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Nous avons produit des CART-cells et des LT-mock ont été produits ex-vivo. L'efficacité de transduction est mesuré par l'expression CD3+/CD19+ (82% en moyenne, n=S), en cytométrie en flux. L'expression protéique de CAR a été vérifiée par western blot et en cytométrie en flux attestant de son expression membranaire. Nous avons testé la fonctionnalité de la cassette suicide iCaspase9/ AP1903 sur CART-cells après 48h de traitement à I' AP1903. Nous avons montré que plus de 90% des CART-cells entrent en apoptose (Marquage 7-AAD en cytométrie en flux). Nous avons ensuite réalisé des tests fonctionnels in-vitro des CART-cells contre des lignées LMC exprimant naturellement IL-lRAP ou contre des lignées transfectées pour exprimer la forme membranaire d'IL-lRAP. Après co­culture des CART-cells en présence des cellules cibles IL-lRAP+ nous avons montré qu'ils prolifèrent (test CFSE), qu'ils sécrètent de l'interféron y et des cytokines inflammatoires. Enfin, par marquage 7-AAD, nous avons démontré la cytotoxicité des CART-cells contre les cellules ILl-RAP+. Finalement, nous avons montré l'efficacité des CART-cells in vivo, dans un modèle de xénogreffe tumorales dans des souris immunodéficiences NSG greffées par la lignée K562-IL1RAP+ / Luciférase +. On constate une diminution de la masse tumorale 4 jours après injection des CART-cells, jusqu'à disparition totale. Cette preuve de concept laisse entrevoir des perspectives thérapeutiques alternatives dans le traitement de la LMC ou LAM, qui devront être optimiser dans des modèles murins (séquence et nombres d'injection, nombres de cellules, associations avec ITKS ou autres chimiothérapies) afin de conduire un essai clinique de phase I, pour démontrer la faisabilité et la sécurité de l'approche pour envisager une démonstration d'efficacité chez l'homme. La sécurisation par la cassette suicide permet d'envisager l'utilisation des CART-cells en situation autologue ou allogénique (Donor Lymphocytes infusion, DU) / Chronic myeloid leukemia (CML) is a myeloproliferative disorder and is characterized by the presence of a Philadelphia chromosome (Phl) encoding the BCR-ABL fusion protein with constitutive tyrosine kinase activity. The treatment by Tyrosine Kinase lnhibitors (ITK) is not curative. The problem today is ta target leukemic stem cells (HSCs) to prevent relapse of patients after stopping treatment with TKI and permanently eradicate the disease. Studies have identified the interleukin-1 accessory protein receptor (IL-lRAP) as a potential target for killing CSL (BCR-ABL1 positive) in CML or in acute myeloid leukemia (AML). We therefore propose to develop a cell therapy approach targeting IL-lRAP, using T cells (LT) redirected by a CAR (Chimeric Antigen Receptor) in the treatment of CML and AML. We produced a specific anti-lL-1RAP murine monoclonal antibody (mAb) called # A3C3. We tested the specificity of the antibody # A3C3 in flow cytometry, in Western blot, by immunohistochemistry or confocal microcopy, on positive human cell lines IL-1RAP (KU812) or IL-1RAP negative (Raji). Moreover, by using this antibody, we have demonstrated by immunohistochemistry, on 20 different normal tissues that our antibody does not recognize or very few non-specific (off-target) targets. Finally, we demonstrated that this antibody is able to detect positive IL-1RAP CSLs in primary bone marrow or peripheral blood samples of LMC patients at diagnosis or after ITK treatment. By molecular biology, we have sequenced and identified rearrangements of the heavy (lgH) and light {lgL) chains coding region for hypervariable regions of# A3C3. The coding sequence for the "single chain variable fragment" (scFv), lin king the 2 lgH and lgl chains, was cloned into a 3rd generation lentiviral skeleton securised by a suicide gene, inducible caspase 9 (iCASP9). We produced CART-cells and LT-mock ex-vivo. The transduction efficiency is measured by CD3 + / CD19 + expression (82% on average, n = 5), in flow cytometry. The functionality of the suicide cassette iCaspase9/AP1903 on CART-cells after 48h treatment with AP1903 was tested. We have shown the death of more than 90% of CART-cells (7-AAD labeling in flow cytometry). We then performed in-vitro functional tests of CART-cells against LMC lines naturally expressing IL-1RAP or against transfected lines to express the membrane form of IL-1RAP. After co-culture of CART-cells in the presence of IL-1RAP + target cells, we have shown that they proliferate (CFSE test), that they secrete interferon y and