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La famille des Flexiviridae a été créée en 2004 et regroupe plusieurs genres viraux affectant particulièrement des espèces ligneuses dont des arbres fruitiers. Grâce à diverses approches plusieurs nouveaux Flexiviridae ont été partiellement caractérisés au cours de ces dernières années. En revanche la position taxonomique précise de certains d’entre eux et leur contribution à des pathologies particulières restent encore incertaines du fait de difficultés inhérentes à l’étude de ces agents. Dans le présent travail, nous avons obtenu les séquences génomiques complètes pour quatre agents proches de l’Apricot latent virus. Ceci a permis de préciser l’organisation génomique de ces virus et d’en déterminer la position taxonomique. Cette étude a également permis de montrer que la partie C-terminale de la capside et la protéine TGBp1 sont soumises à une pression sélective particulièrement forte. Dans un second volet de ce travail, plusieurs approches permettant l’obtention simple et rapide d’ADNc infectieux, sous forme clonée ou non ont été développées. Travaillant sur plusieurs Flexiviridae, dont le virus des taches foliaires chlorotiques du pommier (Apple chlorotic leaf spot virus, ACLSV), nous avons mis au point l’amplification d’ADNc génomiques complets en une seule étape à partir d’extraits d’acides nucléiques totaux obtenus à partir de plantes infectées. Des amplifiats comportant l’ADNc viral sous le contrôle du promoteur 35S du CaMV ou du promoteur de la RNA polymérase du phage T7 ont été obtenus et utilisés pour infecter des plantes directement par biolistique (promoteur 35S) ou pour obtenir des ARN infectieux par transcription in vitro (promoteur T7). Ces données ont mis en évidence des différences importantes dans le comportement de deux hôtes de l’ACLSV, Chenopodium quinoa et Nicotiana occidentalis 37B. Nous avons également utilisé le système de recombinaison homologue de la levure Saccharomyces cerevisiae simplifier le clonage d’ADNc complets amplifiés par PCR ou pour réaliser en une seule étape la construction d’un vecteur navette ternaire levure-E. coli-A. tumefaciens et l’obtention d’un clone ADNc de l’ACLSV inoculable par agroinfiltration. Ces différentes stratégies devraient trouver une large application, en particulier pour tester plus rapidement des hypothèses d’étiologie pour les virus de plantes réputés "difficiles", tels que ceux infectant des hôtes ligneux. / The Flexiviridae family was created in 2004 and contains several viral genera affecting in particular woody hosts, including fruit trees. Using various strategies several new Flexiviridae have been partially characterized in the past few years. However, due to difficulties inherent in studying these agents, the precise taxonomic position of some of them and their contribution to particular diseases are still uncertain. In the present work, the complete genomic sequences of four Prunus-infecting Apricot latent virus (ApLV) like isolates have been determined. This has allowed to determine the genomic organization and the taxonomic position of these viruses. The results obtained also indicate that the C-terminal half of the coat protein and the TGBp1 are the genomic regions under the strongest purifying selection pressure. In the second part of this work, a set of approaches to simplify and streamline the construction of cloned or uncloned infectious full-length viral cDNAs were developed. working with several Flexiviridae and, in particular, with the Apple chlorotic leaf spot virus (ACLSV), we have developed protocols allowing the one-step amplification from total nucleic acids extracts of full-length cDNAs. under the control of the CaMV 35S or phage T7 RNA polymerase promoters. Successful inoculation of plants with these uncloned amplification products was obtained by biolistic bombardment (35S promoter) or using in vitro synthesized RNA transcripts (T7 promoter). Results obtained showed significant differences in the behavior of the two ACLSV hosts, Chenopodium quinoa and Nicotiana occidentalis 37B. We also used the yeast homologous recombination system for the efficient cloning of full-length cDNAs and for the simultaneous one-step construction of a ternary yeast-E. coli-Agrobacterium tumefaciens shuttle vector and generation of an agroinfiltrable infectious ACLSV construct. These various strategies should find broad applications, in particular for the validation of etiological hypotheses in the case of “difficult” plant viruses, such as those infecting woody hosts.

