Dans les cellules, les microtubules interviennent dans de nombreux événements comme le maintien de l'architecture, la division du matériel génétique, la migration cellulaire ou encore le transport de vésicules et d'organites. Les modifications post-traductionnelles du le C-terminus de la tubuline, bloc de base des microtubules, apparaissent comme très impliquées dans la régulation de ces fonctions car elles régulent le recrutement de leurs nombreux partenaires protéiques. Durant ma thèse, je me suis particulièrement intéressée à une de ces modifications post traductionnelles : le cycle de détyrosination/tyrosination du C-terminus de l'α-tubuline. Ce cycle implique deux enzymes la Tubuline CarboxyPeptidase (TCP), qui clive la tyrosine à l'extrémité de l'α-tubuline, et la Tubuline Tyrosine Ligase (TTL) qui ré-additionne une tyrosine à la tubuline détyrosinée. Des études menées sur ce cycle et notamment la découverte de la TTL ont permis de montrer que la présence d'une tyrosine à l'extrémité C-terminale de l'α-tubuline est indispensable au développement neuronal et que son absence favorise la progression tumorale. La TCP quant à elle est encore inconnue et sa découverte apparaît essentielle afin de pouvoir appréhender le cycle de détyrosination/tyrosination dans sa globalité. Avec pour fil rouge l'identification de la TCP, mon travail s'est déroulé en trois temps. Je me suis tout d'abord intéressée à la protéine EB1. Cette protéine se lie à l'extrémité positive des microtubules où elle recrute de nombreux partenaires microtubulaires. EB1, présente le même C-terminus que l'α-tubuline et notamment une tyrosine terminale indispensable à la liaison des protéines à CAP-Gly. Dans des cellules et des tissus sains j'ai montré qu'EB1 n'existe pas sous forme détyrosinée ce qui souligne la spécificité de la TCP pour l'α-tubuline. Dans un second temps, j'ai participé à l'étude d'une famille de carboxypeptidases cytosoliques impliquées dans la neurodégénérescence, les CCPs, parmi lesquelles nous pensions trouver la TCP. Nous avons montré que quatre de ces enzymes (CCP1, 4, 5, et 6) retirent les glutamates présents de manière latérale au C-terminus de la tubuline. Les CCP1, 4 et 6 peuvent également cliver le dernier glutamate de la tubuline détyrosiné générant de l'α-tubuline où les deux derniers acides aminés ont été clivés (tubuline-Δ2). Aucune de ces carboxypeptidases ne se révélant être la TCP, j'ai mis en place une méthode biochimique dans le but de purifier cette enzyme. Après plusieurs étapes de purification à partir de cerveaux de souris, des préparations enrichies en activité carboxypeptidase ont été obtenues. Les analyses spectrométriques et bioinformatiques de ces préparations ont permis d'isoler des candidats TCP actuellement testés pour leur potentielle activité de détyrosination du C-terminus de l'α-tubuline. Si la TCP n'est pas présente parmi eux, les outils développés lors de cette étude devraient permettre une très prochaine identification de cette enzyme essentielle. / Microtubules control many aspects of cellular function. Those polymers of tubulin are involved in numerous events ranging from the maintenance of cell architecture to cell division and migration through the transport of vesicles and organelles. The post-translational modifications of the C-terminus of tubulin appear to be involved in the regulation of microtubule functions by recruiting different effectors at the growing end of microtubules. During my PhD, I focused on one of these post-translational modifications: the detyrosination/tyrosination cycle of the C-terminal α-tubulin. This cycle involves the enzymatic removal of the C-terminal tyrosine of α-tubulin by an uncharacterized tubulin carboxypeptidase (TCP) and the re-addition of a tyrosine residue by the Tubulin-Tyrosine-Ligase (TTL) isolated in 1975. On one hand, tubulin tyrosination is important in neuronal organization whereas TTL suppression in human cancers is associated with tumor aggressiveness. Those defects are in part due to the failure of microtubule partners to bind detyrosinated microtubules. My project was divided into three main parts. I have first studied EB1, a microtubule plus end tracking protein which recruits many proteins at the microtubule plus end. This protein ends with the same amino acids as does α-tubulin. As in tubulin, the tyrosine terminal is important for the binding of EB1 partners. I showed that EB1 does not exist under detyrosinated form underlying the TCP specificity. Then, I collaborated to identify the function of a carboxypeptidase family within which we thought we could find the TCP. Four members of this family are deglutamylating enzymes (CCP1, CCP4, CCP5 and CCP5). Three of them (CCP1, CCP4 and CCP6) can cleave the last glutamate of detyrosinated tubulin to generate tubulin without the last two C-terminus amino acids (Δ2-tubulin). However, none of them was identified as the TCP. I consequently developed a biochemical approach to find this enzyme. Extracts enriched in carboxypeptidase activity after purification steps from mice brain were analyzed by mass spec and bioinformatics. Some candidates are currently tested for their potential C-terminus α-tubulin detyrosinating activity. The tools developed here should allow for pending identification of the TCP.