inflammatory cytokines (intracellular labeling and Cytokines Bead Array assay). They are able to degranulate (CD107a & b labeling). Finally, by 7 AAD labeling, we demonstrated the cytotoxicity of CART-cells against IL1-RAP + cells. Finally, we showed the effectiveness of CART-cells in vivo, in a tumor xenograft model in NSG immunodeficiency mice engrafted by the K562-IL1RAP+/Luciferase+ line. There is a decrease in the tumor load 4 days after injection of CART-cells, until complete disappearance.This proof of concept suggests alternative therapeutic perspectives in the treatment of CML or AML, which should be optimized in murine models (sequence and injection numbers, cell numbers, associations with ITKS or other chemotherapies) in order to Phase I clinical trial, to demonstrate the feasibility and safety of the approach to consider a demonstration of efficacy in human. Securing by the suicide cassette makes it possible to consider the use of CART-cells in an autologous or allogeneic situation (Donor Lymphocytes infusion, DU)

Les gènes ING (Inhibitor of Growth) sont des gènes candidats suppresseurs de tumeurs conservés de la Levure à l'Homme. Les protéines ING ont des fonctions suppressives de tumeurs de type I ou « caretaker » car elles participent aux processus de maintien de la stabilité du génome en régulant la réplication et la réparation de l'ADN. Elles ont aussi des fonctions suppressives de tumeurs de type II ou « gatekeeper » puisqu'elles sont impliquées dans la régulation de la prolifération cellulaire de façon dépendante et indépendante de p53 et car elles contrôlent la transcription génique en participant au remodelage de la chromatine. L'objectif de ma thèse est de mieux comprendre l'implication de ING1, ING2 et ING3 dans les voies de suppression des tumeurs. Nos travaux montrent que ING1 est sumoylée sur la lysine 193 principalement par l'E3 SUMO ligase PIAS4, afin de réguler l'ancrage de ING1 sur le promoteur de gènes cibles pour réguler leur transcription. Nous avons aussi décrit pour la première fois l'implication de ING2 et de ING3 dans la réponse aux cassures double brin de l'ADN. Nous montrons que cette fonction est conservée entre ING2, ING3 et leur orthologues, respectivement, Pho23 et Yng2 chez la Levure Saccharomyces cerevisiae. ING2 contrôle l'accumulation de PIAS4 au niveau des sites de dommages et régule la sumoylation de l'E3 ubquitine ligase RNF168, afin de permettre la signalisation et la réparation des cassures double brin de l'ADN. ING3 est nécessaire à l'accumulation de 53BP1 et contrôle la réparation de ces dommages. Ces travaux contribuent donc à une meilleure connaissance du rôle des ING dans les voies de suppression des tumeurs. Ils permettent de mieux comprendre comment ING1 régule la transcription génique et décrivent une nouvelle fonction suppressive de tumeur de type I ou « caretaker » pour ING2 et ING3 dans le maintien de la stabilité du génome. / ING (Inhibitor of Growth) genes are tumor suppressor gene candidates conserved from Yeast to Humans. ING proteins have type I tumor suppressive functions or "caretaker" because they participate in the maintenance of genome stability by regulating DNA replication and repair processes. They have also tumor suppressive functions of type II or "gatekeeper" because they are involved in the regulation of cell proliferation in p53 dependent and independent manners. They also participate in the regulation of gene transcription by regulating chromatin remodeling. The aim of my thesis was to better understand how ING1, ING2 and ING3 are involved in tumor suppressive pathways. Our work shows that ING1 is sumoylated on lysine 193 mainly by the SUMO E3 ligase PIAS4 to regulate ING1 anchoring on target gene promoters to control gene transcription. We have also described the involvement of ING2 and ING3 in the DNA double strand breaks response. We show the conservation of this function between ING2, ING3 and their orthologs, respectively, Pho23 and Yng2 in Yeast Saccharomyces cerevisiae. ING2 controls the accumulation of PIAS4 at DNA damage sites and regulates the sumoylation of the E3 ubiquitin ligase RNF168, to regulate DNA double strand break signaling and repair. ING3 is necessary for the accumulation of 53BP1 and promotes DNA damage repair. This work contributes to a better understanding of the role of ING proteins in tumor suppression. It thus provides new insights of how ING1 regulates gene transcription and emphasizes a new tumor suppressive function of type I or "caretaker" for ING2 and ING3 in the genome stability maintenance.

