<p>Intracellular membrane trafficking is regulated by a large number of protein complexes and lipids. Blocking of trafficking disrupts normal membrane dynamics and causes membrane stress. Two similar proteins from <i>Saccharomyces cerevisiae</i>, Myr1 and Smy2, each containing a polyproline-binding GYF domain, were discovered in separate screens for dosage suppressors of trafficking mutations. The functions of GYF domain proteins are poorly described despite its determined structure and a number of known polyproline peptide ligands. We predicted, using computational analysis, associations between mRNA decay factors and both Myr1 and Smy2, and further demonstrated that they localize to sites of mRNA degradation upon stress, in a GYF domain dependent manner.</p><p>Ypt6 is a small GTPase that regulates vesicle docking at the late Golgi in budding yeast. Myr1 was found as a novel suppressor during the screening of a genomic library in a null ypt6 mutant. Myr1 additionally was capable of rescuing the temperature sensitive growth of a Ric1 deficient strain. Importantly, Ric1 is an activator of Ypt6 and is synthetic lethal with Myr1. Biochemical characterization of the Myr1 protein revealed a limited solubility and an ability to bind cellular membranes, likely relevant to the rescue of trafficking mutants.</p><p>We further assayed the affinity of Myr1 domains to liposomes of distinct composition. Preference for negatively charged lipids suggested possible electrostatic interactions with polybasic clusters within C-terminal regions of Myr1. In contrast, the N-terminus with the GYF domain was found to be capable of self-association. Membrane stress caused by a lipid-bilayer perturbing drug resulted in induced formation of mRNA processing bodies. Cumulatively, these studies suggest that Myr1 functions in the regulation of mRNA stability via its GYF domain, and can sense membrane stress by binding to the lipid bilayer.</p>

Intracellular membrane trafficking is regulated by a large number of protein complexes and lipids. Blocking of trafficking disrupts normal membrane dynamics and causes membrane stress. Two similar proteins from Saccharomyces cerevisiae, Myr1 and Smy2, each containing a polyproline-binding GYF domain, were discovered in separate screens for dosage suppressors of trafficking mutations. The functions of GYF domain proteins are poorly described despite its determined structure and a number of known polyproline peptide ligands. We predicted, using computational analysis, associations between mRNA decay factors and both Myr1 and Smy2, and further demonstrated that they localize to sites of mRNA degradation upon stress, in a GYF domain dependent manner. Ypt6 is a small GTPase that regulates vesicle docking at the late Golgi in budding yeast. Myr1 was found as a novel suppressor during the screening of a genomic library in a null ypt6 mutant. Myr1 additionally was capable of rescuing the temperature sensitive growth of a Ric1 deficient strain. Importantly, Ric1 is an activator of Ypt6 and is synthetic lethal with Myr1. Biochemical characterization of the Myr1 protein revealed a limited solubility and an ability to bind cellular membranes, likely relevant to the rescue of trafficking mutants. We further assayed the affinity of Myr1 domains to liposomes of distinct composition. Preference for negatively charged lipids suggested possible electrostatic interactions with polybasic clusters within C-terminal regions of Myr1. In contrast, the N-terminus with the GYF domain was found to be capable of self-association. Membrane stress caused by a lipid-bilayer perturbing drug resulted in induced formation of mRNA processing bodies. Cumulatively, these studies suggest that Myr1 functions in the regulation of mRNA stability via its GYF domain, and can sense membrane stress by binding to the lipid bilayer.

