérieur embryonnaire en 7 compartiments cellulaires, appelés rhombomères (r), qui constituent des unités de développement et d'expression génique. Le facteur de transcription à doigts à zinc Krox20 joue un rôle central dans ce processus en couplant la formation et la spécification des rhombomères 3 et 5. Trois éléments régulateurs contrôlant l'expression de Krox20 ont été caractérisés. Les éléments B et C, actifs respectivement dans r5 et r3-r5, sont impliqués dans le démarrage de l'expression de Krox20 dont l'amplification et le maintien sont ensuite assurés par l'élément autorégulateur A. L'élément C constitue donc une clé d'investigation pour élucider les mécanismes responsables de l'expression régionalisée de Krox20 dans r3. Afin de poursuivre la caractérisation du contrôle transcriptionnel de Krox20 dans r3, j'ai entrepris une analyse fonctionnelle des séquences de l'élément C par mutagénèse et mis en évidence plusieurs blocs nécessaires à son activité. J'ai également établi le répertoire transcriptomique exhaustif, quantitatif et différentiel du rhombencéphale murin en début de segmentation par RNA-Seq et j'ai pu ainsi identifier plusieurs régulateurs de l'activité de l'élément C. Enfin, j'ai réalisé l'analyse du mutant murin d'excision de l'élément C et révélé de nouvelles propriétés du contrôle transcriptionnel de Krox20, dont la coopération en cis entre les éléments A et C. Ces travaux illustrent comment la combinaison de différentes approches permet d'élucider un mécanisme de régulation transcriptionnel complexe jouant un rôle essentiel dans la spécification cellulaire

Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre de l"algorithmique et de la combinatoire du texte et s'appliquent à la bio-informatique. Plus particulièrement, ils concernent la localisation de motifs pondérés modélisés par des matrices score-position dans un texte non pondéré. Ces travaux sont appliqués au problème biologique de la recherche de sites de fixation de facteurs de transcription dans un génome. Cette application contribue à la compréhension de la régulation des gènes. Nous nous sommes attaqués à deux problèmes complémentaires, la recherche d'une seule matrice dans un texte puis la recherche simultanée d'un ensemble de matrices. Pour accélérer les algorithmes existant, nous nous sommes inspiré des algorithmes de recherche de motifs exacts connus pour leur efficacité. La différence est que les matrices score-position sont des motifs probabilistes, utilisant des fonctions de score. Nous devons donc intégrer la distribution de ces fonctions dans les algorithmes de recherche. Concernant le premier problème nous proposons une extension de l'algorithme de Knuth, Morris et Pratt qui repose sur un pré-traitement du motif pour optimiser le parcours le long du texte. Concernant le second problème nous avons utilisé une structure d'indexation afin de factoriser l'ensemble des matrices. Cette structure tire partie des distributions de scores associées à chaque matrice. Dans les deux cas, nous traitons en amont une partie des données de départ. Nous avons choisi de pré-traiter les matrices par rapport à l'application bio-informatique car les sites de fixation de facteurs de transcription sont des données relativement stables dans le temps. Ces algorithmes ont été mis en oeuvre dans un logiciel disponible en ligne appelé TFMscan. Ils ont fait l'objet d'une validation à grande échelle sur les bases de données de facteurs de transcription Jaspar et Transfac.

Reproduction de : Thèse doctorat : Pharmacie. Biochimie et biologie moléculaire : Reims : 2004. / Bibliogr.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Biosciences végétales : Toulouse, INPT : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 163 réf.

Thèse doctorat : Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie : Strasbourg 1 : 2006. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 16 p.

Thèse de doctorat : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie : Strasbourg 1 : 2007. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 193-222.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Informatique : Lille 1 : 2006. / N° d'ordre (Lille 1) : 3906. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 91-96.