Les mitochondries jouent un rôle majeur dans le métabolisme de l'ATP des cellules eucaryotes. Le maintien de l'ADN mitochondrial (ADNmt) est fondamental pour la production d'énergie chez les organismes aérobie stricte. De grandes délétions de ADNmt sont à l'origine d'anomalies mitochondriales entrainant des maladies chez l'homme. Plusieurs gènes nucléaires impliqués dans le métabolisme de l’ADNmt ont été identifiés et caractérisés chez l'homme. Cependant, l’ensemble des facteurs et leurs activités requis pour le maintien de l'ADNmt reste largement inconnu. L'identification de ces facteurs et la détermination de leurs activités dans des systèmes modèles simples peuvent contribuer à l’étude du maintien de l'ADNmt et à la compréhension des mécanismes induisant des délétions de l’ADNmt chez l'homme. Le champignon filamenteux Podospora anserina est un modèle d'étude du maintien de l’ADNmt. Chez P. anserina, l’accumulation de délétions région-spécifiques de l’ADNmt (Δmt) est corrélée à la présence de la mutation AS1-4 dans le gène nucléaire codant la protéine cytosolique ribosomale S15. L'altération de la protéine S15 pourrait modifier la traduction de transcrits codant des protéines impliquées dans le maintien de l'ADNmt et indirectement causer l'accumulation des Δmt. Par une approche globale (translatome), nous avons analysé l’ensemble des transcrits associés aux ribosomes AS1-4 en cours de traduction. A partir des données obtenues, deux gènes candidats, PaIML2 et PaYHM2 potentiellement impliqués dans le maintien de l'ADNmt, ont été identifiés et étudiés. L'analyse fonctionnelle a été principalement développée pour PaYHM2. La protéine PaYHM2 partage 68% d’identité avec la protéine mitochondriale bi-fonctionnelle Yhm2 de levure, impliquée dans le transport de métabolites dans la mitochondrie et possèdant un domaine de liaison à l'ADN. J'ai démontré que le gène PaYHM2 est essentiel pour P. anserina, un organisme aérobie stricte et que la protéine PaYHM2 est mitochondriale. Par mutagénèse, j'ai montré que c'est la fonction de transport qui est essentielle à la survie du champignon et non pas la putative capacité à se lier à l'ADN. Les résultats obtenus suggèrent également que PaYHM2 participe au métabolisme de l'acétyl-CoA chez P. anserina. / Mitochondria play main role as adenosine triphosphate (ATP)-energy factories of the eukaryotic cells. To ensure energy production, mitochondrial DNA (mtDNA) maintenance is essential for all obligate-aerobe eukaryotic organisms. Large-scale mtDNA deletions are major causes of mitochondrial dysfunction in human diseases. Several nuclear genes implicated in mtDNA metabolism were identified and characterized in human. Nuclear-encoded factors and their activities required for mtDNA maintenance are, however largely unknown. Identification of these factors and discovery of their activities in simple model systems can contribute to the comprehension of mtDNA maintenance and of the mechanisms leading to mtDNA deletions in human. The filamentous fungus Podospora anserina is a useful model system for studying mtDNA maintenance. An S15 cytosolic ribosomal protein mutant in P. anserina, named AS1-4 mutant, shows a positive correlation with the accumulation of specific large mtDNA deletion (Δmt) at the time of death. Alteration of S15 protein might modify translation of transcripts encoding proteins related to mtDNA maintenance and indirectly cause Δmt accumulation. Polysome profiling (called translatome), a global approach giving genome-wide informations about modified transcripts on translation, was performed on AS1-4 mutant. From the data of this translatome, two candidate genes potentially related to mitochondrial DNA maintenance, the PaIML2 gene and PaYHM2 gene has been identified and functionally analyzed. The function of the PaYHM2 gene has been especially characterized in this project. This gene encodes a protein sharing 68% of identity with yeast Yhm2, a bi-functional protein as a mitochondrial carrier and as a protein with DNA-binding activity. I demonstrated that the PaYHM2 gene is essential for P. anserina, an obligate-aerobe organism and that the PaYHM2 protein localizes to mitochondria. Through mutagenesis approach, I showed that the transport function decides the essentiality of mitochondrial carrier PaYHM2 while the putative DNA binding activity of PaYHM2 protein is important for P. anserina. Furthermore, I found that the function of PaYHM2 probably participates in the cytosolic acetyl-CoA metabolism.