Les mécanismes épigénétiques, tels que la méthylation et les modifications d'histones, sont impliqués dans le contrôle à grande échelle de l'expression du génôme et contribuent à la mise en place des profils d'expression des gènes spécifiques de tissus et de types cellulaires. Dans les cellules en cours ou en fin de différenciation, ces mécanismes sont aussi impliqués dans la mise en place et le maintien de la repression d'un grand nombre de gènes. La transformation oncogénique est presque toujours associée à des anomalies de la signalisation épigénétique cellulaire, dont certaines, comme les méthylations aberrantes de gènes suppresseurs de tumeur, sont considérées comme des événements oncogènes. Un aspect beaucoup moins étudié de ces dérégulations épigénétiques est l'activation aberrante de gènes tissu-spécifiques dans des cellules pré-cancéreuses et transformées. De nombreuses études rapportent l'activation « hors contexte » de gènes spécifiques du testicule dans plusieurs cancers somatiques. Ces gènes sont décrits sous le nom de gènes « cancer testis » ou C/T. Il a été suggéré que ces expressions illégitimes pourraient être de bons indicateurs des cancers, et fournir de nouvelles cibles pour une immunothérapie anticancéreuse. Au cours de cette thèse, nous avons développé une approche basée sur ce concept d'activation ectopique de gènes pour identifier les gènes exprimés de manière aberrante dans les lymphoblastes des patients atteints de leucémies lymphoblastiques aigues (LAL). Nous avons ensuite évalué leur intérêt pour une utilisation comme marqueurs pronostics et de prédiction de la réponse au traitement. Nous avons ainsi identifié une signature de huit gènes spécifiques de la lignée germinale / cellules souches embryonnaires, exprimés de manière aberrante dans les LAL pédiatriques et adultes : 4 gènes prédictifs de mauvais pronostic et 4 gènes associés à une issue favorable. Nous avons par la suite montré qu'une combinaison de l'expression de ces 8 gènes peut identifier les formes agressives de LAL chez les enfants ainsi que chez les adultes. Une étude prospective clinique a mis en évidence que notre système de détection des 8 gènes, basé sur un test RT- qPCR, pourrait aider à prédire la réponse précoce à un traitement (induction) dans un groupe de 31 patients adultes nouvellement recrutés, atteints de LAL. Enfin, en exploitant notre méthode de classification, nous avons découvert des traits biologiques communs entre les formes agressives de LAL chez les enfants et chez les adultes. Nos données montrent que les formes les plus agressives de LAL présentent les caractéristiques de cellules souches hématopoïétiques au repos. Cette information pourrait être utilisée pour adapter les approches thérapeutiques. Enfin, en plus de l'amélioration de la détection et du suivi des patients LAL, ce travail a un fort potentiel dans la définition de nouvelles stratégies thérapeutiques ainsi que d'ors et déjà dans les choix thérapeutiques les plus appropriés pour les patients porteurs des formes les plus agressives. / Epigenetic mechanisms such as methylation and histone modifications are involved in large-scale control of the expression of the genome and contribute to the development of specific gene expression profiles of tissues and cell types. In cells, during and after differentiation, these mechanisms are also involved in the establishment and maintenance of the repression of many genes. Oncogenic transformation is almost always associated with abnormalities of cellular epigenetic signalling, some of which, such as aberrant methylation of tumour suppressor genes, are considered as oncogenic events. One much less studied aspect epigenetic deregulations, is the aberrant activation of tissue-specific genes in pre-cancerous and transformed cells. Many studies have