Le processus de recombinaison V(D)J des gènes d’immunoglobulines (Ig) est caractérisé par une grande imprécision des jonctions entre les segments variables (V), de diversité (D) et de jonction (J). Deux fois sur trois, un décalage du cadre de lecture apparaît, aboutissant à une jonction non productive dite « hors phase ». Plusieurs études ont démontré que les deux allèles productifs et non-productifs sont activement transcrits. Les transcrits matures issus des allèles non-productifs sont pris en charge par un mécanisme de surveillance des ARNm appelé NMD « Nonsense-Mediated mRNA Decay ». En dégradant efficacement les ARNm d’Ig contenant des codons non-sens, ce mécanisme prévient l’apparition des Ig tronquées au cours de l’ontogénie B. Néanmoins, aucune étude n’a jusqu’ici analysé l’impact de l’épissage alternatif des transcrits d’Ig non-productifs. Ce phénomène appelé NAS « Nonsense-associated Altered Splicing » peut conduire à une production d’Ig tronquées présentant des délétions internes du domaine variable (V).Les projets développés lors de cette thèse ont montré que la présence d’un codon non-sens, au niveau de l’exon variable (VJ) des transcrits Igκ, favorise le saut d’exon et la production de chaînes légères dépourvues de domaine variable (ΔV-κLCs). De façon intéressante, ces Ig tronquées provoquent un stress cellulaire et conduisent à l’apoptose des plasmocytes (Article 1). Ces observations ont permis d’identifier un nouveau point de contrôle agissant tardivement lors de la différenciation plasmocytaire : le TIE « Truncated-Ig Exclusion » checkpoint. Ce processus de contrôle provoque l’élimination des plasmocytes qui produisent des chaînes d’Ig tronquées. Nous avons également étudié l’épissage alternatif des transcrits d’Ig non-productifs en l’absence de TIE-checkpoint (Article 2). Cette étude a révélé que l’hypertranscription des gènes d’Ig dans les plasmocytes favorise l’épissage alternatif des transcrits d’Ig non-productifs. En utilisant un modèle d’expression forcée d’Ig tronquées, nous avons mis en évidence une coopération entre les mécanismes assurant la surveillance des ARNm (NMD) et la surveillance au niveau protéique (UPR : « Unfolded Protein Response », autophagie) (Article 3). Sur la base de ces résultats, nous avons mis au point une nouvelle approche thérapeutique qui consiste à forcer la production d’Ig tronquées en utilisant des oligonucléotides anti-sens (AON) capables de provoquer l’élimination de l’exon variable lors de l’épissage. Cette invention pourrait ouvrir des perspectives thérapeutiques pertinentes dans le traitement du Myélome Multiple et d’autres pathologies touchant les plasmocytes. / The recombination process V(D)J of immunoglobulin (Ig) genes is characterized by random junctions between the variable (V), diversity (D) and joining (J) segments. A frameshift mutation appears in two-third of cases, generating a non-productive or « out of frame » junction. Several studies have shown that both productive and non-productive alleles are actively transcribed. The mature transcripts from nonproductive alleles are usually considered sterile and innocuous as a result of an mRNA surveillance mechanism called NMD « Nonsense-Mediated mRNA Decay ». By degrading aberrant mRNA, this mechanism prevents the appearance of truncated Ig during B cell ontogeny. However, less is known about the impact of alternative splicing on non-productive Ig transcripts. This mechanism, called NAS « Nonsense-associated Altered Splicing » can lead to the production of truncated Ig with internal deletions of variable domain (V). During my thesis, we have shown that the presence of a stop codon, within the variable exon (VJ) of Igκ transcripts, promotes exon skipping and synthesis of V domain-less κ light chains (ΔV-κLCs). Interestingly, such truncated Ig causes cellular stress and leads to plasma cells apoptosis (Article 1). These findings have identified a new checkpoint acting late during plasma cell differentiation: TIE « Truncated-Ig Exclusion » checkpoint. This process ensures counter-selection of plasma cells producing truncated-Ig. We also studied the alternative splicing of non-productive Ig transcripts in the absence of TIE-checkpoint (Article 2). We found that hypertranscription of Ig genes in plasma cells promote alternative splicing of non-productive Ig transcripts. Using a model forcing the expression of truncated Ig, we identified a cooperative action between mRNA surveillance mechanisms (NMD) and those of protein surveillance (UPR « Unfolded Protein Response », autophagy) (Article 3). Based on these results, we have developed a new therapeutic approach by increasing the production of truncated Ig using antisense oligonucleotides (AON) that leads to the elimination of the variable exon during splicing. This invention could open new avenues for the treatment of Multiple Myeloma patients and other pathologies affecting plasma cells.