Les cellules déficientes pour la recombinaison homologue (RH) présentent un ralentissement des fourches de réplication, un nombre aberrant de centrosomes et une aneuploïdie même en absence de stress exogène (Bertrand P 2003, Daboussi F 2005, 2008, Deng 1999, 2002, Griffin 2000, Kraakman-van der Zwet 2002). De plus, la fréquence des mitoses présentant des chromosomes surnuméraires est plus élevée dans ces cellules.L’ensemble des ces résultats suggéraient que le ralentissement des fourches de réplication dans les cellules déficientes pour la RH pourrait avoir un impact direct sur la formation de centrosomes surnuméraires. De plus, nous voulions savoir si cela pouvait également influencer la ségrégation des chromosomes au cours de la mitose. Les résultats que nous avons obtenus sont rassemblés dans l’article intitulé : “Homologous Recombination protects against mitotic defects and unbalanced chromosome segregation caused by spontaneous replication stress”.Le traitement des cellules compétentes pour la RH avec 5µM d’hydroxyurée (HU), un inhibiteur de l’enzyme de synthèse des dNTPs, induit un ralentissement des fourches de réplication parfaitement comparable à celui observé dans les cellules déficientes pour la RH. Après traitement à l’HU des cellules compétentes pour la RH, la fréquence de mitoses présentant des chromosomes surnuméraires augmente et devient similaire à la fréquence de mitoses avec des chromosomes surnuméraires pour les cellules déficientes pour la HR non traitées à l’HU. Nous avons mesuré l’impact de l’HU sur l’apparition des ponts anaphasiques et sur des défauts de ségrégation des chromosomes lors de la mitose. En l’absence de traitement, nous observons une fréquence plus élevée de ponts anaphasiques et de défauts de ségrégation dans des cellules déficientes pour la RH. Des traitements avec 5µM d’HU augmentent la fréquence des ponts anaphasiques et des erreurs de ségrégation dans les cellules compétentes pour la RH, pour atteindre un niveau comparable aux cellules déficientes pour la RH. Ainsi, une altération de la dynamique de réplication consécutive à une déficience de RH ou à un traitment avec de faibles doses d’HU induit des défauts au cours de la mitose. Un lien direct entre une dynamique de réplication anormale et l’apparition d’un nombre aberrant de centrosomes pourrait être la persistance en mitose d’ADN non répliqué ou endommagé.  Comme l’ADN non répliqué ou les fourches bloquées induisent la formation d’ADN simple brin couvert par RPA, nous avons compté le nombre de cellules en G2/M présentant des foyers de RPA, et observé que la fraction de cellules ayant plus de 5 foyers de RPA augmente dans des cellules déficientes pour Brca2. En conclusion, nous proposons un lien direct entre des altérations de la cinétique de réplication, l’apparition de centrosomes surnuméraires et des défauts de ségrégation des chromosomes en mitose dans les cellules déficientes pour la RH même non soumises à un stress exogène. L’utilisation de faibles doses d’HU dans des cellules compétentes pour la RH mime les phénotypes observés dans les cellules déficientes pour la RH et confirme notre modèle.Nous avons également cherché à comprendre les causes du ralentissement des fourches de réplication observé dans les cellules déficientes pour la RH. Il est ainsi possible que les arrêts de fourches spontanés soient une conséquence d’un stress oxydatif endogène. Dans les cellules compétentes pour la RH, le redémarrage des fourches bloquées est possible et assure une progression normale de la réplication de l’ADN. Ceci favorise une ségrégation équilibrée des chromosomes, le maintien de la diploïdie et la stabilité du génome. Dans des cellules déficientes pour la RH, les blocages de fourches devraient être délétères puisque les principaux mécanismes de redémarrage des fourches ne sont pas fonctionnels. De plus, l’arrêt prolongé des fourches ainsi que les cassures double brin générées par l’effondrement des fourches devraient activer des voies de signalisation. Nous avons néanmoins observé que les cellules ne sont pas bloquées dans le cycle cellulaire, ce qui suggère qu’un seuil supérieur de dommages doive être atteint pour induire l’arrêt du cycle. Les stress endogènes ne semblent donc pas suffisamment élevés pour atteindre ce seuil : même si l’ensemble des fourches parcourant le génome sont ralenties, l’activation