La nucléoline, protéine ubiquitaire, est impliquée dans la croissance et la prolifération cellulaires. Bien que nucléaire, elle est aussi exprimée à la surface cellulaire. Des formes atypiques de la nucléoline de surface, N- et O-glycosylées, ont été mises en évidence dans notre laboratoire. Nous avons émis l’hypothèse que la N-glycosylation pourrait modifier son trafic, ses propriétés d’interaction et ses fonctions. Premièrement, nous avons montré que la nucléoline de surface est exclusivement N-glycosylée, que la glycosylation est essentielle à son expression de surface, et qu’elle possède une activité de signalisation intracellulaire utilisant le calcium comme messager secondaire. Dans un deuxième temps, nous avons examiné la capacité de N-glycoformes recombinantes de nucléoline à interagir avec elles-mêmes, mais aussi avec plusieurs des ligands naturels de la molécule. Nous avons mis en évidence la capacité de la nucléoline à interagir avec elle-même en fonction de son état de glycosylation, et un rôle de cette glycosylation dans la modulation de l’interaction de la nucléoline avec certains ligands, et donc probablement dans ses fonctions. Enfin, nous avons étudié le rôle de la N-glycosylation de la nucléoline dans son trafic. Nous avons démontré que seules les cellules qui expriment une nucléoline recombinante dont la N-glycosylation est possible présentent la nucléoline à leur surface, et que la nucléoline transite par les endosomes précoces et le trans-Golgi.Nos travaux suggèrent que la N-glycosylation est une modification essentielle de la nucléoline, non seulement pour son expression et sa distribution à la surface cellulaire, mais également pour ses fonctions. / Nucleolin, a ubiquitous protein, is involved in cell growth and proliferation. In addition to its nuclear localization, it is also expressed at the cell surface. Atypical N- and O-glycosylated forms of surface nucleolin have been previously evidenced in our laboratory. We postulated that N-glycosylation could change trafficking, interactions and functions of nucleolin. First, we have evidenced that the only N-glycosylated nucleolin isoform is present on the cell surface and that glycosylation is an absolute requirement for its expression on cells, and that nucleolin can induce signals in cells using calcium as a secondary messenger. Second, we have investigated the ability of recombinant nucleolin N-glycoforms to interact with themselves, but also with several nucleolin ligands. We have demonstrated that nucleolin is able to interact with itself and that glycosylation may modulate, or not, the interactions with the ligands. Hence, N-glycosylation may play an important role in the modulation of nucleolin functions. Lastly, we have studied the role of nucleolin N-glycosylation in its trafficking. We have demonstrated that only the cells expressing recombinant nucleolin which was not mutated in its N-glycosylation sites also expressed nucleolin on their surface, and that nucleolin passes through early endosomes and the trans-Golgi.Our work suggests that N-glycosylation is an essential post-translational modification of nucleolin, not only for its expression and distribution at the surface of cells, but also for its functions.

Chez les eucaryotes, les gènes d’ARNr 45S sont présents en un grand nombre de copies organisées dans des régions chromosomiques appelées NOR pour « Nucleolus Organizer Region ». Cependant, seule une fraction de ces gènes est activement exprimée et leur activation/répression est majoritairement contrôlée par des mécanismes épigénétiques. Parmi les facteurs requis pour l’expression de ces gènes, se trouve la nucléoline, une protéine majeure du nucléole. Chez A. thaliana, la protéine NUC1 est nécessaire pour le maintien de la méthylation et le control de l’expression de variants spécifiques des gènes d’ARNr. De manière intéressante, contrairement aux animaux et aux levures, le génome des plantes possède un deuxième gène codant la nucléoline : NUC2. Au cours de cette étude, nous avons montré que les deux gènes NUC1 et NUC2 sont nécessaires pour la survie de la plante. L’étude de plantes mutées pour le gène NUC2 a révélé que cette protéine est impliquée dans l’organisation et l’expression des ADNr mais par des mécanismes antagonistes à ceux de son homologue NUC1. En effet, l’absence de la NUC2 induit une hyperméthylation des ADNr ainsi qu’une réorganisation