One of the central themes of biology is to understand how individual cells achieve a high fidelity in gene expression. Each cell needs to ensure accurate protein levels for its proper functioning and its capability to proliferate. Therefore, complex regulatory mechanisms have evolved in order to render the expression of each gene dependent on the expression level of (all) other genes. Regulation can occur at different stages within the framework of the central dogma of molecular biology. One very effective and relatively direct mechanism concerns the regulation of the stability of mRNAs. All organisms have evolved diverse and powerful mechanisms to achieve this. In order to better comprehend the regulation in living cells, biochemists have studied specific degradation mechanisms in detail. In addition to that, modern high-throughput techniques allow to obtain quantitative data on a global scale by parallel analysis of the decay patterns of many different mRNAs from different genes. In previous studies, the interpretation of these mRNA decay experiments relied on a simple theoretical description based on an exponential decay. However, this does not account for the complexity of the responsible mechanisms and, as a consequence, the exponential decay is often not in agreement with the experimental decay patterns. We have developed an improved and more general theory of mRNA degradation which provides a general framework of mRNA expression and allows describing specific degradation mechanisms. We have made an attempt to provide detailed models for the regulation in different organisms. In the yeast S. cerevisiae, different degradation pathways are known to compete and furthermore most of them rely on the biochemical modification of mRNA molecules. In bacteria such as E. coli, degradation proceeds primarily endonucleolytically, i.e. it is governed by the initial cleavage within the coding region. In addition, it is often coupled to the level of maturity and the size of the polysome of an mRNA. Both for S. cerevisiae and E. coli, our descriptions lead to a considerable improvement of the interpretation of experimental data. The general outcome is that the degradation of mRNA must be described by an age-dependent degradation rate, which can be interpreted as a consequence of molecular aging of mRNAs. Within our theory, we find adequate ways to address this much debated topic from a theoretical perspective. The improvements of the understanding of mRNA degradation can be readily applied to further comprehend the mRNA expression under different internal or environmental conditions such as after the induction of transcription or stress application. Also, the role of mRNA decay can be assessed in the context of translation and protein synthesis. The ultimate goal in understanding gene regulation mediated by mRNA stability will be to identify the relevance and biological function of different mechanisms. Once more quantitative data will become available, our description allows to elaborate the role of each mechanism by devising a suitable model. / Ein zentrales Ziel der modernen Biologie ist es, ein umfassendes Verständnis der Genexpression zu erlangen. Die fundamentalen Prozesse sind im zentralen Dogma der Genexpression zusammengefasst: Die genetische Information wird von DNA in Boten-RNAs (mRNA) transkribiert und im Prozess der Translation von mRNA in Proteine übersetzt. Zum Erhalt ihrer Funktionalität und der Möglichkeit von Wachstum und Fortpflanzung muss in jeder Zelle und für jedes Gen die optimale Proteinkonzentration akkurat eingestellt werden. Hierzu hat jeder Organismus detaillierte Regulationsmechanismen entwickelt. Regulation kann auf allen Stufen der Genexpression erfolgen, insbesondere liefert der Abbau der mRNA-Moleküle einen effizienten und direkten Kontrollmechanismus. Daher sind in allen Lebewesen spezifische Mechanismen - die Degradationsmechanismen - entstanden, welche aktiv den Abbau befördern. Um ein besseres Verständnis von den zugrunde liegenden Prozessen zu erlangen, untersuchen Biochemiker die Degradationsmechanismen im Detail. Gleichzeitig erlauben moderne molekularbiologische Verfahren die simultane Bestimmung der Zerfallskurven von mRNA für alle untersuchten Gene einer Zelle. Aus theoretischer Perspektive wird der Zerfall der mRNA-Menge als exponentieller Zerfall mit konstanter Rate betrachtet. Diese Betrachtung dient der Interpretation der zugrunde liegenden Experimente, berücksichtigt aber nicht die fundierten Kenntnisse über die molekularen Mechanismen der Degradation. Zudem zeigen viele experimentelle Studien ein deutliches Abweichen von einem exponentiellen Zerfall. In der vorliegenden