d’origines cryptiques permet de compenser et ainsi de maintenir la progression dans le cycle. Mais puisque les cellules ne sont pas arrêtées dans le cycle, des fourches bloquées, de l’ADN endommagé ou non répliqué pourraient persister jusqu’à la transition G2/M et in fine perturber le déroulement de la mitose. Des centrosomes multipolaires provoquent la formation de fuseaux multipolaires et favorisent la ségrégation déséquilibrée des chromosomes, entraînant l’aneuploïdie, la déstabilisation du génome et le développement de cancers. / HR deficient cells show slow replication kinetics, aberrant centrosome number and aneuploidy even in the absence of any exogenous stress (Bertrand P 2003, Daboussi F 2005, 2008, Deng 1999, 2002, Griffin 2000, Kraakman-van der Zwet 2002). Frequency of mitosis with extra centrosomes is elevated and replication kinetics decreased in HR deficient compared to HR proficient cells, in the absence of exogenous stress. Thus the question arose, if replication slowing down in HR deficient cells has direct impact on the appearance of supernumerary centrosomes. Furthermore we wanted to know if this might directly impact chromosome segregation. The results we gained are brought together in the paper “Homologous recombination suppression causes spontaneous mitotic alterations through endogenous replication stress”. By treating our HR proficient cells with 5µM HU we found the perfect concentration to mimic replication dynamics of HR deficient cells in an HR proficient background. This concentration was applied to HR proficient cells. After HU treatment the frequency of mitosis with extra centrosomes was elevated in HR proficient cells. Now they showed the same frequency of mitosis with extra centrosomes, than unchallenged HR deficient cells. We measured the impact of HU treatment on occurrence of anaphase bridges or aberrant mitotic segregation. In the absence of treatment higher frequency of anaphase bridges and aberrant mitotic segregation was detected for HR deficient cells. With 5µM HU the frequency of anaphase bridges and aberrant mitosis could be elevated in HR proficient cells. Now they showed aberrant mitotic features with the same frequency than unchallenged HR deficient cells. A direct link between abnormal replication kinetics and aberrant centrosomes might be unreplicated or damaged DNA, that enter mitosis. Unreplicated or blocked DNA might harbour ss DNA bound RPA. Thus we counted G2/M cells with RPA foci. Indeed the fraction of cells that harbour more than 5 RPA foci was elevated in Brca2 deficient in comparison to Brca2 proficient cells. In conclusion we propose a direct link between delayed replication, supernumerary centrosomes and aberrant chromosome segregation in unchallenged HR deficient cells. If we mimicked replication kinetics of HR deficient cells in an HR proficient background, we also mimicked frequency of mitosis with extra centrosome number and aberrant chromosome segregation. Furthermore we investigated the causes of replication slowing down in HR deficient cells. It can be hypothesized that endogenous oxidative stress is implicated in spontaneous fork arrest. In HR proficient cells, reactivation of stalled replication forks and therefore normal replication progression is assured. This favours balanced chromosome segregation, diploidy and genetic stability.In HR deficient cells, replication fork blockage might be detrimental as the main restart mechanism for blocked forks is absent. Prolonged fork blockage or DSB’s arising by fork collapse or resolution of blocked replication forks might activate signalling pathways. However cells are not arrested in cell cycle progression, suggesting that a threshold should be reached to activate cell cycle arrest. Endogenous stress is not sufficient high to reach this threshold. Replication is genome wide slowed down. In this context, the activation of cryptic origins compensates at least partly the slow replication velocity. However, because cells were not arrested in cell cycle progression, some blocked replication forks and damaged or unreplicated DNA regions might persist until G2/M phase and affect centrosome duplication and chromosome segregation. Multipolar centrosomes cause multipolar spindles and favour unbalanced chromosome segregation leading to aneuploidy, genetic instability and cancer development.