spatiale et une variation du nombre de copie des différents variants des gènes d’ARNr. Par ailleurs, la protéine NUC1 se lie aux gènes actifs alors que la protéine NUC2 est associée à la chromatine condensée en périphérie du nucléole. En parallèle, nous avons montré que l’expression des ADNr est affectée en réponse à la chaleur et que le gène NUC2 est fortement induit. L’ensemble de ces données suggèrent un potentiel rôle de la NUC2 dans la répression des gènes d’ARNr au cours du développement et en réponse au stress. / In eukaryotes, 45S rRNA genes are highly repeated and localize in chromosomal regions known as NOR for “Nucleolus Organizer Regions”. However, only a small proportion of these genes is transcriptionally active and their activation and/or repression depends on epigenetic mechanisms. One of the factors involved in rDNA expression is nucleolin, a major nucleolar protein. In A. thaliana, nucleolin protein NUC1 is required to maintain rDNA methylation and control expression of specific rDNA variants. Interestingly, in contrast to animals and yeast, plants encode a second nucleolin gene: NUC2. Here, we show that NUC1 and NUC2 genes are both required for plant survival. Analysis of nuc2 mutant plants reveals that NUC2 protein is required for rDNA organization and expression but with mechanisms antagonistic to those described for its homologue NUC1. In fact, loss of NUC2 induces rDNA hypermethylation and a spatial reorganization of rRNA genes with changes in copy numbers of rDNA variants. Moreover, NUC1 protein binds transcriptionally active rRNA genes while NUC2 protein associates with condensed chromatin in the periphery of the nucleolus. Furthermore, we show that rRNA gene expression is affected in response to heat shock and that the NUC2 gene is strongly induced. Altogether, our results suggest a potential role of NUC2 protein in rDNA repression during development and/or in response to stress.

Les thérapies ciblées utilisent des agents thérapeutiques qui interfèrent specifiquement avec les molécules nécessaires pour la croissance et la progression tumorale. Les chimiothérapies classiques sont toxiques pour les cellules qui se divisent rapidement du à leur interaction avec les cellules en division. Le premier but des thérapies ciblées est de combattre plus précisement les cellules cancereuses et ainsi éviter les effets indesirables.La thérapie anti-cancereuse utilisant les anticorps a été développé depuis environ 15 ans et est actuellement une des plus efficaces des thérapies ciblées. Dans certains cas des anticorps monoclonaux sont conjugués avec des isotopes radioactifs ou des toxines pour permettre une délivrance ciblée de ces derniers dans les cellules cancereuses. De plus en plus, pour remplacer les anticorps, les thérapies ciblées utilisent des peptides ou des acides nucleiques comme agent ciblant.Dans ce travail, nous avons utilisé des stratégies diverses de ciblage pour permettre l’internalisation de substance toxique (une toxine ou son gène) specifiquement dans les cellules cancereuses. Nous avons travaillé sur le modèle du glioblastome.Notre groupe a publié un article décrivant l’utilisation du domaine PDZ d’une proteine hCASK permettant la liaison a un biomarqueur surexprimé dans les cellules cancereuses. En effet, ce domaine PDZ est capable de se lier à la partie C-terminale de la proteine CD98. Le produit de fusion hCASK-PDZ a été génétiquement lié a une toxine (la saporine). Nous avons démontré une activité in vitro évidente de ce conjugué dans les cellules de glioblastome.Dans cette étude, nous avons utilisé d’autres agents ciblant une autre proteine surexprimée à la surface des cellules cancereuses: la nucléoline. Dans ce contexte, un aptamer et un pseudopetide se liant specifiquement à cette dernière ont été developpé et étudié.L’aptamer AS1411 (Antisoma, UK) est un agent ciblant la nucleolin approuvé par la FDA (food and drug administration). Il se lie à la nucleoline et est internalisé, perturbant ainsi l’interaction de cette dernière avec ses partenaires inhibant ainsi proliferation cellulaire.En parallèle, notre groupe a developpé un pseudopeptide, antagoniste de la nucleoline (Nucant, N6L). Il a été montré qu’il inhibe drastiquement la croissance tumorale dans le cancer du sein en induisant l’apoptose et il est actuellement en préparation pour une phase II d’essai clinique (IPP-204106). Nous avons démontré l’effet