Les maladies humaines les plus fréquentes sont complexes avec plusieurs facteurs génétiques et environnementaux qui interagissent. Ce travail propose deux nouvelles méthodes statistiques pour étudier les interactions gène-environnement. La première méthode utilise la récurrence familiale de la maladie pour identifier une interaction entre un facteur environnemental et la composante génétique impliquée dans la maladie. La seconde méthode permet de prendre en compte ces interactions dans les études d'associations pangénomiques lorsque l'information sur le facteur d'exposition n'est pas disponible chez les témoins. Cette situation est devenue fréquente avec l'utilisation de panels de témoins de référence. Ces deux méthodes apportent de nouveaux outils pour étudier simultanément les facteurs génétiques et environnementaux dans les maladies complexes. Elles ont été appliquées sur deux jeux de données concernant le diabète de type 2 et les réactions cutanées sévères aux médicaments.

Les petits ARN interférents (siRNA) sont encore rarement utilisés chez les vertébrés transgéniques pour inhiber l'expression de gènes. En effet, les vecteurs contenant un promoteur de type ARN polymérase III comme ceux des gènes U6 et H1 qui permettent une expression élevée des gènes codant pour des ARNi dans des cellules sont souvent silencieux in vivo. Dans cette thèse, divers vecteurs exprimant des petits ARN double brins (shRNA) ont été testés dans des cellules en culture et chez des souris transgéniques pour inhiber l'ARN m du gène précoce IE du virus de la pseudo rage porcine responsable de la maladie d'Aujeszky. La quantité et la séquence des si RNA produits ont été étudiées par qPCR. Dans des cellules CHO transfectées pour une expression transitoire, les vecteurs contenant les gènes U6-shRNA ont été de loin les plus efficaces pour inhiber le gène IE en raison du niveau élevé de siRNA produit. Par ailleurs, deux constructions contenant le promoteur de type ARN polymérase II, le promoteur du gène eF1-α etune séquence de shRNA bordée par 5T ou introduite dans un gène de microARN (miRNA) le miR30 ont permis d'obtenir une inhibition significative mais limitée de l'ARNm du gène IE. Ceci parait être du au niveau relativement faible de siRNA produit. Le siRNA produit par le gène du miRNA s'est avéré aussi efficace que ceux obtenus à partir des constructions U6-shRNA bien que ces derniers soient un peu plus longs. Ces diverses constructions ont été utilisées pour obtenir des souris transgéniques. Des souris contenant la séquence du shRNA n'ont pu être obtenues qu'à partir de la construction miRNA. Ceci peut être du au fait que les siRNA produits par les autres constructions ont exercé un effet inhibiteur sur des cibles aspécifiques (off-targeting) qui ne s'est pas produit avec le siRNA provenant de la construction miRNA car il contient quelques nucléotides en moins. Les souris transgéniques contenant la construction miRNA ont été soumises à une infection par le virus de la pseudo rage porcine. Bien que les souris exprimaient le gène shRNA qu'à un faible niveau. Quelques souris transgéniques ont résisté à l'infection. La seconde partie de la thèse a consisté à sélectionner d'autres séquences de shRNA capables d'inhiber l'expression du gène IE sans exercer des effets aspécifiques. Deux séquences de shRNA ont permis une telle inhibition. L'une est dirigée contre la région 5'UTR du gène IE et l'autre contre la région 3'UTR. Ces données suggèrent que (1) l'efficacité d'un shRNA n'est pas déterminée par sa séquence d'une manière totalement prévisible (2) l'efficacité d'un siRNA est d'autant plus élevé que sa séquence cible dans l'ARNm est en structure double brin (3) un effet inhibiteur intense et optimum peut être obtenu avec des concentrations faibles d'un siRNA (4) les effets secondaires et en particulier le off-targeting peuvent avoir lieu à faible concentration du siRNA mais ils ont d'autant plus de chance de se produire que la concentration du si RNA est plus élevée (5) un siRNA destiné à être utilisé chez des animaux transgéniques devrait être choisi pour sa capacité à inhiber efficacement un gène à faible concentration pour réduire ses effets secondaires.