La recombinaison homologue est un mécanisme de réparation de l’ADN extrêmement contrôlé et particulièrement chez les eucaryotes supérieurs. Dans les cellules méiotiques de ces derniers, où les cassures doubles brin de l’ADN sont programmées, les voies de crossing-over de la recombinaison homologue, qui génèrent de nouvelles combinaisons de gènes, sont restreintes. Dans les cellules somatiques, la recombinaison illégitime, qui assure majoritairement la réparation des cassures double brin de l’ADN, limite l’intégration ciblée du transgène par recombinaison homologue. Les entreprises de biotechnologie convoitent de maitriser la recombinaison homologue afin de contrôler d’une part le brassage génomique qui a lieu pendant la méiose, et d’autre part l’intégration du transgène dans le génome. Cette étude a porté sur le développement d’outils afin d’atteindre ces deux objectifs. Afin d’augmenter le brassage du génome, ayant lieu pendant la méiose, une version du promoteur OsDmc1b, active dans les cellules méiotiques, a été caractérisée chez le maïs. Des plantes sur-exprimant le gène ZmSpo11.1, sous contrôle de ce promoteur, ont ainsi été développées afin d’obtenir des lignées potentiellement hyper-recombinantes. Si la surexpression de ZmSpo11.1 permet effectivement d’augmenter le taux de crossing-over, il pourra être utilisé par les sélectionneurs afin d’accélérer l’introgression d’allèles d’intérêt dans des variétés élites. Concernant la mise en place d’une technique de ciblage de gène, deux stratégies, reposant sur l’utilisation de la méganucléase I-SceI, ont été testées. La démarche a nécessité trois éléments : un locus cible contenant le site de coupure I-SceI, une matrice de réparation et la séquence codant I-SceI (ou I-SceI::GR). La première stratégie, consistant à retransformer les lignées présentant le locus cible avec la matrice de réparation et I-SceI, ne semble pas exploitable car aucun évènement de ciblage de gène n’a été mis en évidence. La seconde stratégie, reposant sur l’assemblage des trois éléments par croisement, est beaucoup plus prometteuse. Malgré la faible activité d’I-SceI::GR, des évènements de recombinaison homologue ont été observés dans les tissus foliaires de certaines plantes. Du cal embryogène, développé à partir de ces dernières, a permis de régénérer des plantes présentant des évènements de ciblage de gène. Ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives dans l’élaboration contrôlée d’OGM. / Homologous recombination is a DNA repair mechanism highly regulated in higher eukaryotes. In their meiotic cells, where DNA double-stranded breaks are programmed, the crossing-over pathway of homologous recombination, which generates new gene combinations, is limited in activity and genomic distribution. In somatic cells, illegitimate recombination, which mainly ensures DNA double-strand repair, limits the targeted integration of transgenes by homologous recombination. Biotechnology companies aim to master homologous recombination to control on the one hand the genomic mixing that occurs during meiosis, and on other hand, the integration of transgenes into the genome. This study focuses on the development of tools to achieve these two objectives.To increase genome mixing occurring during meiosis, a version of the OsDmc1b promoter active in maize meiotic cells was isolated. Then, plants over-expressing the ZmSpo11.1 gene under control of this promoter have been developed to obtain potentially hyper-recombinant lines. If ZmSPO11.1 overexpression increases the crossing over rate, it can be used by breeders to accelerate the introgression of alleles of interest into elite varieties. For the establishment of a gene targeting technique, two strategies based on the use of the I-SceI meganuclease were tested. These approaches involved the use of three elements which are: a target locus containing the cleavage site of I-SceI, a repair template and the sequence encoding I-SceI (or ISceI::GR). The first strategy, consisting of the retransformation of target locus lines with the repair template and I-SceI, does not seem workable because no gene targeting events were isolated. The second strategy, based on the assembly of the three components by crossing, is more promising. Despite the low activity of I-SceI::GR, homologous recombination events were observed in leaf tissues of certain plants. Embryogenic callus, developed from these plants, permitted the regeneration of plants with gene targeting events. This work opens new perspectives in the development of controlled GMO production.

Les tumeurs mammaires sont connues pour présenter une grande hétérogénéité intratumorale qui contribue à l’échec thérapeutique et à la progression de la maladie. L’origine de dette hétérogénéité s’explique principalement par l’organisation hiérarchique des tissus tumoraux où plusieurs sous-populations de cellules souches de cancer du sein (bCSC) sont capables de s’auto-renouveler et de maintenir l’architecture oligoclonale de la tumeur. Dans la mesure où les bCSC stimulent la croissance tumorale, résistent aux thérapies conventionnelles et initient le développement des métastases, il est indispensable de développer des thérapies spécifiques ciblant ces cellules. L’élaboration d’une telle stratégie nécessite la compréhension des propriétés moléculaires intrinsèques des bCSC. Pour mieux comprendre leur biologie, nous avons isolé les bCSC de différentes xénogreffes dérivées de tumeurs de patientes et établit leurs profil d’expression génique. Nous avons identifié un programme transcriptionnel pouvant être impliqué dans la réduction du stress réplicatif (SR) des bCSC . Nous avons montré que comparé aux non-bCSC, les bCSC présentent une sur-activation de la recombinaison homologue qui leur permet de réduire leur niveau de SR. Nous avons ensuite montré en réalisant un essai clinique que l’inhibition de cette voie permet de les sensibiliser à des agents génotoxique. Ces travaux identifient le SR comme le talon d’Achille des bCSC et mettent en évidence la recombinaison homologue comme cible potentielle pour sensibiliser les BCSC aux thérapies conventionnelles. / Breast tumors are known to present a major intratumoral heterogeneity that contributes to therapy failure and disease progression. The origin of this cellular heterogeneity is mainly explained by a hierarchical organization of tumor tissues where several subpopulations of self-renewing breast cancer stem cells (bCSCs) sustain the long-term oligoclonal maintenance of the neoplasm. bCSCs drive tumor growth, resist to conventional therapies and initiate metastasis development. Thus, developing bCSC-targeting therapies is becoming a major challenge requiring the understanding of the unique molecular circuitry of bCSC as compared to non-bCSC. To better understand the biology of these cells, we isolated bCSCs from different patient–derived xenografts (PDXs), derived fom breast tumors, and established their gene expression profiles. We identified a bCSC core transcriptional program that may be implicated in the reduction of the replicative stress in CSC: overexpression of genes implicated in dNTP metabolism and homologous recombination (HR). Our results show that HR plays a major role in SR regulation of bCSC and that bCSC are more resistant to RS than non-bCSC, We realized a preclinical assay in PDX and showed that HR inhibition prevent bCSC expansion Cisplatin-induced, suggesting a sensitization of the bCSC to the chemotherapy. Our results identify replication stress as the Achilles’ heel of bCSC and highlights HR as potential targets for anti-bCSC therapy.