Doktorarbeit wird daher eine erweiterte theoretische Beschreibung für die Expression von mRNA-Molekülen eingeführt. Insbesondere lag der Schwerpunkt auf einer verbesserten Beschreibung des Prozesses der Degradation. Die Genexpression kann als ein stochastischer Prozess aufgefasst werden, in dem alle Einzelprozesse auf zufällig ablaufenden chemischen Reaktionen basieren. Die Beschreibung erfolgt daher im Rahmen von Methoden der stochastischen Modellierung. Die fundamentale Annahme besteht darin, dass jedes mRNA-Molekül eine zufällige Lebenszeit hat und diese Lebenszeit für jedes Gen durch eine statistische Lebenszeitverteilung gegeben ist. Ziel ist es nun, spezifische Lebenszeitverteilungen basierend auf den molekularen Degradationsmechanismen zu finden. In dieser Arbeit wurden theoretische Modelle für die Degradation in zwei verschiedenen Organismen entwickelt. Zum einen ist bekannt, dass in eukaryotischen Zellen wie dem Hefepilz S. cerevisiae mehrere Mechanismen zum Abbau der mRNA-Moleküle in Konkurrenz zueinander stehen. Zudem ist der Abbau durch mehrere geschwindigkeitsbestimmende biochemische Schritte charakterisiert. In der vorliegenden Arbeit wurden diese Feststellungen durch ein theoretisches Modell beschrieben. Eine Markow-Kette stellte sich als sehr erfolgreich heraus, um diese Komplexität in eine mathematisch-fassbare Form abzubilden. Zum anderen wird in Kolibakterien die Degradation überwiegend durch einen initialen Schnitt in der kodierenden Sequenz der mRNA eingeleitet. Des Weiteren gibt es komplexe Wechselwirkungen mit dem Prozess der Translation. Die dafür verantwortlichen Enzyme - die Ribosomen - schützen Teile der mRNA und vermindern dadurch deren Zerfall. In der vorliegenden Arbeit wurden diese Zusammenhänge im Rahmen eines weiteren spezifischen, theoretischen Modells untersucht. Beide Mechanismen konnten an experimentellen Daten verifiziert werden. Unter anderem konnten dadurch die Interpretation der Zerfallsexperimente deutlich verbessert und fundamentale Eigenschaften der mRNA-Moleküle bestimmt werden. Ein Vorteil der statistischen Herangehensweise in dieser Arbeit liegt darin, dass theoretische Konzepte für das molekulare Altern der mRNAs entwickelt werden konnten. Mit Hilfe dieser neuentwickelten Methode konnte gezeigt werden, dass sich die Komplexität der Abbaumechanismen in einem Alterungsprozess manifestiert. Dieser kann mit der Lebenserwartung von einzelnen mRNA-Molekülen beschrieben werden. In dieser Doktorarbeit wurde eine verallgemeinerte theoretische Beschreibung des Abbaus von mRNAMolek ülen entwickelt. Die zentrale Idee basiert auf der Verknüpfung von experimentellen Zerfallsmessungen mit den biochemischen Mechanismen der Degradation. In zukünftigen experimentellen Untersuchungen können die entwickelten Verfahren angewandt werden, um eine genauere Interpretation der Befunde zu ermöglichen. Insbesondere zeigt die Arbeit auf, wie verschiedene Hypothesen über den Degradationsmechanismus anhand eines geeigneten mathematischen Modells durch quantitative Experimente verifiziert oder falsifiziert werden können.

La formation de nouveaux vaisseaux sanguins ou angiogenèse soutient la croissance tumorale en fournissant l'oxygène et les nutriments qui lui sont nécessaires. Le rôle clé du facteur de croissance de l'endothélium vasculaire VEGF dans ce processus a suscité le développement de stratégies anti-angiogéniques pour le traitement du cancer. Cependant, des travaux précliniques et des données cliniques suggèrent l'émergence de résistances aux anti-angiogéniques, en raison notamment de la redondance des facteurs de croissance pro-angiogéniques. Il est donc nécessaire de développer des stratégies alternatives plus efficaces. En 2010, notre laboratoire a apporté la preuve de concept d'une thérapie anti-tumorale et anti-angiogénique innovante basée la dégradation des ARNm à demi-vie courte par la protéine à doigts de zinc TIS11b. Néanmoins, l'instabilité de la protéine thérapeutique a entravé la caractérisation plus détaillée de cette stratégie. Dans ce contexte, l'objectif majeur de ma thèse était l'optimisation de la stabilité et de l'activité de TIS11b et l'évaluation de son efficacité thérapeutique. Pour cela, nous avons généré une nouvelle protéine TIS11b génétiquement modifiée sur la base d'études biochimiques et moléculaires. Notamment, nous avons observé que la phosphorylation de la sérine 334 située dans le domaine C-terminal de TIS11b augmente de façon très significative la stabilité de la protéine et potentialise son activité déstabilisatrice de l'ARNm du VEGF. De plus, la délétion du domaine N-terminal augmente également la stabilité de TIS11b sans altérer son