Objectif : Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une recherche étiologique sur les leucémies aigues (LA) de l'enfant, pathologies dont les facteurs de risque sont peu connus. Plusieurs hypothèses ont été testées : 1) le rôle protecteur d'une supplémentation maternelle en acide folique avant et pendant la grossesse et l'investigation par une approche gène-candidat du rôle de polymorphismes communs rs1801133 et 1801131 de MTHFR et rs1801394 et rs1532268 de MTRR supposés modifier le métabolisme des folates, 2) l'association entre la profession et des expositions professionnelles maternelles lors de la grossesse, 3) l'existence d'un lien positif avec l'exposition des enfants au trafic routier. Matériel et méthodes : Les données analysées proviennent d'une étude cas-témoins française, ESCALE, basée sur le Registre National des Hémopathies malignes de l'Enfant et réalisée en population générale sur la période 2003-2004. L'échantillon comportait 648 cas de leucémie aiguë lymphoblastique [LAL], 116 cas de leucémie aiguë non lymphoblastique [LANL], et 1681 témoins de moins de 15 ans. L'échantillonnage a été stratifié sur l'âge et le sexe. Les données ont été recueillies auprès des mères à l'aide d'un questionnaire téléphonique standardisé, identique pour les cas et les témoins. Les génotypes ont été obtenus par génotypage à haut débit, pangénomique pour les cas et à façon pour les témoins, et par imputation pour les polymorphismes non génotypés. Le géocodage des adresses et des indicateurs dérivés de données d'émission de trafic ont permis d'estimer l'exposition des enfants au trafic routier. Les odds ratios (OR) ont été estimés à l'aide de modèles de régression logistique non conditionnelle, incluant les facteurs de confusion potentiels. Résultats : Le risque de LA était significativement inversement associé à une supplémentation maternelle en acide folique avant ou pendant la grossesse (OR=0.4 [0.3-0.6]). Aucun des polymorphismes génétiques de MTHFR et de MTRR n'était associé au risque de LA. Cependant, le fait d'être à la fois porteur homozygote des allèles variants de l'un des polymorphismes de MTHFR, et porteur de deux allèles variants des polymorphismes de MTRR était positivement associé au risque de LA (OR=1.6 [0.9-3.1]). Nous n'observions pas d'interaction entre MTHFR, MTRR et une supplémentation maternelle en acide folique. Des associations positives et significatives on été mises en évidence entre le risque de LA et des expositions auto-déclarées professionnelles maternelles pendant la grossesse, aux teintures de cheveux (OR=3.0 [1.7-5.2]), à des peintures ou vernis et/ou colles (OR=1.5 [1.1-2.2]), et à des rayonnements ionisants (OR=2.4 [1.3-4.6]). Cependant, ces associations étaient limitées aux fréquences d'exposition de moins d'1 heure par semaine et peuvent refléter une sur-déclaration chez les cas. L'exposition maternelle professionnelle aux pesticides n'était pas associée aux LA dans notre étude.Les LA étaient significativement associées à des concentrations élevées de NO2 de fond liées au trafic estimées au lieu de résidence (OR=1.2 [1.0-1.5]) et avec la présence de routes à fort trafic dans un rayon de 500 m centré sur ce lieu (OR=2.0 [1.0-3.6]). Nous observions une association significative entre les LA et une densité élevée de routes à fort trafic dans un rayon de 500 m (OR=2.2 [1.1-4.2]), avec une tendance linéaire positive significative de l'association des LAL avec la longueur totale de routes à fort trafic dans un rayon de 500 m.Conclusion : Cette thèse apporte des arguments en faveur du rôle protecteur d'une supplémentation maternelle périconceptionnelle en acide folique. Elle suggère également un rôle des polymorphismes de MTHFR et MTRR dans le risque des LA, sans interaction toutefois avec la supplémentation. Enfin, elle renforce l'hypothèse que vivre près de routes à fort trafic pourrait augmenter le risque de LA.