reported the “out of context” activation of specific testicular genes in several somatic cancers. These genes are described as the "cancer / testis" genes or C/T. It has been suggested that these illegitimate expressions could be good indicators of cancer and provide new targets for cancer immunotherapy. In this thesis, based on the concept of ectopic activation of genes, we have identified genes aberrantly expressed in lymphoblasts of patients with acute lymphoblastic leukemia (ALL). We have then assessed their potential for a use as markers for prognosis and prediction of treatment response. We have identified a signature of eight genes specific of germline/embryonic stem cells, aberrantly expressed in adult and paediatric ALL. The ectopic activation of four genes was predictive of poor prognosis and the expression of four other genes was associated with a favourable outcome. We have subsequently shown that the combination of the expression of these eight genes can identify aggressive forms of ALL in children and adults. A prospective clinical study showed that a test based on the detection of these 8 genes, by RT- qPCR could help predicting an early response to treatment (induction) in a group of 31 newly recruited ALL adult patients. Finally, using our classification method, we discovered common biological traits between aggressive forms of ALL in children and adults. Our data show that the most aggressive forms of ALL have characteristics of dormant hematopoietic stem cells. This information could be used to refine therapeutic approaches. Finally, in addition to improving the detection and monitoring of ALL patients, this work has great potentials in the definition of new therapeutic strategies as well as in the choice of the most appropriate therapeutic approaches for patients with aggressive forms of ALL.

Le domaine Dlk1-Dio3 est l’un des rares domaines imprimés contrôlés par une région de contrôle d'impression méthylée sur le chromosome paternel, nommée IG-DMR. Dans l’embryon, au niveau du domaine Dlk1, Rtl1 et Dio3 les gènes codant pour des protéines sont exprimés à partir du chromosome paternel, tandis que les ARNs non-codants dont Meg3, les snoRNAs à boite C/D et les micro-ARNs sont exprimés à partir du chromosome maternel.Il a été montré que la copie maternelle de l'IG-DMR est nécessaire pour l'expression des gènes imprimés de ce domaine et que les ARNs de types enhancer (de la même région) activent la transcription des ARNs non-codants. Cependant, les mécanismes qui régulent l'expression imprimée de gènes codant pour des protéines restent indéterminés. Dans ce projet, nous avons cherché à élucider les mécanismes qui contrôlent l'expression spécifiquement paternelle des gènes codant pour des protéines ainsi que le rôle possible des ARNs non-codants dans ce processus.Pour nos études alléliques, nous avons utilisé des cellules ES hybrides qui ont été obtenues en croisant des lignées de M. musculus domesticus et M. musculus molossinus. Ces cellules ont été différenciées in vitro dans des lignées neurales. Dans les cellules ES, l'expression Dlk1 est détectée à partir des deux chromosomes parentaux à des niveaux très bas. Lors de la différenciation, l'allèle paternel de Dlk1 devient actif tandis que le niveau d'expression de l'allèle maternel reste faible. Nos études de la chromatine ont montré que cette surexpression est due à l’activation de la chromatine sur l'allèle paternel de Dlk1.L'un de nos objectifs était d'explorer le rôle de Meg3 (un long ARN non-codant) dans la régulation de l’empreinte de Dlk1. A cet effet, nous avons généré des cellules souches embryonnaires déficientes en Meg3. Dans toutes les lignées déficientes, de suppressions maternelles ou bi-alléliques, nous avons constaté une perte d’expression de tous les ANRs non-codants. De