activité. Nous avons alors généré deux nouvelles protéines thérapeutiques, la protéine ZnC et la protéine ZnC334D pour laquelle la troncation du domaine N-terminal et la substitution de la sérine S334 par un aspartate mimant une phosphorylation ont été combinées. Les nouvelles protéines ont été fusionnées à une étiquette polyarginine R9 leur permettant de traverser les membranes cellulaires (R9-ZnC et R9-ZnCS334D). Nous avons montré que R9-ZnC et R9-ZnCS334D inhibent l'expression de VEGF in vitro dans la lignée de cancer du sein murin 4T1. De plus, R9-ZnCS334D exerce une activité anti-proliférative, anti-migratoire et anti-invasive dans ces cellules. In vivo, l'injection intra-tumorale de R9-ZnCS334D dans des tumeurs 4T1 préétablies inhibe significativement l'expression du VEGF, la croissance et la vascularisation tumorales. De façon remarquable, l'analyse des extraits tumoraux indique que le traitement diminue l'expression de chimiokines clés dans les processus d'angiogenèse, d'inflammation et d'invasion (Fractalkine, MCP-1, NOV, SDF-1, Pentraxin…). Enfin, R9-ZnC et R9-ZnCS334D inhibent l'expression de marqueurs de la transition épithélio-mésenchymateuse, un processus impliqué dans la dissémination métastatique. L'ensemble de ces travaux indique que R9-ZnC et R9-ZnCS334D sont des molécules anti-tumorales multi-cibles, qui inhibent plusieurs étapes clés de la progression tumorale. Cette étude confirme que le ciblage de la stabilité des ARNm est une stratégie prometteuse et novatrice pour le développement de nouvelles thérapies anti-cancéreuses. / One of the innovative aspects of anti-cancer therapies is the possibility of preventing tumor growth by blocking blood supply. Cancer cells induce the formation of their own blood vessels from pre-existing vasculature, a process called angiogenesis. One of the most important proangiogenic factors is vascular endothelial growth factor (VEGF). The success of bevacizumab (a humanized anti-VEGF monoclonal antibody) combined to chemotherapy for the treatment of human metastatic cancers has validated VEGF as an efficient target. However, despite the initial enthusiasm, resistance to these anti-angiogenic treatments resulting from compensatory mechanisms occurs upon time. For this reason, there is a real need for new anti-angiogenic drugs that will target the angiogenic process through distinct mechanisms. In 2010, our laboratory has successfully developed an anti-angiogenic and anti-tumoral therapy based on destabilization of short-lived mRNAs by the zinc finger protein TIS11b. However, the therapeutic protein was highly unstable, thus making it difficult to further characterize the experimental therapy. In this context, the main task of my thesis was the optimization of TIS11b stability and activity followed by the evaluation of the multi-target action of our novel protein on tumor development. In a first part of this work, biochemical and molecular approaches allowed us to demonstrate that phosphorylation of the C-terminal serine S334 in TIS11b protein markedly increases its stability. In addition, deletion of the N-terminal domain of TIS11b highly increases its protein stability without affecting its activity. Therefore, we integrated N-terminal truncation (ZnC) and C-terminal substitution of S334 by an aspartate to mimic a permanent phosphorylation at S334 (ZnCS334D) as a novel TIS11b engineering strategy. Both proteins were fused subsequently to a cell-penetrating peptide polyarginine (R9). In vitro studies revealed that R9-ZnC and R9-ZnCS334D inhibit VEGF expression in the murine breast cancer cells 4T1. In addition, R9-ZnCS334D impaired proliferation, migration, invasion and anchorage-independent growth of 4T1 cells. In vivo, intra-tumoral injection of either protein significantly reduced VEGF expression and tumor vascularization. Strikingly, antibody array analyses of tumor extracts demonstrated a reduced expression of several chemokines such as Fractalkine, MCP-1, NOV, SDF-1 and Pentraxin upon R9-ZnC or R9-ZnCS334D treatment. These factors, which are produced by several cell types within tumor tissue, are key drivers of tumor angiogenesis, tumor-promoting inflammation and invasion. Furthermore, the expression of markers of the epithelial-to-mesenchymal transition was also significantly reduced, suggesting an anti-metastatic effect of R9-ZnC and R9-ZnCS334D. Thus, we provide R9-ZnC and R9-ZnCS334D as potential novel multi-target agents which inhibit key hallmarks of cancer progression. This work supports the emerging link between mRNA stability and cancer and proposes novel concepts for the development of innovative anti-cancer therapies.

No description available.