Les télomères sont des structures nucléoprotéiques particulières conférant une stabilité aux extrémités de chromosomes. La plupart des mécanismes télomériques sont conservée chez les eucaryotes supérieurs notamment chez l'homme. Parmi les fonctions exercées, les télomères développent des stratégies visant à limiter la recombinaison impropre aux télomères afin de préserver l'intégrité chromosomique. Au cours de ma thèse, j'ai étudié les mécanismes de maintenance et de protection des télomères chez l'homme, et plus particulièrement le rôle de la recombinaison homologue et recombinaison illégitime. Je me suis plus particulièrement intéressé au rôle de P53 dans le maintien des télomères, à travers sa fonction dans la recombinaison. Bien que son rôle soit établi dans la maintenance des télomères des cellules ALT, sa fonction est en revanche moins bien décrite dans les cellules présentant une activité télomérase. Dans cette perspective, nous avons établi des clones télomèrase (+) exprimant de manière stable le transgène P53R175H, décrit comme stimulant la RH. Cependant, la surexpression de P53R175H ne modifie pas le profil télomérique des ces cellules, se révélant ainsi incapable de stimuler la recombinaison télomérique. L'absence de phénotype pourrait être en fait la conséquence d'une interférence de la télomérase dans la mise en place d'un processus de recombinaison télomérique. Le deuxième volet de notre étude nous amené à préciser le rôle la recombinaison dans le maintien des télomères. Pour cela, nous avons construit des lignées isogéniques invalidées pour les deux voies majeures de la recombinaison grâce à une nouvelle famille de vecteurs ARNi basée sur des vecteurs EBV (brevet CEA N° 0501483) développé par Biard D. Ce système permet d'obtenir une réduction importante, spécifique et à long terme (plus de 300 jours en culture) de l'expression d'un gène cible. Plusieurs partenaires du NHEJ (DNA-PKcs, XRCC4, LigIV, Ku70), ou de la RH (RAD54, RAD51, RAD52) ou du complexe MRN ont été inhibés dans la lignée HeLa (adénocarcinome cervical). Dès les premiers jours d'invalidation du gène cible, des altérations de la stabilité des télomères sont constatées. Ces altérations se maintiennent au cours de la sélection (de 100 à 300 jours selon les clones). Ainsi, il semble que l'invalidation du NHEJ conduise à une instabilité télomérique associée à un raccourcissement de la taille des télomères dans le cas de XRCC4 et LigaseIVKD. Malgré une instabilité télomérique prononcée, les cellules RHKD se distinguent pourtant des clones NHEJKD par des altérations télomériques particulières. En effet, la dérégulation du RH mène à des signaux hétérogènes au sein du même bras chromosomique. En revanche, les anomalies dites de structure (perte associée à des cassures) sont plus abondantes dans les cellules déficientes pour le NHEJ. Ces résultats suggèrent que le NHEJ jouerait un rôle de protection alors que le RH serait plutôt impliqué dans l'élongation et la réplication des télomères. Cette étude s'est poursuit avec l'examen de clones MRE11KD, RAD50KD, NBS1KD permettant de clarifier dans un premier temps le rôle de du complexe dans les différentes voies de recombinaison puis sur la maintenance des télomères. A l'image des autres protéines de la recombinaison, RAD50 préserverait l'intégrité télomérique. L'invalidation des protéines NBS1 et MRE11 initie une élongation des télomères, probable manifestation de l‘activation de la recombinaison télomérique, absente des cellules RAD50KD. Ainsi, la présence de cercles télomériques extrachromosomiques dans le clone NBS1KD vient étayer cettehypothèse. Le complexe MRE11/RAD50/NBS1 constituerait alors un répresseur de la RH aux télomères.