Des études présentées dans cette thèse ont permis de démontrer que le gène du groupe Polycomb (PcG) Bmi1 est essentiel à l’auto-renouvellement des progéniteurs rétiniens immatures et pour le développement rétinien après la naissance. Ce travail illustre chez l’embryon que Bmi1 est hautement enrichie dans une sous-population de progéniteurs rétiniens exprimant le marqueur de surface SSEA-1 et différents marqueurs de cellules souches. À tous les stades de développement analysés, l’absence de Bmi1 résulte en une diminution de la prolifération et de l’auto-renouvellement des progéniteurs immatures. Pour mieux comprendre la cascade moléculaire en absence de Bmi1, nous avons inactivé p53 dans les colonies Bmi1-/-. Cette inactivation a permis une restauration partielle du potentiel d’auto-renouvellement. De plus, en absence de Bmi1, la prolifération et la maintenance de la population de progéniteurs rétiniens immatures localisés dans le corps ciliaire sont aussi affectées après la naissance. Bmi1 permet donc de distinguer les progéniteurs immatures de la population principale de progéniteurs, et est requis pour le développement normal de la rétine. Nous avons également démontré que l’oncogène Bmi1 est requis dans les neurones pour empêcher l’apoptose et l’induction d’un programme de vieillissement prématuré, causé par une baisse des défenses anti-oxydantes. Nous avons observé dans les neurones Bmi1-/- une augmentation des niveaux de p53, de la concentration des ROS et de la sensibilité aux agents neurotoxiques. Nous avons démontré ainsi que Bmi1 contrôle les défenses anti-oxydantes dans les neurones en réprimant l’activité pro-oxydante de p53. Dans les neurones Bmi1-/-, p53 provoque la répression des gènes anti-oxydants, induisant une augmentation des niveaux de ROS. Ces résultats démontrent pour la première fois que Bmi1 joue un rôle critique dans la survie et le processus de vieillissement neuronal. / The studies presented in this thesis establish that the Polycomb Group (PcG) gene Bmi1 is required for the self-renewal of immature retinal progenitor cells (RPCs) and for postnatal retinal development. Work performed in mouse embryos reveals that Bmi1 is highly enriched in a RPC subpopulation expressing the cell surface antigen SSEA-1 and different stem cell markers. Furthermore, at all developmental stages analysed, Bmi1 deficiency resulted in reduced proliferation and self-renewal of immature RPCs. To better understand the molecular cascade leading to this phenotype, we inactivated p53 in Bmi1-deficient colonies. p53 inactivation partially restored RPCs self-renewal potential. Moreover, the proliferation and the postnatal maintenance of an immature RPC population located in the ciliary body was also impaired in absence of Bmi1. Thus, Bmi1 distinguishes immature RPCs from the main RPC population and is required for normal retinal development. We have also shown that the oncogene Bmi1 is required in neurons to prevent apoptosis and the induction of a premature aging-like program characterized by reduced antioxidant defenses. We observed in Bmi1-deficient neurons an increased p53 and ROS levels, and a hypersensitivity to neurotoxic agents. We demonstrated that Bmi1 regulate antioxidant defenses in neurons by suppressing p53 pro-oxidant activity. In Bmi1-/- neurons, p53 induces antioxidant genes repression, resulting in increased ROS levels. These findings reveal for the first time the major role of Bmi1 on neuronal survival and aging.