plus, l’expression de Dlk1 devient bi-allélique dans ces cellules. Pour élucider le mécanisme de l'empreinte de ce gène, nous avons décidé d'étudier les caractéristiques de la chromatine au niveau du promoteur Dlk1 dans les cellules déficientes en Meg3. Nous avons examiné les modifications activatrices et répressives des histones ainsi que l'occupation de l'ARN Pol II. Nous avons observé l'acquisition des marques d’une chromatine active sur les deux chromosomes ainsi que le recrutement bi-allélique de l'ARN Pol II.Bien que nous n’ayons pas pu détecter une perte de la marque répressive H3K27me3 suite à la surexpression de Dlk1, nous avons observé un gain d'acétylation sur ce résidu lysine. Afin de comprendre davantage le rôle de la marque H3K27me3 sur l’empreinte de Dlk1, nous avons généré des cellules ES dépourvues de EZH2, la méthyltransférase de H3K27. L’expression de Dlk1 dans les cellules différenciées dépourvues de H3K27me3 est bi-allélique.Enfin, ces données suggèrent que l'expression des ARNs non-codant empêche l'activation de Dlk1 sur le chromosome maternel via l’activité de EZH2 au cours du développement. / The Dlk1-Dio3 imprinted domain is one of the few imprinted domains that are controlled by a paternally methylated imprinting control region, IG-DMR. Protein-coding genes of the domain, Dlk1, Rtl1 and Dio3 are expressed from the paternal chromosome, and non-coding RNAs (ncRNAs) including Meg3, C/D box snoRNAs and microRNAs are expressed from the maternal chromosome exclusively in the embryo. Maternal copy of the IG-DMR is required for the imprinted gene expression at this domain. Enhancer RNAs transcribed from this region are involved in activation of ncRNA expression on the maternal chromosome. However, the regulation of imprinted expression of protein-coding genes remains unknown. In this project, we aimed to elucidate the mechanisms controlling the paternal specific expression of protein-coding genes and a possible role of ncRNAs in this process.For our allelic studies, we made use of hybrid ES cells that were obtained by crossing M. musculus domesticus and M. musculus molossinus strains. These cells were differentiated in vitro into neural lineages. In ES cells, Dlk1 expression is detected from both parental chromosomes at very low levels. Upon differentiation, paternal allele of Dlk1 gets activated while low level of expression is detected from maternal allele. Our chromatin studies showed that this upregulation is through the acquisition of active chromatin on the paternal allele of Dlk1.One of our aims was to explore the role of Meg3 long non-coding RNA (lncRNA) in the regulation of Dlk1 imprinting. For this purpose, we generated ES cells deficient in Meg3. In all maternal or biallelic deletion lines, we observed complete loss of all ncRNA expression. Interestingly, in these cells Dlk1 expression becomes biallelic. To elucidate the mechanism of imprinting of this gene, we set out to study the chromatin features at the Dlk1 promoter in Meg3 deficient cells. We looked into active and repressive histone modifications and RNA Pol II occupancy. We observed acquisition of active chromatin marks on both chromosomes as well as biallelic recruitment of RNA Pol II.Although we could not detect a loss of repressive mark H3K27me3 upon Dlk1 upregulation on the paternal allele, we observed gain of acetylation on this lysine residue. To further investigate the role of H3K27me3 mark on Dlk1 imprinting, we generated ES cells that lack functional EZH2, the H3K27 methyltransferase. Dlk1 is biallelically expressed in the differentiated cells that are devoid of H3K27me3.Combined, these data suggest a model in which non-coding RNA expression prevents the developmental activation of Dlk1 on the maternal chromosome by a process that also requires the activity of EZH2.