Le lépidoptère Spodoptera frugiperda est un ravageur important des cultures mais aussi l'organisme source de la lignée cellulaire Sf9, utilisée pour la production de protéines recombinantes dans le système d'expression baculovirus/cellule d'insecte. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié la transcription chez le baculovirus AcMNPV aux temps précoces de l'infection. Nous montrons tout d'abord que les régions homologues (hrs) portées par le génome de ce virus contiennent de nombreux motifs de reconnaissance pour des facteurs de transcription de type AP1/CREB, et que ces sites fixent spécifiquement des protéines de la cellule-hôte, Sf9. Par ailleurs, dans le contexte de l'infection, ces sites sont nécessaires à la transactivation médiée par le facteur viral très précoce IE1 qui se fixe lui aussi sur les hrs. Cette étude montre pour la première fois l'implication de facteurs cellulaires dans ce mécanisme de transactivation virale. La progression de ces travaux a cependant été freinée par le peu de données disponibles sur les gènes exprimés par Sf9. Pour en faciliter l'accès, nous avons donc construit une banque d'ADNc, dont l'exploitation fait l'objet de la deuxième partie de ce mémoire. Son criblage a permis d'obtenir la séquence complète de l'ADN complémentaire du gène hsp90 chez S. frugiperda, et d'en déterminer les principales caractéristiques. Par ailleurs, le séquençage à grande échelle de la banque a conduit à la constitution d'une banque d'ESTs, permettant l'identification de la quasi-totalité des gènes de protéines ribosomales. L'analyse de leur séquence a révélé l'existence de particularités qui semblent restreintes aux insectes et aux lépidoptères, un résultat inattendu compte tenu de la grande conservation de ces gènes entre espèces.

This thesis contributes to an increased understanding of the formation of dioxins and dioxin-like compounds in combustion processes. Although emissions to air from waste incineration facilities have been greatly reduced by the use of efficient air pollution control measures, the resulting residues (ashes and filters) are highly toxic and are classified as hazardous waste. The main objective of the work underlying this thesis was to elucidate the formation and chlorination pathways of dioxins and dioxin-like compounds in waste combustion flue gases in the temperature range 640-200°C in a representative, well-controlled laboratory-scale reactor using artificial municipal solid waste. This could contribute to the reduction of harmful emissions to air and also reduce the toxicity of waste incineration residues, thus reducing or even eliminating the need for costly and potentially hazardous after-treatment. A comparison of four different quenching profiles showed that the formation of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDD) and dibenzofurans (PCDF) was rapid and mainly occurred in the 640-400°C temperature region, with high dependency on sufficient residence time within a specific temperature region. Prolonged residence time at high temperatures (450/460°C) reduced the PCDD yields, even at lower temperatures along the post-combustion zone. PCDD, PCDF and PCN (polychlorinated naphthalene) isomer distribution patterns indicated contributions from chlorophenol condensation as well as chlorination reactions for all three classes of compounds. The formation of PCDDs was largely influenced by chlorophenol condensation and to some extent by chlorination reactions. For the PCDFs, chlorine substitution adjacent to the oxygen bridges was unfavoured, as demonstrated by the notably lower abundance of 1,9-substituted congeners. This was supported by bidirectional orthogonal partial least squares (O2PLS) modelling. The variable with the greatest influence on the distribution of PCDD congeners was the relative free energy (RΔGf). The O2PLS models displayed distinct clusters, dividing most of the homologues into two or three sub-groups of congeners which seemed to correspond to the probability of origination from chlorophenol condensation. The effects of injection of aromatic structures into the flue gas differed for each class of compounds. Injection of naphthalene increased the formation of monochlorinated naphthalene but the remaining homologues appeared to be unaffected. This was probably due to insufficient residence time at temperatures necessary for further chlorination. Injected dibenzo-p-dioxin was decomposed, chlorinated and re-condensated into PCDDs and PCDFs, whereas injection of dibenzofuran and fluorene reduced the PCDD levels in the flue gas. / Denna avhandling fokuserar på olika aspekter som kan bidra till en ökad förståelse av bildning av