L'anémie de Fanconi est une maladie génétique récessive rare, caractérisée par une défaillance de la moelle osseuse, des anomalies du développement et une forte incidence de cancer, essentiellement des leucémies myéloïdes aiguës. L'anémie de Fanconi peut être causée par la mutation de 13 gènes différents, et neuf des protéines Fane sont responsables de la monoubiquitination de FANCD2, qui est donc centrale dans la 'voie Fanconi'. Le complexe MRN joue plusieurs rôles essentiels dans la réparation des cassures double-brin dans l'ADN par recombinaison homologue : dans la signalisation du dommage et dans les points de contrôle du cycle cellulaire, dans la préparation des extrémités de la cassure pour les étapes suivantes de la réparation ainsi qu'un rôle structural afin de faciliter la réparation. Il a été montré précédemment que la protéine FANCD2 colocalise avec NBS1. Cependant, la relation fonctionnelle entre FANCD2 et MRE11 est mal comprise. Mes travaux de doctorat montrent que l'inhibition de MRE11, NBS1 ou RAD50 conduit à la déstabilisation de FANCD2. FANCD2 s'accumule de la phase S à la phase G2 aux sites contenant de l'ADN simple brin ou aux sites de dommages à l'ADN. La protéine FANCD2 purifiée lie préférentiellement d'ADN simple brin en comparaison à différents substrats d'ADN. L'inhibition de l'activité nuclease de MRE11 par le MIRIN diminue le nombre de foyers de FANCD2 formés in vivo. Nous proposons donc que FANCD2 lie l'ADN simple brin provenant de la résection de la cassure double brin par MRE11. Nos données établissent que MRN est un régulateur essentiel de la stabilité et de la fonction de FANCD2 au cours de la réponse aux dommages à l'ADN.

NOR-1 appartient à la superfamille des récepteurs nucléaires qui regroupe une variété de facteurs de transcription, dont les récepteurs des hormones thyroïdiennes, des hormones stéroïdiennes, des acides rétinoïques, de la vitamine D. Ces protéines produisent une multitude de réponses biologiques via la régulation de gènes cibles. Ils régulent différentes fonctions cellulaires, dont la prolifération, la différentiation, l’apoptose et l’homéostasie. Ils peuvent également être impliqués dans la tumorigénèse. NOR-1, NGFI-B et NURR1 forment une sous-famille de récepteurs nucléaires orphelins. Ces protéines sont plus spécifiquement associées au développement et à l’homéostasie du système nerveux central. Elles sont codées par des gènes de réponse précoce, dont la transcription est rapidement induite, dans différents types cellulaires, lorsque stimulée par des facteurs de croissance. NGFI-B et NOR-1 exerceraient une fonction importante dans le processus de sélection négative des cellules T lors de l’apoptose induite par l’activation des récepteurs TCR. De plus, NGFI-B, NOR-1 et NURR1 seraient impliqués dans le contrôle de l’axe hypothalamo/hypophyso/surrénalien. L’inactivation du gène NURR1 chez la souris a permis de révéler son rôle essentiel dans le développement des neurones dopaminergiques du mésencéphale. Aucun phénotype majeur n’a été observé à ce jour chez la souris homozygote mutante pour NGFI-B. La fusion des gènes EWS et NOR1 a été mise en évidence dans des tumeurs osseuses de type chondrosarcome myxoïde extrasquelettique. Cette translocation chromosomique est à l’origine de la synthèse d’une protéine hybride formée de l’extrémité N-terminale de EWS et de la séquence de NOR-1 complète. Cette protéine de fusion, appelée EWS/NOR-1, jouerait un rôle crucial dans le développement tumoral. EWS n’est pas l’unique partenaire de NOR-1 dans les chondrosarcomes myxoïdes estrasquelettiques. Trois autres protéines liées au récepteur nucléaire selon le même patron ont été identifiées, soit TAF 2N, TCF12 et TFG. Nous avons comparé l’activité transcriptionnelle des protéines NOR-1 et EWS/NOR-1. Le domaine d’activation AF2 du récepteur nucléaire NOR-1 serait essentiel à l’activité transcriptionnelle de l’oncogène EWS/NOR-1. Ces résultats suggèrent le recrutement de coactivateurs spécifiques à NOR-1 lors du processus tumoral menant au développement des chondrosarcomes