Les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA), classés dans le phylum Glomeromycota, ne peuvent pas être facilement identifiés par la morphologie de leurs spores et leurs mycélia à l'intérieur ou à l'extérieur des racines de leurs hôtes. Ce problème fondamental d'identification rend l'étude de leur diversité, en particulier dans leur habitat naturel (sol et racine) extrêmement difficile. Les gènes ribosomaux ont été largement utilisés pour développer des amorces spécifiques et en inférer des arbres phylogénétiques. Cependant, ces gènes sont très polymorphes et existent en plusieurs copies dans le génome des CMA, ce qui complique l’interprétation des résultats. Dans notre étude, nous avons étudié le polymorphisme intra- et inter-spécifique du gène β-tubuline, présent en faible nombre de copies dans le génome des CMA, afin d’obtenir de nouvelles séquences nucléotidiques pour développer des marqueurs moléculaires. Les gènes β-tubuline amplifiés à partir de l'ADN génomique de cinq espèces du genre Glomus ont été clonés et séquencés. L’analyse des séquences indique un polymorphisme intraspécifique chez trois espèces de CMA. Deux séquences paralogues très variables ont été nouvellement identifiées chez les G. aggregatum, G. fasciculatum et G. cerebriforme. Aucun polymorphisme n’a été détecté chez les G. clarum et G. etunicatum. Toutes les séquences montrent la présence de deux introns hautement variables. La majorité des substitutions ont été localisées dans les exons et sont synonymes à 90%. La conservation des acides aminés suggère un niveau élevé de sélection négative sur le gène β-tubuline et nous permet de confirmer que les CMA représentent un ancien groupe fongique (400 million d’années). L’analyse phylogénétique, réalisée avec vingt et une séquences nucléotidiques du gène β-tubuline, a révélé que les séquences des Glomaceae forment un groupe monophylétique bien supporté, avec les Acaulosporaceae et Gigasporaceae comme groupe frère. Les séquences paralogues nouvellement identifiées chez les G. aggregatum et G. fasciculatum n'ont pas été monophylétiques au sein de chaque espèce. Les oligonucléotides ont été choisis sur la base des régions variables et conservées du gène β-tubuline. Le test PCR des amorces β-Tub.cerb.F/ β-Tub.cerb.R a révélé des bandes spécifiques de 401 pb pour les séquences paralogues du G. cerebriforme. Deux paires d’amorces ont été développées afin d’identifier les séquences du groupe nommé Tub.1. Les tests PCR nous ont permis d’identifier certaines séquences du groupe Tub.1. Une paire d’amorce β-Tub.2.F/ β-Tub.2.R nous a permis d’identifier certaines séquences paralogues du groupe nommé Tub.2. L’analyse d’autres gènes combinée à celle du gène β-tubuline permettra le développement de marqueurs moléculaires plus spécifiques pour l’identification de CMA. / Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are classified in the phylum Glomeromycota. This fungal group cannot be easily identified using morphology of their spores and hyphae inside or outside plant-roots. This fundamental problem renders the study of their diversity extremely difficult, particularly in their natural habitat (soil and roots). The ribosomal genes have been widely used to develop specific primers and to infer phylogenetic trees. However, these genes are highly polymorphic and exist in multiple copies in the genome of the AMF. This leads misinterpretation of the results. In our study, we analysed the intra- and inter specific polymorphism of the β-tubulin gene, which is present in low copy number in AMF genome, to obtain further nucleotide sequences to develop molecular markers. β-tubulin genes were sequenced from genomic DNA of five Glomus species. PCR amplified β-tubulin genes were cloned and sequenced. Intra- and inter-specific polymorphism analyses indicate the polymorphic nature of β-tubulin gene in three AMF species. Two highly variable β-tubulin paralogs were newly identified in G. aggregatum, G. fasciculatum and G. cerebriforme. No evidence for the presence of paralogs was found in G. clarum and G. etunicatum. All AMF sequences show the presence of two introns, which are highly variable. The majority of substitutions are located in the exons and 90% are synonymous. The conservation of amino-acids level suggests a high level of negative selection acting on the β-tubulin gene and allows us to consider that the AMF represent an ancient fungal group (400 million years). A phylogenetic analysis, carried out with twentyone β-tubulin nucleotidic sequences, revealed that the sequences of Glomeraceae form a highly supported monophyletic group with Acaulosporaceae and Gigasporaceae as sistergroup. The newly identified paralogs from G. aggregatum and G. fasciculatum were not found to be monophyletic within each species. Oligonucleotides were designed in the conserved and variable regions. PCR amplification test of β-Tub.cerb.F / β-Tub.cerb.R revealed specific bands of 401 bp for the G. cerebriforme paralogs. Two pairs of primers were developed to identify sequences of the group named Tub.1. PCR tests have allowed us to identify certain sequences of Tub.1 group. A primer pair of β-Tub.2.F / β-Tub.2.R we identified some sequences paralogous group named Tub.2. Analysis of other genes combined with that of β-tubulin gene enable the development of more specific molecular markers for AMF identification.