Nonsense-mediated mRNA decay (NMD) specifically targets mRNAs with premature translation termination codons for rapid degradation. NMD is a highly conserved translation-dependent mRNA decay pathway, and its core Upf factors are thought to be recruited to prematurely terminating mRNP complexes, possibly through the release factors that orchestrate translation termination. Upf1 is the central regulator of NMD and recent studies have challenged the notion that this protein is specifically targeted to aberrant, nonsense-containing mRNAs. Rather, it has been proposed that Upf1 binds to most mRNAs in a translation-independent manner. In this thesis, I investigated the nature of Upf1 association with its substrates in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Using biochemical and genetic approaches, the basis for Upf1 interaction with ribosomes was evaluated to determine the specificity of Upf1 association with ribosomes, and the extent to which such binding is dependent on prior association of Upf1’s interacting partners. I discovered that Upf1 is specifically associated with Rps26 of the 40S ribosomal subunit, and that this association requires the N-terminal Upf1 CH domain. In addition, using selective ribosome profiling, I investigated when during translation Upf1 associates with ribosomes and showed that Upf1 binding was not limited to polyribosomes that were engaged in translating NMD substrate mRNAs. Rather, Upf1 associated with translating ribosomes on most mRNAs, binding preferentially as ribosomes approached the 3’ ends of open reading frames. Collectively, these studies provide new mechanistic insights into NMD and the dynamics of Upf1 during translation.

No description available.

In bacteria, protein synthesis can occur tightly coupled to transcription. In eukaryotes, it is believed that translation occurs solely in the cytoplasm; I test whether some occurs in nuclei and find: (1) L-azidohomoalanine (Aha) – a methionine analogue (detected by microscopy after attaching a fluorescent tag using ‘click’ chemistry) – is incorporated within 5 s into nuclei in a process sensitive to the translation inhibitor, anisomycin. (2) Puromycin – another inhibitor that end-labels nascent peptides (detected by immuno-fluorescence) – is similarly incorporated in a manner sensitive to a transcriptional inhibitor. (3) CD2 – a non-nuclear protein – is found in nuclei close to the nascent RNA that encodes it (detected by combining indirect immuno-labelling with RNA fluorescence in situ hybridization using intronic probes); faulty (nascent) RNA is destroyed by a quality-control mechanism sensitive to translational inhibitors. I conclude that substantial translation occurs in the nucleus, with some being closely coupled to transcription and the associated proof-reading. Moreover, most peptides made in both the nucleus and cytoplasm are degraded soon after they are made with half-lives of about one minute. I also collaborated on two additional projects: the purification of mega-complexes (transcription ‘factories’) containing RNA polymerases I, II, or III (I used immuno-fluorescence to confirm that each contained the expected constituents), and the demonstration that some ‘factories’ specialize in transcribing genes responding to tumour necrosis factor α – a cytokine that signals through NFκB (I used RNA fluorescence in situ hybridization coupled with immuno-labelling to show active NFκB is found in factories transcribing responsive genes).

L‘adaptation des bactéries à leur environnement résulte de régulations de l’expression génique pour optimiser leur physiologie aux conditions de culture. Le contrôle de la concentration des ARNm constitue l’une de ces régulations. Il dépend à la fois des variations de transcription et de dégradation des messagers. Si ces deux mécanismes sont bien étudiés à l’échelle moléculaire chez E. coli, leurs poids respectifs sur la régulation du niveau des transcrits à l’échelle du génome restent inconnus en raison de l’absence de données omiques relatives à la dégradation des ARNm lors de changements environnementaux. D’autre part, les paramètres déterminant la stabilité des messagers sont mal identifiés et n’ont jamais été hiérarchisés.Au cours de cette thèse, la stabilité de chacun des ARNm d’E. coli a été mesurée par la détermination du stabilome. Plus précisément, le temps de demi-vie de près de 70 % de tous les messagers a pu être déterminé de façon fiable pour quatre taux de croissance différents obtenus dans les mêmes conditions de culture à l’aide de chémostats. Pour la première fois, cette étude démontre qu’une croissance bactérienne plus rapide entraîne une augmentation globale de la dégradation des transcrits. L’intégration de ces données avec les données transcriptomiques montre que même si la transcription est le mécanisme principal de régulation du niveau des messagers, la dégradation exerce un effet inverse dans la plupart des cas. De plus, le rôle de la dégradation dans le contrôle de la concentration des ARNm s’accentue de façon significative avec l’augmentation du taux de croissance et affecte particulièrement les gènes impliqués dans le métabolisme carboné