myxoïdes extrasquelettiques. Au moment d’initier nos travaux, aucune souris déficiente pour le récepteur NOR-1 n’avait encore été produite. Afin de mieux comprendre le rôle du récepteur nucléaire orphelin NOR-1, plus particulièrement chez les mammifères, nous avons inactivé le gène chez la souris. Au préalable, l’analyse de la structure du gène, de son patron d’expression ainsi que des différentes isoformes de la protéine a été effectuée. Nos résultats montrent une absence de phénotype majeur qui pourrait découler en partie d’une redondance fonctionnelle exercée par NGFI-B et/ou NURR 1. / NOR-1 is a member of the nuclear receptor superfamily which comprises a great diversity of transcription factors. The steroid, thyroid, retinoid, and vitamin D receptors represent some widely-know members of this superfamily. The nuclear receptors induce a vast number of biologic responses by the regulation of target genes. They are involved in the control of different cell functions like growth, differentiation, metabolism and apoptosis. They also play roles in tumorigenesis. NOR-1, NGFI-B and NURR1 form a subfamily of orphan nuclear receptors. They are associated to the central nervous system development and homeostasy. These proteins are coded by immediate-early genes which are rapidly induced by growth factors in different cell types. NOR-1 and NGFI-B have an important function in T-cell receptor (TCR)-mediated apoptosis. NOR-1, NGFI-B and NURR1 could be involved in neuroendocrine control at the level of the hypothalamic/pituitary/adrenal axis. A NURR1 knock-out mouse has been created and shows the essential role of this nuclear receptor in the development of mesencephalic dopamine neurons. The NGFI-B knock-out mouse shows no significant phenotype both at the level of thymocyte apoptosis and on the regulation of the adrenocortical function. The EWS and NOR-1 gene fusion was discovered in extraskeletal myxoid chondrosarcoma bones tumors. This chromosom translocation is at the origin of a hybrid protein composed of the N-terminal of EWS fused to the full length nuclear receptor NOR-1. It is presumed that the EWS/NOR-1 fusion protein plays a central role in the tumoral process. Threes other NOR-1 fusion partners were discovered in extraskeletal myxoid chondrosarcomas. TAF2N, TCF12 and TFG are fused to the nuclear receptor by a similar pattern. We have compared the NOR-1 and EWS/NOR-1 transcriptional activity in different chondrocyte cell lines. The AF2 domain of NOR-1 is essential for the transcriptional activity of the EWS/NOR-1 fusion protein. This result suggests that some NOR-1 specific co-activators participate to the tumorigenic process involved in the development of extraskeletal myxoid chondrosarcomas development. In order to better understand the orphan nuclear receptor NOR-1, we have created a NOR-1 knock-out mouse. Analysis of this mouse indicate an absence of significant phenotype. These observations suggest functional redundancy between NGFI-B or NURR1 (or both) and NOR-1.

La production d'IVIg (immunoglobulines pour injection intraveineuse) est actuellement dépendante des dons de plasma, et ainsi limitée. C'est pourquoi pouvoir en produire in vitro est une entreprise importante. Comprendre et maîtriser les arcanes complexes, qui régulent la transformation des cellules B humaines en plasmocytes sécréteurs d'anticorps, est fondamental pour la mise au point des conditions nécessaires à cette production. L'un des éléments clé se nomme XBPIS, facteur de transcription issu de l'épissage particulier de l'ARNm du gène XBPl, qui survient lors de la réponse UPR et qui est également fortement impliqué dans la transformation plasmocytaire. Nous allons tout d'abord devoir surexprimer XBPl et XBPIS dans des lymphocytes B humains, via des constructions adénovirales Ad5/F35, porteuses de leurs ADNc (complémentaire). Et ensuite en étudier les répercussions sur les cultures de cellules B par différentes techniques d'analyses (RT-PCR, FACS, western blotting, ELISA). Les vecteurs adénoviraux pAd5/F35 construits montrent une très bonne