anti-proliferatif du N6L in vitro sur des cellules primaires de glioblastome.La surexpression de la nucleoline à la surface des cellules de glioblastomes couplée à la specificité de l’aptamere et du N6L pour cette deniere nous ont amené à vouloir augmenter leur efficacité d’action en les liant à une toxine. Le gène codant pour la saporine (proteine inhibitrice des ribosomes ) ou la saporine elle-meme a donc été lié à l’aptamere et au N6L.Nous avons donc dans ce travail etudié l’activité cytotoxique de l’aptamere et du N6L liés à la saporine. Les résultats obtenus sont evalués pour des futurs publications.Toutes les approches ciblées décrites, en dépit de certains problèmes, semblent prometteuses et nécessitent d'autres recherches, mais confirment que l'exploitation de cibles pour fournir des substances toxiques est l'avenir de la thérapie pour les formes cancéreuses difficiles à battre avec les thérapies conventionnelles. / Targeted cancer therapies are drugs designed to interfere with specific molecules necessary for tumor growth and progression. Traditional cytotoxic chemotherapies usually kill rapidly dividing cells in the body by interfering with cell division. A primary goal of targeted therapies is to fight cancer cells with more precision and potentially fewer side effects.Antibody-based therapy for cancer has become established over the past 15 years and is now one of the most successful and important targeted strategies. In some cases, monoclonal antibodies are conjugated to radio-isotopes or toxins (immunotoxin) to allow specific delivery of these cytotoxic agents to the intended cancer cell target. Furthermore thargeted therapies may be based also on the use of targeting molecues other than antibodies, such as peptides, growth factors, and also nucleic acids.Indeed, in this work we studyed a multi targeting strategy to deliver toxic substances (protein toxin or its gene) to cancer cells (glioblastoma).Our group published a paper describing the use of PDZ protein domain of hCASK (serine kinase calcium/calmodulin-dependent of MAGUK family) and to exploit the ability of this protein to bind to the C-terminus of hCD98 in the extracellular space. CD98 is an interesting target because it is overexpressed in different types of tumors (Giansanti F., 2015). hCASK-PDZ was genetically fused to the toxin saporin and this chimeric toxin proved to be active on glioblastoma cells in vitro.Other cell killing agents were designed to recognize and bind specifically nucleolin (NCL). This multifunctional protein is overexpressed on the surface of activated endothelial and tumor cells. In this context, compounds targeting NCL, such an aptamer, and a multivalent pseudopeptide, have been developed and investigated for cancer therapy.The aptamer against NCL, NCL-APT also known as AS1411 (Antisoma, UK), is a US Food and Drug Administration (FDA)-approved NCL targeting agent. It binds to NCL on the cell surface, preferentially gets internalized, and inhibits cancer cell growth sparing normal cells (Bates PJ, 2009).In parallel, our group, recently developed a multivalent synthetic pseudopeptide N6L that selectively binds to nucleolin (Destouches D., 2011). N6L strongly inhibits breast cancer growth by inducing apoptosis of tumor cells and is currently in preparation for phase II clinical trials (IPP-204106). We demonstrated the anti-proliferative effect of N6L on human glioblastoma cells in primary culture prepared form post-surgical specimens (Benedetti E, 2015).The overexpression of NCL on glioblastoma cell surface and the recognized selectivity of AS1411 and N6L prompted us to study a way to increase the efficiency of these ligands binding them Saporin coding gene or the protein toxin Saporin-S6, a type 1 RIP (Ribosome-Inactivating Protein) widely studied because of its potential therapeutic application in a variety of human diseases as toxic moiety of a conjugate.The characterization of the toxic activity of AS1411 linked to saporin gene (APT-SAP) and of NCL linked to saporin protein (SAP-N6L) is therefore described. Both these researches are under evaluation for publication.All the described thargeted approaches, nothwithstanding some problems, look promising and need further research, but confirm the fact that exploiting targets to deliver toxic substances is the future of therapy for cancer forms that are difficult to beat with conventional therapies.