dioxiner och dioxin-lika föreningar i förbränningsprocesser. Även om utsläppen till luft från sopförbränningsanläggningar har minskat kraftigt tack vare effektiva rökgasreningsmetoder, så återstår problemet med mycket giftiga rökgasreningsprodukter (askor och filter), vilka klassificeras som farligt avfall. Det huvudsakliga syftet med arbetet bakom denna avhandling var att klarlägga bildnings- och kloreringsvägarna för dioxiner och dioxin-lika föreningar i temperaturintervallet 640-200°C i rökgaser från sopförbränning. Detta kan möjliggöra lösningar för ytterligare emissionsminskningar och en avgiftning av biprodukterna från avfallsförbränning, vilket minskar eller till och med eliminerar behovet av kostsam och riskfylld efterbehandling. Realistiska och välkontrollerade försök har utförts i en lab-skalereaktor där en artificiell hushållssopa har förbränts. En jämförelse av fyra olika temperatur- och uppehållstidsprofiler visade att bildning av polyklorerade dibenso-p-dioxiner (PCDD) och dibensofuraner (PCDF) sker snabbt och huvudsakligen inom temperaturintervallet 640-400°C. Bildningen var starkt beroende av en tillräckligt lång uppehållstid inom ett visst temperaturområde. En förlängd uppehållstid vid höga temperaturer (>450°C) resulterade i minskade halter av PCDD, vilka förhöll sig låga även senare i efterförbränningszonen. Isomermönstren av PCDD, PCDF och PCN (polyklorerade naftalener) visade alla tecken på att härröra från både klorfenolkondensation och kloreringsreaktioner. PCDD-mönstret visade tydliga indikationer på bildning från klorfenoler, och till mindre grad bildning via klorering. För PCDF var klorsubstitution i positioner angränsande till syrebryggan missgynnad, vilket bekräftades av multivariat modellering (O2PLS). Den variabel som starkast påverkade bildningen av PCDD var relativa fria energin (RΔGf). Modellerna visade på en distinkt gruppering av PCDD- och PCDF-kongenerna i två eller tre grupper för varje kloreringsgrad, och föreslås vara relaterad till sannolikheten för respektive kongen att bildas via klorfenolkondensation. Injektion av aromatiska kolstrukturer i rökgaskanalen gav upphov till skilda effekter. Injektion av naftalen ökade bildningen av monoklorerad naftalen medan resterande homologer inte verkade påverkas, sannolikt på grund av för kort uppehållstid för ytterligare klorering. Dibenso-p-dioxin spjälkades sannolikt till fenoliska fragment som klorerades och sedan återkondenserades till PCDD och PCDF, medan dibensofuran och fluoren kraftigt reducerade PCDD-koncentrationerna.

Bioinformatics is a fast-developing field, which makes use of computational methods to analyse and structure biological data. An important branch of bioinformatics is structure and function prediction of proteins, which is often based on finding relationships to already characterized proteins. It is known that two proteins with very similar sequences also share the same 3D structure. However, there are many proteins with similar structures that have no clear sequence similarity, which make it difficult to find these relationships. In this thesis, two methods for annotating protein domains are presented, one aiming at assigning the correct domain family or families to a protein sequence, and the other aiming at fold recognition. Both methods use hidden Markov models (HMMs) to find related proteins, and they both exploit the fact that structure is more conserved than sequence, but in two different ways. Most of the research presented in the thesis focuses on the structure-anchored HMMs, saHMMs. For each domain family, an saHMM is constructed from a multiple structure alignment of carefully selected representative domains, the saHMM-members. These saHMM-members are collected in the so called "midnight ASTRAL set", and are chosen so that all saHMM-members within the same family have mutual sequence identities below a threshold of about 20%. In order to construct the midnight ASTRAL set and the saHMMs, a pipe-line of software tools are developed. The saHMMs are shown to be able to detect the correct family relationships at very high accuracy, and perform better than the standard tool Pfam in assigning the correct domain families to new domain sequences. We also introduce the FI-score, which is used to measure the performance of the saHMMs, in order to select the optimal model for each domain family. The saHMMs are made available for searching through the FISH server, and can be used for assigning family relationships to protein sequences. The other approach presented in the thesis is secondary structure HMMs (ssHMMs). These HMMs are designed to use both the sequence and the predicted secondary structure of a query