capacité d'infection des cellules B. Si ces vecteurs permettent la surexpression d'XBPl et XBPIS dans les cellules 293A, 293 et L4.5, ils ne le permettent malheureusement pas chez les cellules B. Pourtant ces mêmes constructions permettent celle de YEYFP et de c-src dans ces dernières. Il semble donc que l'expression d'XBPJS soit réprimée spécifiquement au sein des cellules B, et que cela soit en relation avec le programme qui gère le stade de développement de la cellule. Provoquer la différenciation plasmocytaire via la surexpression d'XBPIS grâce aux virus Ad5/F35 ne semble pas réalisable. A moins de pouvoir lever ce mécanisme de répression, il faut songer à un autre moyen pour parvenir à la production d'anticorps in vitro.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Le complexe MRN (MRE11-RAD50-NBS1) est essentiel au maintien de la stabilité du génome chez les eucaryotes supérieurs. Il a été démontré que la sous-unité MRE11 du complexe MRN, qui possède une activité nucléase nécessaire aux mécanismes de réparation des cassures double-brin (CDBs). est méthylée sur les arginines de façon asymétrique. Cette méthylation est effectuée par la protéine PRMT1 et survient sur les arginines du motif GAR (Glycine-Arginine Rich) de la protéine MRE11. Cet événement arrive apparemment avant l'incorporation de MRE11 dans le complexe MRN. Le motif GAR de MRE11 influence la relocalisation in vivo de MRN en réponse aux CDBs. en plus d'affecter la réponse de signalisation des CDBs. De plus, une analyse des mutants ponctuels sur les arginines du motif GAR de MRE11 montre que ces arginines normalement méthylées influencent l'activité nucléase de MRE11 in vitro. Finalement, nous montrons que le domaine GAR de MRE11 permet la liaison de la protéine SMN par son domaine tudor, in vivo et in vitro. Cette interaction suggère la participation de SMN au niveau de la réparation des CDBs, ce qui est supporté par la sensibilité aux CDBs des cellules mutantes pour le gène smnl. Nos résultats démontrent, pour la première fois, une implication possible de SMN dans la réparation de l'ADN.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Le dommage à l'ADN provoqué par le rayonnement ultraviolet est réparé par excision de nucleotides (NER). La vitesse de ce mécanisme est réduite lorsque la PARP-1, une enzyme impliquée dans plusieurs autres voies de réparation de l'ADN, est inhibée ou réduite par interférence stable à l'ARN. Ce travail vise à déterminer si cette implication de la PARP-1 transite par la première protéine de reconnaissance du NER : DDB2. Nous avons démontré une augmentation de l'interaction entre la PARP-1, son produit le poly(ADP-ribose) et DDB2 suite à l'irradiation aux UVC, et une quasi abolition de l'interaction entre DDB2 et la PARP-1 suite à l'inhibition catalytique de celle-ci. Cette inhibition, sans affecter le recrutement aux lésions de DDB2, affecte plutôt celui de XPC, la seconde protéine de reconnaissance du NER. Ces résultats suggèrent une coopération entre la PARP-1 et DDB2 dans le NER possiblement impliquée dans le recrutement de XPC aux dommages.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le facteur de transcription Sp1 régule la transcription de nombreux gènes à partir des sites riches en GC. Mon projet a été d'étudier le rôle de Sp1 dans la régulation de l'apoptose et du cycle cellulaire, qui est encore mal défini à l'heure actuelle. Nous avons montré que la surexpression de Sp1 induit un ralentissement du cycle cellulaire en phase G1 et l'apoptose. L'étude du transcriptome a permis d'identifier les mécanismes qui pourraient être à l'origine du ralentissement du cycle cellulaire : la répression de la cycline D2 et l'induction de p18 et cycline G2. Concernant l'induction de l'apoptose, les mécanismes mis en jeu sont spécifiques du type cellulaire et sont différents de ceux décrits jusqu'à ce jour. De façon inattendue, nos résultats montrent que l'ensemble de ces perturbations cellulaires requièrent la liaison de Sp1 à l'ADN mais pourrait être indépendant de son activité transcriptionnelle.