Les ARN interférents sont de puissants outils thérapeutiques et biologiques pour la mise en silence de l'expression des gènes. Afin d'améliorer leur stabilité enzymatique, leur biodistribution et leur pénétration cellulaire, nous proposons de développer une approche prodrogue d'ARN interférent. Ce manuscrit rapporte la synthèse et l'évaluation de pro-ARN masqués temporairement par des groupements biolabiles susceptibles d'être hydrolysés dans les cellules afin de libérer l'ARN naturel actif. Deux types de modifications sont présentés : des groupes acétalesters enlevés par des carboxyestérases et des groupes alkyldithiométhyles sensibles à un environnement réducteur. Dans une première partie, une nouvelle méthode de synthèse de pro-ARN partiellement modifiés en position 2' par des groupements acétalesters est décrite. Plusieurs groupements variant par leur caractère lipophile ou cationique sont évalués. Des résultats prometteurs d'études physico-chimiques, de stabilité enzymatique, de pénétration cellulaire et d'inhibition de gènes mettent en valeur l'intérêt d'utiliser certains pro-ARN modifiés en tant qu'outils thérapeutiques. Une deuxième partie présente une voie de synthèse originale de pro-ARN modifiés en position 2' par des groupements alkyldithiométyles. Les propriétés physico-chimiques, la stabilité enzymatique et le démasquage de ces pro-ARN sont décrits. Parallèlement, l'étude d'une réaction d'échange thiol-disulfure permettant l'incorporation de liens disulfures intrabrin au sein de duplex d'ARN et de constructions tige-boucles est détaillée dans ce manuscrit. / SiRNA are powerful therapeutic and biological tools for gene silencing. In the aim of improving their stability, their biodistribution and their cellular delivery, we propose to develop a siRNA prodrug-like approach.This manuscript reports the synthesis and the study of pro-RNA temporarily masked by biolabile groups which could be hydrolyzed inside cells in order to release the active unmodified RNA. Two types of modifications are presented: acetalester groups removed by carboxyesterases and alkyldithiomethyl groups cleaved in a reducing environment within cells.In a first part, a new synthesis strategy of partially modified 2'-O-acetalester pro-RNA is described. Several acetalester groups varying in their lipophilicity and their charge are evaluated. Promising results obtained in physical-chemical studies, enzymatic stability and gene inhibition highlight the use of these modified pro-RNA as therapeutic drugs. A second part introduces an original approach for the synthesis of 2'-O-alkyldithiomethyl pro-RNA. The physical-chemical properties, the enzymatic stability and the unmasking of this pro-RNA are described.Moreover, the study of a thiol-disulfide exchange reaction allowing the incorporation of intrastrand disulfide bond into secondary structure duplex and hairpin is reported in this manuscript.

Ilf3 et NF90, deux protéines de liaison aux ARN localement structurés en double-brin, sont générées par épissage mutuellement exclusif à partir du gène ILF3. Pour chacune d’entre-elles, un épissage alternatif permet la synthèse de deux isoformes, une longue et une courte, qui diffèrent par la présence ou non d’une séquence de 13 acides aminés localisée à leur extrémité N-terminale et qui correspond à un signal de localisation nucléolaire. La particularité de ces deux protéines est de présenter une forte hétérogénéité avec au moins 20 isoformes produites à partir du même gène, 12 pour Ilf3 et 8 pour NF90. Elle est générée par deux mécanismes complémentaires, l’épissage alternatif et les modifications post-traductionnelles dont deux ont été mises en évidence au laboratoire, la diméthylation asymétrique de l’arginine 609/622 présente dans une séquence consensus de type RGG et catalysée par PRMT1 (« protein arginine N-methyltransferase 1 ») ainsi qu’une phosphorylation sur la sérine 190/203. Ce polymorphisme pourrait être à l’origine des différences de localisation subcellulaire observées selon l’isoforme considérée et/ou aurait comme fonction de réguler soit leurs interactions avec leurs partenaires protéiques ou nucléiques, soit leur activité biologique. Par des expériences d’immunofluorescence et de « GST pull-down », il a été montré que ces deux modifications post-traductionnelles d’Ilf3 et de NF90 ne semblent impliquées ni dans leur localisation subcellulaire, ni dans la régulation de leurs interactions avec leurs partenaires protéiques. Du fait des nombreuses fonctions associées aux protéines Ilf3 et NF90 dans la littérature, les modifications identifiées pourraient être impliquées dans la régulation de leurs interactions avec leurs partenaires nucléiques, ADN ou ARN. / Ilf3 and NF90, two double stranded RNA-binding proteins, are generated by exclusive splicing from the ILF3 gene. For each one, a 5? alternative splicing leads to the synthesis