Le nucléole est le lieu où débute la synthèse des ribosomes. Sa structure est fortement corrélée à la transcription des gènes ribosomiques. La régulation de l'expression des gènes ribosomiques est une étape importante de la biogenèse des ribosomes. L'objectif de ce travail a été de définir et d'ouvrir des voies méthodologiques pour mettre en évidence le rôle de macroH2A et de la nucléoline dans la régulation de l'expression des gènes ribosomiques. MacroH2A est pour l'instant le seul variant d'histone présent dans le nucléole. La nucléoline est une des protéines majoritaires du nucléole. La première partie de notre étude a porté sur un système cellulaire original celui de la carpe dont l'adaptation aux conditions climatiques (hiver et été) requiert des changements importants dans l'expression génique. Ainsi la répression de l'expression des ARN ribosomiques, associée à une baisse d'activité cellulaire, est concomitante avec (i) une déstructuration du nucléole, (ii) une augmentation de la concentration de macroH2A et de la nucléoline et (iii) une augmentation de la méthylation d'îlots CpG. Il existe donc une corrélation entre l'expression des gènes ribosomiques et le niveau d'expression de macroH2A. Pour analyser la distribution de macroH2A sur une fibre de chromatine, nous avons utilisé la technique d'étirement de la chromatine. Nous avons montré que macroH2A co-localise avec la tri-méthylation de la lysine 9 de l'histone H3 qui est un marqueur de l'hétérochromatine. De plus, la distribution de macroH2A est périodique suggérant un rôle de cette histone dans une organisation particulière de la chromatine. Enfin, nous avons développé au laboratoire un système cellulaire reposant sur l'inhibition de la nucléoline par RNAi dans des cellules HeLa. Les conséquences de l'inhibition de la nucléoline sont multiples : une diminution de la synthèse de l'ARN pré-ribosomique accompagnée d'une perturbation de la structure du nucléole et d'un arrêt du cycle cellulaire en mitose pouvant conduire à l'apoptose. La nucléoline est donc largement impliquée dans la régulation de l'expression des gènes ribosomiques.

La nucléoline est une des protéines les plus abondantes des nucléoles. Ses fonctions ne sont cependant pas restreintes à la biogénèse des ribosomes. En absence de nucléoline, un phénotype d’amplification du nombre de centrosomes en mitose, associé à des fuseaux multipolaires a été récemment rapporté. Notre étude vise à comprendre l’implication de la nucléoline dans l’apparition de ce phénotype et notamment ses conséquences sur l’organisation des microtubules.Par immunofluorescence, nous mettons en évidence que la fraction centrosomale de la nucléoline est spécifiquement associée au centriole mature en interphase, alors qu’en mitose seule une forme phosphorylée y est détectée.En interphase, les cellules déplétées en nucleoline présentent une amplification de leurs centrioles immatures, entourés par un réseau anormal de péricentrine, dénotant une perte de structuration de la matrice péricentriolaire. De plus, une désorientation du réseau microtubulaire causée par une capacité de nucléation ralentie et une perte d’ancrage des microtubules au centrosome mature est observée. Par des expériences de co-immunoprécipitation avec la tubuline γ, un lien avec le complexe d’initiation de la nucléation des microtubules est dévoilé.En conclusion, les résultats de ma thèse révèlent que structurellement la nucléoline est associée au centriole mature des cellules en interphase et que fonctionnellement elle stimule la nucléation des microtubules et participe à leur ancrage au centrosome mature pour orienter le réseau microtubulaire en interphase. La nucléoline pourrait ainsi être un des acteurs de la synchronicité entre centrosomes et nucléoles pour la régulation du cycle cellulaire. / Nucleolin is an abundant non-ribosomal protein of the nucleolus. Nevertheless its functions are not restricted to ribosome biogenesis. Without nucleolin, a phenotype of abnormally high centrosome numbers was recently reported in mitosis, associated with multipolar spindle formation. The purpose of our study is to understand nucleolin’s involvement in the appearance of this phenotype and specifically consequences on microtubule network organisation. By immunofluorescence, visual evidences of a centrosomal fraction of nucleolin are provided, specifically associated with the mature centriole of interphase cells. In mitosis, only a phosphorylated form of nucleolin is detected at the spindle poles.In interphase, nucleolin depleted cells exhibit immature centriole amplification surrounded by an abnormal mesh of pericentrine, showing a loss of pericentriolar matrix structuration. Furthermore, in most nucleolin depleted cells, a complete disorganisation of microtubule network is observed, caused by a slower microtubule nucleation capacity and a loss of microtubule anchoring at the mature centriole. Using co-immunoprecipitation with γ-tubulin, a major centrosomal protein, a link with the microtubule nucleation complex was highlighted.Taken together my thesis results reveal that in interphase cells, nucleolin is structurally associated with the mature centriole, and functionally stimulates microtubule nucleation and participates in their anchoring at the mature centrosome to orient microtubule network. Thus, nucleolin could be a major actor in the synchronicity between centrosome and nucleoli for cell cycle regulation.