La transformation naturelle est la capacité de certaines bactéries à incorporer et à recombiner activement de l’ADN extra-cellulaire. Ce procédé majeur augmente la plasticité et l’adaptabilité des bactéries à Gram positif et négatif en réalisant des échanges génétiques intra- et inter-espèces. S. pneumoniae est un pathogène majeur de l’Homme. Cette bactérie est responsable d’infections sévères telles que des pneumonies, des méningites et des septicémies. Dans cette espèce, la transformation naturelle est corrélée au phénomène de changement de capsule et à la baisse d’efficacité des vaccins. La plupart des bactéries à Gram positif naturellement transformables possèdent un opéron comG, semblable aux opérons codant pour la famille des pili de type IV, extrêmement répandus chez les bactéries à Gram négatif. Il a été proposé que l’opéron comG est responsable de la formation d’un petit filament, nommé pseudo- pilus. Cependant, un tel filament n’a jamais été observé. Par des techniques de mutagenèse, de caractérisation biochimique, de microscopie optique et électronique, nous sommes parvenus à identifier des filaments de plusieurs micromètres de long à la surface de bactéries S. pneumoniae compétentes. Nous avons confirmé l’appartenance de ces filaments à la famille des pili de type IV. Par conséquent, nous avons infirmé l’hypothèse de la formation d’un pseudo-pilus par l’opérons comG chez S. pneumoniae. De plus, nous avons montré que les pili se lient à l’ADN et qu’ils sont requis pour la capture de l’ADN extra-cellulaire. Ces résultats apportent des informations cruciales concernant les premières étapes de capture de l’ADN durant la transformation naturelle. Nous proposons un nouveau modèle dans lequel le pilus agirait comme un « piège à ADN », capturant l’ADN à la surface des bactéries compétentes pour le guider jusqu’au pore d’entrée dans la cellule. / Natural transformation is the ability of bacteria to actively take up and recombine extracellular DNA. This crucial process increases genome plasticity and adaptability of Gram-negative and Gram-positive bacteria through intra- and inter-species genetic exchange. S. pneumoniae is a major human pathogen responsible for severe diseases such as pneumonia, meningitis and septicemia. In this species, transformation has been linked to capsular serotype switching and reduced vaccine efficiency. Most transformable Gram-positive bacteria carry a comG operon that resembles operons encoding a widespread family of pili in Gram-negative bacteria, the type IV pili. It has been commonly proposed that the comG operon is responsible for the formation of a short pseudo-pilus filament. However, such an appendage had never been visualized in any bacterium. By mutagenesis, biochemical characterization, optical and electron microscopy techniques we were able to identify long, micrometer-sized appendages protruding from the surface of competent S. pneumoniae. We confirmed the Type IV pili nature of these appendages, we showed that they bind DNA, and are absolutely required for DNA uptake. We consequently overthrew the pseudopilus hypothesis at least in S. pneumoniae, and provided crucial information concerning the initial step of DNA uptake. We propose a revised model in which the transformation pilus acts as a “DNA trap” capturing DNA at the surface of competent cells, guiding it to the translocation channel.

La famille des protéines THAP est caractérisée par la présence d'un motif protéique, le domaine THAP, conservé au cours de l'évolution et retrouvé dans une centaine de protéines chez l'homme et les organismes animaux modèles. La protéine THAP1 humaine est impliquée dans la régulation du cycle cellulaire dans la voie pRb/E2F et dans la prolifération cellulaire. Le domaine THAP de THAP1 est un motif de liaison à l'ADN de type C-X2-4-C-X35-50-C-X2-H, séquence-spécifique et dépendant du zinc. Nous avons déterminé la structure tridimensionnelle du domaine THAP de THAP1 par Résonance Magnétique Nucléaire en solution. Ce doigt de zinc atypique de ~ 80 résidus se distingue par la présence d'un long motif ΒΑΒ entre les deux paires de ligands de coordination au zinc C2CH. Nous avons étudié la liaison du domaine THAP de THAP1 à sa séquence ADN spécifiquement reconnue en déterminant une constante de dissociation spécifique par Résonance Plasmonique de Surface et en réalisant des expériences d'empreinte RMN de façon à identifier les résidus impliqués dans la liaison à l'ADN. La combinaison des données de variation de déplacement chimique avec des données de mutagénèse dirigée nous a permis de localiser l'interface de liaison à l'ADN du domaine, correspondant à une zone chargée positivement, et de construire un modèle d'interaction protéine-ADN rendant compte d'une reconnaissance originale.

Fur (Ferric Uptake Regulator) est un régulateur transcriptionnel spécifique des bactéries qui intervient dans le contrôle de l'homéostasie du fer, ce qui en fait une cible antibactérienne intéressante. Avant mon arrivée au laboratoire, quatre inhibiteurs interagissant spécifiquement avec Fur avaient été isolés. La partie active de ces inhibiteurs consiste en des peptides de 13 acides aminés. Au cours de cette thèse, j'ai utilisé une double-approche : théorique et expérimentale pour étudier l'interaction de ces peptides avec Fur afin de comprendre le mécanisme d'inhibition. J'ai synthétisé plusieurs séquences peptidiques, montré par des tests biochimiques que certaines inhibaient Fur et déterminé les interactions importantes à l'activité inhibitrice. J'ai obtenu des modèles théoriques des complexes Fur/peptides par amarrage moléculaire, cohérents avec les résultats expérimentaux, qui ont mis en évidence une zone d'inhibition de Fur. Des criblages in silico dans cette zone ont permis de sélectionner de petites molécules, inhibitrices potentielles de Fur et donc intéressantes pour des applications thérapeutiques.