of a long and a short isoforms that differ by the presence or not of 13 amino acid sequence at their N-terminus corresponding to a nucleolar localization signal. The characteristic of these two proteins is to exhibit a high degree of heterogeneity with at least 20 isoforms produced from the same gene, 12 for Ilf3 and 8 for NF90. It is generated by two complementary mechanisms, alternative splicing and posttranslational modifications which two have been identified in the laboratory, the arginine 609/622 asymmetric dimethylation present in a RGG consensus sequence and catalyzed by PRMT1 ("protein arginine N-methyltransferase 1") and the serine 190/203 phosphorylation. This polymorphism could explain the various cellular functions described for both proteins and could regulate their subcellular localization and the interaction with protein or nucleic partners. By immunofluorescence and GST pull-down experiments, it was shown that these two posttranslational modifications of Ilf3 and NF90 neither seem involved in their subcellular localization, nor in the regulation of interactions with their protein partners. Because of the many functions associated with Ilf3 and NF90 proteins in the literature, the identified modifications may be implicated in regulating the interactions with their nucleic partners, DNA or RNA.

La modélisation sinusoïdale est une des méthodes les plus largement utilisés paramétriques pour la parole et le traitement des signaux audio. Inspiré par le récemment introduit Modèle aQHM et Modèle aHM, nous la vue d’ensemble de la théorie de l’ adaptation sinusoïdale modélisation et nous proposons un modèle nommé la Modèle eaQHM, qui est un non modèle paramétrique de mesure d’ajuster les amplitudes et les phases instantanées de ses fonctions de base aux caractéristiques variant dans le temps de sous-jacents du signal de parole, ainsi atténuer significativement la dite hypothèse de stationnarité locale. Le eaQHM est montré à surperformer aQHM dans l’analyse et la resynthèse de la parole voisée. Sur la base de la eaQHM , un système hybride d’analyse / synthèse de la parole est présenté (eaQHNM), et aussi d’ une version hybride de l’ aHM (aHNM). En outre, nous présentons la motivation pour une représentation pleine bande de la parole en utilisant le eaQHM, c’est, représentant toutes les parties du discours comme haute résolution des sinusoıdes AM-FM. Les expériences montrent que l’adaptation et la quasi-harmonicité est suffisante pour fournir une qualité de transparence dans la parole non voisée resynthèse. La pleine bande analyse eaQHM et système de synthèse est présenté à côté, ce qui surpasse l’état de l’art des systèmes, hybride ou pleine bande, dans la reconstruction de la parole, offrant une qualité transparente confirmé par des évaluations objectives et subjectives. En ce qui concerne les applications, le eaQHM et l’ aHM sont appliquées sur les modifications de la parole (de temps et pas mise à l’échelle). Les modifications qui en résultent sont de haute qualité, et suivent des règles très simples, par rapport à d’autres systèmes de modification état de l’art. Les résultats montrent que harmonicité est préféré au quasi- harmonicité de modifications de la parole du fait de la simplicité de la représentation intégrée. En outre, la pleine bande eaQHM est appliquée sur le problème de la modélisation des signaux audio, et en particulier d’instrument de musique retentit. Le eaQHM est évaluée et comparée à des systèmes à la pointe de la technologie, et leur est montré surpasser en termes de qualité de resynthèse, représentant avec succès l’attaque , transitoire, et une partie stationnaire d’un son d’instruments de musique. Enfin, une autre application est suggéré, à savoir l’analyse et la classification des discours émouvant. Le eaQHM est appliqué sur l’analyse des discours émouvant, offrant à ses paramètres instantanés comme des caractéristiques qui peuvent être utilisés dans la reconnaissance et la quantification vectorielle à base classification du contenu émotionnel de la parole. Bien que les modèles sinusoidaux sont pas couramment utilisés dans ces tâches, les résultats sont prometteurs. / Sinusoidal Modeling is one of the most widely used parametric methods for speech and audio signal processing. The accurate estimation of sinusoidal parameters (amplitudes, frequencies, and phases) is a critical task for close representation of the analyzed signal. In this thesis, based on recent advances in sinusoidal analysis, we propose high resolution adaptive sinusoidal models for analysis, synthesis, and modifications systems of speech. Our goal is to provide systems that represent speech in a highly accurate and compact way. Inspired by the recently introduced adaptive Quasi-Harmonic Model (aQHM) and adaptive Harmonic Model (aHM), we overview the theory of adaptive Sinusoidal Modeling and we propose a model named