central. À partir des données de stabilité générées à différents taux de croissance, des approches de biologie intégrative ont permis d’identifier et de hiérarchiser les déterminants de la dégradation des ARNm. Ainsi, la concentration des messagers qui est le principal paramètre, mais aussi le biais de codon, la longueur de la séquence codante et la présence de certains motifs de séquence déterminent la stabilité d’un ARNm. Toutefois, si la hiérarchie des déterminants identifiés reste identique avec la variation du taux de croissance, la stabilité des ARNm de certaines catégories fonctionnelles en est dépendante. Cependant, d’autres déterminants du temps de demi-vie des messagers, en particulier à fort taux de croissance, restent encore à être identifiés. La protéine CsrA, appartenant au système Csr, est un exemple de régulateur post-transcriptionnel qui contrôle positivement ou négativement l’expression d’ARNm par divers mécanismes qui peuvent modifier leur stabilité. Toutefois, l’étendue de l’action de CsrA sur la stabilité des ARNm à l’échelle omique n’a jamais été étudiée. En comparant les stabilomes et transcriptomes d’une souche sauvage et d’une souche où l’activité de CsrA est diminuée, les effets indirects transcriptionnels de CsrA ont été mesurés et de nouveaux ARNm cibles de CsrA dont la stabilité est régulée par la protéine (en majorité stabilisés) ont été identifiés. De plus, la protéine CsrD, régulateur de la stabilité des ARN non codants CsrB/C, n’est pas impliquée dans la régulation de la stabilité des ARNm, mais agit sur la transcription de nombreux gènes indépendamment de son rôle au sein du système Csr. En conclusion, ces travaux ont permis de mieux appréhender les régulations de la stabilité des ARNm, en identifiant leurs déterminants et en caractérisant leur rôle et portée dans le contrôle de la concentration des messagers. Ils soulignent en particulier l’importance de ces régulations dans le processus d’adaptation bactérien / Bacterial adaptation to environment results from regulations of gene expression to optimize cell physiology to growth conditions. Control of mRNA concentration is one of those regulations. It depends on both variations of transcription and transcript degradation. Although these two mechanisms are well defined at the molecular level in E. coli, their respective impact on mRNA level regulation is still unknown at the genome scale because of a lack of omic data on mRNA stability during changing environment. Moreover, parameters determining messenger stability are not yet clearly identified and have never been ranked.During this PhD, the stability of each of the E. coli mRNAs was measured through stabilome determination. More precisely, the half-life of around 70 % of all messengers was reliably determined at four different growth rates obtained in the same growth conditions in chemostats. For the first time, this study demonstrated that increase of growth rate led to global increase of transcript degradation. Integration of these data with transcriptomic data showed that although transcription was the main mechanism which regulated mRNA level, messenger degradation exerted an opposite effect in most of the cases. The role of messenger degradation in the control of mRNA concentration was significantly accentuated with increasing growth rate and affected particularly genes involved in central carbon metabolism. Using mRNA stability data produced at different growth rates, integrative biology approaches allowed identification and ranking of the determinants of messenger stability. mRNA concentration which was the main parameter, but also codon bias, length of the coding sequence, sequence motifs contributed to transcript stability. However, although the hierarchy of determinants remained identical with variations of growth rate, the stability of mRNAs belonging to specific functional categories differed with the growth rate. Nevertheless, other determinants of messenger half-life, in particular at high growth rates still remain to be discovered. The CsrA protein, which belongs to the Csr system, is one example of a post-transcriptional regulator. CsrA positively or negatively controls expression of several mRNAs by mechanisms able to modify transcript stability. Nevertheless, the extent of CsrA effect on mRNA stability at the omic level has never been studied. By comparing stabilomes and transcriptomes of the wild type strain with a strain with reduced CsrA activity, the indirect transcriptional effects of CsrA were measured and new mRNAs whose stability was targeted by CsrA (mostly stabilized), were identified. Moreover, the CsrD protein, a regulator of CsrB/C small RNA stability, was not involved in mRNA stability regulation, but played a role in transcriptional regulation of many genes independently of its role in the Csr system. To conclude, this work provides a better understanding of the regulation of the mRNA stability. It identifies mRNA stability determinants and characterizes the role and extent of mRNA stability regulation in the control of messenger concentration. The study underlines the importance of this regulation in the process of bacterial adaptation