protein when scoring it against the model. A rigorous benchmark is used, which shows that HMMs made from multiple sequences result in better fold recognition than those based on single sequences. Adding secondary structure information to the HMMs improves the ability of fold recognition further, both when using true and predicted secondary structures for the query sequence. / Bioinformatik är ett område där datavetenskapliga och statistiska metoder används för att analysera och strukturera biologiska data. Ett viktigt område inom bioinformatiken försöker förutsäga vilken tredimensionell struktur och funktion ett protein har, utifrån dess aminosyrasekvens och/eller likheter med andra, redan karaktäriserade, proteiner. Det är känt att två proteiner med likande aminosyrasekvenser också har liknande tredimensionella strukturer. Att två proteiner har liknande strukturer behöver dock inte betyda att deras sekvenser är lika, vilket kan göra det svårt att hitta strukturella likheter utifrån ett proteins aminosyrasekvens. Den här avhandlingen beskriver två metoder för att hitta likheter mellan proteiner, den ena med fokus på att bestämma vilken familj av proteindomäner, med känd 3D-struktur, en given sekvens tillhör, medan den andra försöker förutsäga ett proteins veckning, d.v.s. ge en grov bild av proteinets struktur. Båda metoderna använder s.k. dolda Markov modeller (hidden Markov models, HMMer), en statistisk metod som bland annat kan användas för att beskriva proteinfamiljer. Med hjälp en HMM kan man förutsäga om en viss proteinsekvens tillhör den familj modellen representerar. Båda metoderna använder också strukturinformation för att öka modellernas förmåga att känna igen besläktade sekvenser, men på olika sätt. Det mesta av arbetet i avhandlingen handlar om strukturellt förankrade HMMer (structure-anchored HMMs, saHMMer). För att bygga saHMMerna används strukturbaserade sekvensöverlagringar, vilka genereras utifrån hur proteindomänerna kan läggas på varandra i rymden, snarare än utifrån vilka aminosyror som ingår i deras sekvenser. I varje proteinfamilj används bara ett särskilt, representativt urval av domäner. Dessa är valda så att då sekvenserna jämförs parvis, finns det inget par inom familjen med högre sekvensidentitet än ca 20%. Detta urval görs för att få så stor spridning som möjligt på sekvenserna inom familjen. En programvaruserie har utvecklats för att välja ut representanter för varje familj och sedan bygga saHMMer baserade på dessa. Det visar sig att saHMMerna kan hitta rätt familj till en hög andel av de testade sekvenserna, med nästan inga fel. De är också bättre än den ofta använda metoden Pfam på att hitta rätt familj till helt nya proteinsekvenser. saHMMerna finns tillgängliga genom FISH-servern, vilken alla kan använda via Internet för att hitta vilken familj ett intressant protein kan tillhöra. Den andra metoden som presenteras i avhandlingen är sekundärstruktur-HMMer, ssHMMer, vilka är byggda från vanliga multipla sekvensöverlagringar, men också från information om vilka sekundärstrukturer proteinsekvenserna i familjen har. När en proteinsekvens jämförs med ssHMMen används en förutsägelse om sekundärstrukturen, och den beräknade sannolikheten att sekvensen tillhör familjen kommer att baseras både på sekvensen av aminosyror och på sekundärstrukturen. Vid en jämförelse visar det sig att HMMer baserade på flera sekvenser är bättre än sådana baserade på endast en sekvens, när det gäller att hitta rätt veckning för en proteinsekvens. HMMerna blir ännu bättre om man också tar hänsyn till sekundärstrukturen, både då den riktiga sekundärstrukturen används och då man använder en teoretiskt förutsagd. / Jeanette Hargbo.

L'hormone thyroïdienne (T3) a des fonctions pléiotropiques au cours du développement. Un déficit congénital de T3 est responsable d'un retard mental sévère. Grâce à des souris possédant un transgène rapporteur, nous avons montré que l'activité de l'hormone est très hétérogène dans le cerveau pré et post-natal. T3 agit via les récepteurs nucléaires TR pour réguler la transcription de gènes-cibles. De nouveaux gènes-cibles ont été identifiés dans le cervelet post-natal, mais la cascade de signalisation demeure inconnue, en raison d'interactions cellulaires complexes. Pour supprimer la réponse à T3 à un moment donné, dans une cellule donnée, des souris exprimant de façon conditionnelle un récepteur TR?1 muté ont été générées. Les mutants constitutifs ont un phénotype très proche de l'hypothyroïdie, ce qui confirme l'implication majeure du récepteur TR?1 non lié à T3 dans la pathogénie de l'hypothyroïdie. Le système conditionnel permettra de disséquer le mécanisme d'action de T3 in vivo.