the extended adaptive Quasi-Harmonic Model (eaQHM), which is a non-parametric model able to adjust the instantaneous amplitudes and phases of its basis functions to the underlying time-varying characteristics of the speech signal, thus significantly alleviating the so-called local stationarity hypothesis. The eaQHM is shown to outperform aQHM in analysis and resynthesis of voiced speech. Based on the eaQHM, a hybrid analysis/synthesis system of speech is presented (eaQHNM), along with a hybrid version of the aHM (aHNM). Moreover, we present motivation for a full-band representation of speech using the eaQHM, that is, representing all parts of speech as high resolution AM-FM sinusoids. Experiments show that adaptation and quasi-harmonicity is sufficient to provide transparent quality in unvoiced speech resynthesis. The full-band eaQHM analysis and synthesis system is presented next, which outperforms state-of-the-art systems, hybrid or full-band, in speech reconstruction, providing transparent quality confirmed by objective and subjective evaluations. Regarding applications, the eaQHM and the aHM are applied on speech modifications (time and pitch scaling). The resulting modifications are of high quality, and follow very simple rules, compared to other state-of-the-art modification systems. Results show that harmonicity is preferred over quasi-harmonicity in speech modifications due to the embedded simplicity of representation. Moreover, the full-band eaQHM is applied on the problem of modeling audio signals, and specifically of musical instrument sounds. The eaQHM is evaluated and compared to state-of-the-art systems, and is shown to outperform them in terms of resynthesis quality, successfully representing the attack, transient, and stationary part of a musical instrument sound. Finally, another application is suggested, namely the analysis and classification of emotional speech. The eaQHM is applied on the analysis of emotional speech, providing its instantaneous parameters as features that can be used in recognition and Vector-Quantization-based classification of the emotional content of speech. Although the sinusoidal models are not commonly used in such tasks, results are promising.

Le projet vise à développer de nouvelles méthodologies exploitant le caractère intensif et éco-compatible de l'extrusion réactive appliquée à des polymères issus de la biomasse. Les polymères naturels possèdent des propriétés physico-chimiques à l'état natif qui limitent leur utilisation dans un grand nombre de secteurs industriels. Des modifications chimiques même limitées permettent de modifier radicalement les propriétés de ces objets macromoléculaires. Les modifications chimiques couramment effectuées en solution ou en batch posent des problèmes de mise en œuvre, de contrôle réactionnel, de coût énergétique et environnemental (coproduits, utilisation de réactifs posant problèmes). Le projet vise à étudier et mettre au point d'une part les paramètres de composition (polymères, plastifiants, réactifs...) et d'autre part les conditions opératoires de la modification chimique réalisée en extrudeuse : taux d'hydratation, pression et température. Trois familles des biopolymères d'intérêt pour les grandes filières des bioraffineries seront considérées, avec des réactions de modification spécifiques visant à répondre aux spécifications d'applications : amidon et maltodextrines, lignines et dérivés thermoplastiques de la cellulose / The project involves developing new chemical modifications methodologies using the ecologically compatible and intensive characteristics of reactive extrusion applied to polymers from biomass. With the prospect of worldwide exhaustion of oil supply, the use of renewable natural polymers as potential substitution candidates for oil based application polymers appears as a sustainable alternative. Natural polymers possess physicochemical properties in the native state, which limit their use in many industrial sectors. Even limited chemical modifications radically change the properties of these macromolecular entities. Chemical modifications commonly performed at industrial level in solution or in batches are often very laborious to implement, control, and in addition suffer from energy and environmental cost problems (co-products, use of reagents posing problems). The project aims at studying and developing the composition parameters (polymers, plasticizers, reagents ...), and secondly examining the operating conditions of the chemical modification carried out in an extruder: hydration rate, pressure and temperature kinetics and other parameters with reactions of specific modifications to meet the requirements of industrial applications. Three families of biopolymers of interest to large sectors of biorefineries will be considered: starch and maltodextrins, thermoplastic lignin and cellulosic derivatives.