Les thérapies ciblées constituent une révolution médicale dans le traitement du cancer. Dans ce contexte, le pseudopeptide multivalent N6L, qui cible spécifiquement les cellules tumorales et induit leur mort, apparaît comme une molécule prometteuse. Le N6L cible en effet deux nucléoprotéines surexprimées à la surface des cellules cancéreuses qui sont la nucléoline et la nucléophosmine. L'étude du mécanisme d'action anti-métastatique du N6L, dans lequel l'implication du TIMP-3 a été soulignée, a permis d'identifier une nouvelle cible : les glycosaminoglycanes sulfatés (GAG).Dans le but de développer une approche multimodale pour le diagnostic et le traitement du cancer du sein, le N6L a été greffé à la surface de nanoparticules magnétiques (NPM-N6L). La propriété de ciblage tumorale des NPM-N6L a été démontrée in vitro et in vivo. Leur cible tumorale majeure fut les GAG.Par ailleurs, l'activité anti-tumorale du N6L dans le traitement du cancer de la prostate à différents stades de la maladie a été démontrée in vitro et in vivo. La cible tumorale mise en jeu fut la nucléophosmine. En outre, ce potentiel anti-tumoral implique une diminution de l'activité du récepteur aux androgènes et probablement une voie de signalisation impliquant une interaction entre la nucléophosmine phosphorylée et le récepteur aux androgènes. / Targeted therapies constitute a revolution in the medical treatment of cancer. In this context, the multivalent pseudopeptide N6L that specifically target tumor cells and induces their death seems a promising molecule. The N6L targets two nucleoproteins that are overexpressed on the surface of cancer cells: nucleolin and nucleophosmin. The study of the N6L anti-metastatic mechanism of action in which TIMP-3 was involved, has identified a new target: sulfated glycosaminoglycans (GAG).In order to develop a multimodal approach for diagnosis and treatment of breast cancer, the N6L was grafted to the surface of magnetic nanoparticles (MNP-N6L). Tumor targeting properties of MNP-N6L was demonstrated in vitro and in vivo. Their major tumor target was GAG.Furthermore, the N6L anti-tumor activity in the treatment of prostate cancer at different stages of the disease was demonstrated in vitro and in vivo. The target involved in this activity was nucleophosmin. Furthermore, this anti-tumor potential implies a decrease in the activity of the androgen receptor and probably a signaling pathway involving an interaction between phosphorylated nucleophosmin and the androgen receptor.