[Français] Une fraction importante des génomes eucaryotes est constituée de Gènes Répétés en Tandem (GRT). Un mécanisme fondamental dans l’évolution des GRT est la recombinaison inégale durant la méiose, entrainant la duplication locale (en tandem) de segments chromosomiques contenant un ou plusieurs gènes adjacents. Différents algorithmes ont été proposés pour inférer une histoire de duplication en tandem pour un cluster de GRT. Cependant, leur utilisation est limitée dans la pratique, car ils ne tiennent pas compte d’autres événements évolutifs pourtant fréquents, comme les inversions, les duplications inversées et les délétions. Cette thèse propose différentes approches algorithmiques permettant d’intégrer ces événements dans le modèle de duplication en tandem classique. Nos contributions sont les suivantes: • Intégrer les inversions dans un modèle de duplication en tandem simple (duplication d’un gène à la fois) et proposer un algorithme exact permettant de calculer le nombre minimal d’inversions s’étant produites dans l’évolution d’un cluster de GRT. • Généraliser ce modèle pour l’étude d’un ensemble de clusters orthologues dans plusieurs espèces. • Proposer un algorithme permettant d’inférer l’histoire évolutive d’un cluster de GRT en tenant compte des duplications en tandem, duplications inversées, inversions et délétions de segments chromosomiques contenant un ou plusieurs gènes adjacents. / [English] Tandemly arrayed genes (TAGs) represent an important fraction of most genomes. A fundamental mechanism at the origin of TAG clusters is unequal crossing-over during meiosis, leading to the duplication of chromosomal segments containing one or many adjacent genes. Such duplications are called tandem duplications, as the duplicated segment is placed next to the original one on the chromosome. Different algorithms have been proposed to infer the tandem duplication history of a TAG cluster. However, their applicability is limited in practice since they do not take into account other frequent evolutionary events such as inversion, inverted duplication and deletion. In this thesis, we propose different algorithmic approaches allowing to integrate these evolutionary events in the original tandem duplication model of evolution. Our contributions are summarized as follows: • We integrate inversion events in a tandem duplication model restricted to single gene duplications, and we propose an exact algorithm allowing to compute the minimum number of inversions explaining the evolution of a TAG cluster. • We generalize this model to the study of orthologous TAG clusters in different species. • We propose an algorithm allowing to infer the evolutionary history of a TAG cluster through tandem duplication, inverted duplication, inversion and deletion of chromosomal segments containing one or many adjacent genes.

L‟infection par le VIH-1, chez les patients, affecte principalement le système immunitaire et conduit à une destruction graduelle des lymphocytes T CD4 et, par conséquent, entraîne un état d‟immunodéficience. Cette immunodéficience permet l'établissement d‟infections opportunistes qui sont responsables de manifestations cliniques associées au Sida. Ces patients peuvent aussi développer des lymphomes, lésions du système nerveux central et une atteinte rénale. L'ampleur et la sévérité des conditions associées observées chez les patients infectés par le VIH-1 ne peuvent être imputées seulement au processus infectieux et à la déplétion des cellules T CD4+. Ceci suggère que les produits des gènes de régulation pourraient avoir des effets cytopathogènes. Cependant, les études sur la physiopathogenèse induite par le VIH ou ses différents gènes ont été difficiles à mener en raison de l'absence d'animaux de laboratoire infectés par ce virus. Ceux-ci auraient pu aider à disséquer le rôle des différents composants du génome viral et les mécanismes pathogénétiques impliqués. Pour pallier cette contrainte, nous avons produit le premier modèle de souris transgéniques pour le gène vpu. Vpu code pour une phosphoprotéine membranaire avec plusieurs fonctions connues. Elle participe au relargage des virions à la surface cellulaire, induit la dégradation des CD4, induit la régulation négative des CMH-1, augmente la susceptibilité à la mort cellulaire des lymphocytes T infectés par le VIH et favorise la réplication virale en empêchant les mécanismes antiviraux cellulaires. Dans ce travail, nous avons caractérisé pathologiquement un modèle de souris transgéniques porteuses du