No description available.

CRISPR/Cas9 induced DNA breaks can be precisely repaired by cellular homology-directed repair (HDR) pathways using exogenously provided template DNA (donor). However, the full potential of precision editing is hindered in many model systems by low cutting efficiencies, low HDR efficiencies and, cytotoxicity related to Cas9 and donor DNA. In this thesis, I address these challenges and present methods that we developed to increase HDR efficiencies in multiple model organisms. In Caenorhabditis elegans, we show that by reducing toxicity high editing efficiencies can be achieved with single stranded oligonucleotide (ssODN) donors. We demonstrate that melting dsDNA donors dramatically improves the knock-in efficiencies of longer (1kb) edits. In addition, we describe 5′-terminal modifications to the donor molecules that further increase the frequency of precision editing. With our methodology a single optimally injected animal can yield more than 100 Green Fluorescent Protein (GFP) positive progeny, dramatically enhancing efficiency of genome editing. Next, we demonstrate the generality of 5′ modified donors by extending our studies to human cell cultures and mice zygotes. In mammalian models, 2′OMe-RNA modifications consistently increase HDR efficiencies by several fold over unmodified donors. Furthermore, end-modified donors exhibited a striking reduction in end-joining reactions including reduced concatemer formation and reduced direct ligation into the host genome. Our study demonstrates that HDR can be improved without inhibiting competing end-joining pathways and provides a platform to identify new chemical modifications that could further increase the potency and efficacy of precision genome editing.

The human genome is organised into a DNA-protein complex called chromatin, of which the main repeating unit is the nucleosome. Chromatin is generally repressive to gene expression, rendering RNA Polymerase II regulatable gene expression dependent on chromatin remodelling complexes. These complexes will displace nucleosomes or change the nucleosomal structure by incorporating histone variants or by the post- translational modification of histone. Chromatin remodelling works in concert with transcription activators on regulatory elements of regulatable genes. The histone variant H2A.Z has a major role in creating a permissive structure at gene regulatory elements. Conversely, the di- and tri-methylation of histone H3 lysine 27 (H3K27) has a repressive effect on gene regulation, but can be reversed by the recently identified demethylase, JMJD3. The steroid hormone estrogen (E2) and its intracellular receptor estrogen receptor [alpha] (ER[alpha]) stimulate transcription of target genes by promoting local changes in hormone-responsive promoters embedded in chromatin. ER[alpha]-dependent cancers demonstrate deregulated proliferation, and the treatment of these cancers with anti-estrogens (AE) occasionally leads to resistant cancer subtypes. H2A.Z overexpression has been associated with ER[alpha] target gene expression and breast cancer. In addition, an interesting link exists between ER[alpha] and H3K27me3 related chromatin remodelling complexes. We thus hypothesized that ER[alpha]-mediated transcription in normal and antiestrogen-resistant breast cancer implicates the modification of chromatin signatures on target genes and results in proliferation. We observed that H2A.Z overexpression is related to ER[alpha] levels and leads to increased proliferation in low E2 concentrations and in the presence of the AE tamoxifen. We also show that the perturbation of a repressive epigenetic mark that normally controls the expression of the proto-oncogene BCL2 in response to E2 leads to its constitutive transcriptional activation and deregulation of the apoptosis program in AE-resistant breast cancer cells. Therefore my doctoral studies present the following conclusions: (1) epigenetic modifications are useful prognostic markers for breast cancer severity; (2) the deregulation of these modifications leads to carcinogenesis; and (3) continued deregulation of these pathways can lead to more severe breast cancer and AE resistance.