Nous montrons dans cette étude que dans les cellules déplétées pour la nucléoline, une plus faible accumulation de pré-ARNr est associée à une augmentation de marques d’hétérochromatine (H3K9me2) et une diminution de marques d’euchromatine (H4K12ac et H3K4me3) sur la chromatine des gènes ribosomiques. Des expériences de ChIP-seq montrent que la nucléoline est enrichie dans la région codante et promotrice de l’ADNr et est préférentiellement associée avec les gènes non méthylés des ARNr. La déplétion de la nucléoline entraîne une accumulation de l’ARN Pol I au début de l’ADNr et une diminution de UBF sur la région codante et promotrice. La nucléoline interfère avec la liaison de TTF-1 sur le promoteur-proximal T0, inhibant ainsi le recrutement de TIP5 du complexe NoRC, et établissant un état d’hétérochromatine répressive. Ces résultats révèlent l’importance de la nucléoline dans le maintien d’un état euchromatinien des ADNr et dans l’élongation de la transcription. Nous montrons aussi dans cette thèse que l’acétylation est une nouvelle modification post-traductionnelle de la nucléoline. Des études d’immunofluorescence utilisant l’anticorps anti nucléoline acétylée montrent que la nucléoline acétylée est exclue des nucléoles. De plus, par ChIP-seq nous n’avons jamais pu détecter d’association significative de la nucléoline acétylée sur la chromatine des ADNr. Aussi, nous n’avons détecté aucune activation de la transcription de Pol II sur des matrices de chromatine avec la nucléoline acétylée. Nous trouvons une distribution de la nucléoline acétylée majoritairement dans le nucléoplasme où elle co-localise parfaitement avec le facteur d’épissage SC35, et partiellement avec les structures marquées avec un anticorps dirigé contre Y12, mais ne co-localise pas avec des structures contenant la coïline, ce qui suggère que cette fraction de la nucléoline pourrait être impliquée dans la synthèse ou le métabolisme des pré-ARNm. / Here we have shown that, in nucleolin depleted cells, lower accumulation of pre-rRNA is associated with the increase in heterochromatin marks (H3K9me2) and decrease of the euchromatin histone marks (H4K12Ac and H3K4me3) in rDNA chromatin. ChIP-seq experiments show that nucleolin is enriched in the coding and promoter region of the rDNA and is preferentially associated with the unmethylated rRNA genes. Nucleolin knockdown results in the accumulation of RNAPI at the beginning of the rDNA and a decrease of UBF in the coding and promoter regions. Nucleolin is able to interfere with the binding of TTF-1 on the promoter-proximal terminator T0 thus inhibiting the recruitment of the NoRC subunit TIP5 and HDAC1 and establishing a repressive heterochromatin state. These results reveal the importance of nucleolin in the maintenance of the euchromatin state of rDNA and transcription elongation.In this thesis we have also shown that acetylation is a novel post-translational modification of nucleolin. Immuno-fluorescence studies using anti-acetylated nucleolin antibody illustrated that acetylated nucleolin is excluded from nucleoli and interestingly, neither could we detect any significant binding of ac-nucleolin on rDNA chromatin by doing ChIP-Seq, nor did we detect any activation of Pol II transcription with ac-nucleolin from DNA and chromatin templates. Moreover, we found acetylated nucleolin had a predominant nucleoplasmic distribution where it associates with the splicing factor SC35 and partially with the structures labeled with Y12 antibody, but not with coilin containing structures.

La nucléoline, une des protéines non-ribosomique les plus abondantes du nucléole, semble être impliquée dans de nombreux aspects du métabolisme de l'ADN en plus de son rôle dans la régulation de la transcription par l'ARN polymérase I, la maturation du pré-ARNr et l’assemblage des ribosomes. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'interaction de la nucléoline avec la chromatine, et de déchiffrer la fonction de la nucléoline dans la régulation de l’expression génique. Il a été rapporté que la nucléoline est nécessaire pour la transcription des gènes codant pour l'ADN ribosomal in vivo, mais le mécanisme par lequel la nucléoline module la transcription d’ARN polymérase I (Pol I) est inconnue. Dans cette thèse, je montre que l’inhibition de l’expression de la nucléoline par siRNAconduit dans les gènes de l’ADNr à une augmentation de la marque hétérochromatine et une diminution des marques caractéristiques de l’euchromatine. La nucléoline est associée à des gènes ADNr non méthylés et ChIP-seq montrent un fort enrichissement de la nucléoline dans le promoteur et la région codante de l'ADNr. La nucléoline est capable d'interférer avec la liaison de TTF-1 sur le terminateur T0 proches du promoteur inhibant ainsi le recrutement du sous-unité NoRC TIP5 et HDAC1 et la création d'un état répressif hétérochromatine. Cette invasion de macroH2A1 dans le nucléole joue un rôle majeur dans l'inhibition de la transcription par la RNA Polymérase I en l'absence de la nucléoline. Ces résultats révèlent l'importance de la nucléoline pour le maintien de l'état euchromatien de l'ADNr et le rôle de macroH2A1 