gène vpu du VIH-1. Nos résultats démontrent que l‟expression de vpu chez les souris transgéniques induit le développement spontané d‟une hyperplasie lymphoïde pansystémique, une splénomégalie avec une hyperplasie lymphoïde folliculaire évoluant en lésions prémalignes et malignes qui présentent certaines similarités avec la maladie de Castleman et une iv glomérulonéphrite mesangioproliférative qui rappelle certaines altérations de néphropathie associée au VIH chez les patients infectés. L‟ensemble des altérations démontre que les souris Tg/vpu développent une activation chronique et non spécifique du système immunitaire. Dans cette activation immunitaire, une dérégulation de l‟IL-6 et une hyperplasie du réseau de cellules métallophiliques pourraient être impliquées. D‟autres résultats obtenus sur les évaluations du fonctionnement du système immunitaire de la rate et du thymus mettent en évidence une susceptibilité augmentée des lymphocytes des tissus lymphoïdes aux effets apoptotiques de la dexaméthasone et des lipopolysaccharides et un retard dans le repeuplement par les cellules d‟organes lymphoïdes ainsi qu‟une réaction inflammatoire (Schwartzman) exacerbée et des anomalies dans la réaction d‟hypersensibilité retardée expérimentale. Ce modèle transgénique reproduit plusieurs anomalies rencontrées chez les patients infectés par le VIH et ouvre de nouvelles hypothèses sur la pathogenèse de l‟infection par le VIH. / The HIV-1 infection results in a severe immunodepression due to an increasing depletion of the CD4+T lymphocytes and in a neurodegeneration that leads to a motor/cognitive complex dysfunction. In addition to these pathological alterations, patients with AIDS may also develop additional complications including neoplasms, nephropathy, hematological abnormalities and opportunistic infections. None of these complications can be accounted for solely by the loss of CD4+T lymphocytes and several investigators have started to suspect the regulatory and accessory genes of possibly playing a role in the AIDS physiopathogenesis. However, studies on the pathological effects contributed by these genes have been hampered by the lack of laboratory animals susceptible to HIV-1 infection. These could have helped to dissect out the role of the different components of the viral genome and their pathogenetic mechanisms. To overcome this obstacle, several investigators have developed transgenic mice carrying either HIV-1 individual genes or partially deleted genome. The vpu gene, which is unique to HIV-1, encodes a membrane phosphoprotein with several known functions as determined by in vitro studies. It participates in virions release at the cell surface, induces CD4 degradation, MHC-1 downregulation, increases apoptosis susceptibility of infected T cells and promotes viral replication by inhibiting cellular antiviral mechanisms. In order to investigate the contribution of vpu to the complex pathogenesis associated with HIV-1 infection, our laboratory developed a transgenic mouse model carrying vpu under the RSV LTR promoter. Here, we described our results of the clinical and pathological investigation of this unique animal model. Our results demonstrate that the expression of vpu in the transgenic mice induces a pansystemic lymphoid hyperplasia, splenomegaly with follicular lymphoid hyperplasia that progress to premalignant and malignant lesions, with striking characteristics of Castelman like-disease, and a mesangial vi hyperplasia variant of HIVAN frequently observed in adult and pediatric AIDS. All lesions observed in this mouse model suggest that the vpu carrying mice develop a nonspecific chronic activation of the immune system with hyperplasia of perivascular metallophillic cells and deregulation of the IL-6 expression within the hyperplastic follicles. Following treatment with dexamethazone and LPS, we observed an increased apoptosis susceptibility of the lymphocytes of the spleen and thymus with slow lymphocyte repopulation of these lymphoid organs. In addition, the transgenic mice developed an exacerbated reaction to the induced Schwartzman reaction and demonstrated a more delayed experimental DTH reaction. Thus, this transgenic model reproduces several abnormalities present in HIV patients. It represents a very interesting and valuable model for studies on the pathology contributed by the vpu gene in the absence of the cumulative effects of the other HIV-1 genes and might help define new possible functions and mechanisms of vpu in the HIV-1 pathogenesis.