dans la régulation de la transcription de l'ADNr. / Besides the well-known role of the nucleolus in ribosome biogenesis, nucleoli play important roles in the regulation of many fundamental cellular processes, including cell cycle regulation, apoptosis, telomerase production, RNA processing and therefore it is not surprising that many nucleolar proteins appear to be multifunctional proteins. Nucleolin, one of the most abundant non-ribosomal proteins of the nucleolus, has been the focus of many studies since it was first described 35 years ago. It seems to be involved in many aspects of DNA metabolism, chromatin regulation and appeared to be a good pharmacological target for drug development in addition to its role in RNA polymerase I transcription and pre-ribosomal processing and assembly in pre-ribosomes. In eukaryotic cells, DNA is packed into nucleosomes to form chromatin in the nucleus. The cells develop a variety of strategies to overcome the nucleosomal barriers. These strategies include DNA methylation, histone post-translational modifications, incorporation of histone variants and ATP dependent chromatin remodeling. The aim of this thesis is to study the interaction of nucleolin with chromatin, and to decipher the mechanism of nucleolin in gene regulation. It was reported that nucleolin possesses a histone chaperone activity, helps the transcription through nucleosomes, and it is required for ribosomal DNA gene (rDNA) transcription in vivo, but the mechanism by which nucleolin modulates RNA polymerase I (Pol I) transcription is unknown. In the thesis it is shown that nucleolin knockdown results in an increase of the heterochromatin mark H3K9me2 and a decrease of H4K12Ac and H3K4me3 euchromatin histone marks in rDNA genes. Nucleolin is associated with unmethylated rDNA genes and ChIP-seq experiments identified a strong enrichment of nucleolin in the promoter and coding regions of rDNA. Nucleolin is able to interfere with the binding of TTF-1 on the promoter-proximal terminator T0 thus inhibiting the recruitment of the nucleolar remodeling complex (NoRC) subunit TIP5 and HDAC1 and the establishment of a repressive heterochromatin state. In addition, in absence of nucleolin or after inhibition of Pol I by actinomycin D, a strong relocalization of the histone variant macroH2A1 to the nucleolus and on the rDNA genes was observed. This invasion of macroH2A1 in the nucleolus plays a major role in the inhibition of Pol I transcription in absence of nucleolin, as knockdown of macroH2A1 eliminates the repressive effect of nucleolin depletion. These results reveal the importance of nucleolin for the maintenance of the euchromatin state of rDNA required for an efficient production of ribosomal RNAs and the role of macroH2A1 in rDNA transcription.

Non transmis / Not transmitted

Les ribosomes sont responsables de la traduction des ARNm en protéines. Des modifications de la composition des ribosomes altèrent son activité de traduction et favorisent la tumorigenèse. L’identification des altérations de composition des ribosomes dans les cancers du sein pourrait être un nouveau mécanisme de tumorigenèse mammaire et ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques. En effet, les cancers du sein restent la première cause de mortalité liés aux cancers chez la femme et leur hétérogénéité induit un problème thérapeutique important. Dans ce contexte, les altérations de composition des ribosomes dans les cancers du sein ont été abordées dans des cohortes humaines et dans des modèles cellulaires de l’EMT (Transition Epithélio-Mésenchymateuse), un processus impliqué dans la tumorigenèse mammaire. Ces travaux ont permis d’identifier : i) deux facteurs impliqués dans la biogenèse des ribosomes, FBL (fibrillarine) et NCL (nucléoline) dont les variations d’expression sont associées à un mauvais pronostic chez les patientes ; et ii) des variations de composition du ribosome et de son activité traductionnelle dans l’EMT. L’ensemble de ces résultats soutient l’existence d’altérations de composition des ribosomes dans les cancers du sein / Ribosomes are responsible of translating mRNAs to proteins. Alterations of ribosome composition modify its translation activity and favour tumourigenesis. Identification of ribosomes composition alterations in breast cancers might correspond to a new mechanism responsible of mammary tumourigenesis and might open up novel therapeutic approaches. Indeed breast cancers represent the first cause of women mortality due to cancers and their heterogeneity induces an important therapeutic problem.In this context, alterations of ribosomes composition were determined in human cohorts and in EMT (Epithelial to Mesenchymal Transition) cellular models, the EMT being a process involved in mammary tumourigenesis. This studies identify : (i) two factors involved in ribosome biogenesis, FBL (fibrillarin) and NCL (nucleolin) whose expression variations are associated with poor prognosis in patients and (ii) variations of ribosome composition and its translational activity in EMT. Altogether, this data support the presence of ribosomes composition alterations in breast cancers