La traduction est une étape critique de la régulation de l'expression des gènes. Chez l'oursin, la fécondation induit une augmentation de la synthèse protéique, qui dépend essentiellement de la traduction d'ARN messagers maternels. Cette synthèse protéique est indispensable au déroulement des cycles cellulaires du développement précoce. Le développement embryonnaire de l'oursin constitue ainsi un modèle de choix pour étudier la régulation de la traduction. Dans le cadre de cette thèse, le contrôle de la traduction a été étudié chez l'oursin dans deux situations : le contexte physiologique de la fécondation et le contexte de l'induction de l'apoptose. Nous nous sommes interrogés d'abord sur les mécanismes régulateurs impliqués dans la synthèse protéique après fécondation. L'une des étapes limitantes de la traduction est l'initiation. Dans ce cadre, le facteur d'initiation eIF2 joue un rôle clé. eIF2 est responsable de l'apport de la méthionine initiatrice au niveau du ribosome. Lorsque la sous-unité alpha d'eIF2 est phosphorylée, la synthèse protéique globale est inhibée et la traduction sélective de certains ARNm est stimulée. Dans les ovules non fécondés d'oursin, eIF2alpha est physiologiquement phosphorylé et la fécondation provoque sa déphosphorylation. En micro-injectant dans les ovules non fécondés un variant d'eIF2alpha mimant l'état phosphorylé, nous avons montré que la déphosphorylation d'eIF2alpha est nécessaire pour la première division mitotique chez l'oursin. Nous nous sommes intéressés au lien entre la phosphorylation d'eIF2alpha et l'induction de l'apoptose chez l'oursin. En effet, la traduction d'ARNm codant pour des protéines pro- ou anti- apoptotiques influence directement la survie des cellules. L'embryon d'oursin possède la machinerie nécessaire pour le déclenchement de l'apoptose, après induction par l'agent génotoxique MMS. Le traitement au MMS des embryons provoque la phosphorylation d'eIF2alpha. Dans cette situation, nous avons trouvé que la kinase GCN2 est impliquée dans la phosphorylation d'eIF2alpha. En fin, dans le but d'étudier comment la machinerie traductionnelle module le recrutement polysomal, nous avons analysé le traductome en réponse à la fécondation et après le traitement au MMS. Nous avons effectué une approche de séquençage à haut-débit des transcrits purifiés par gradients de polysomes. L'analyse de ces transcrits nous permettra d'appréhender le réseau des gènes régulés au niveau traductionnel lors de la fécondation et de l'induction de l'apoptose dans les embryons d'oursin.

La FSH est une des hormones clés qui régule la reproduction chez les mammifères. Chez le mâle, elle cible les cellules de Sertoli, qui expriment le RFSH. La cellule de Sertoli a un rôle trophique important pour le bon développement de la spermatogenèse. Dans cette thèse, nous avons établi le premier traductome, c’est-à-dire l’ensemble des ARNm en cours de traduction, dépendant du RFSH. La traduction de certains ARNm significativement modulés par la FSH exercerait un rétrocontrôle sur la signalisation FSH-dépendante. L’analyse du protéome nous a permis de valider ce traductome au niveau systémique. Nous avons également démontré l’implication des β-arrestines dans la traduction d’ARNm dépendante de la FSH. Les β-arrestines forment un assemblage moléculaire avec le module de traduction p70S6K/rpS6. Cet assemblage est impliqué dans la traduction des ARNm 5’TOP, qui encodent la machinerie traductionnelle. C’est l’activation FSHdépendante des protéines G qui promeut l’activation de p70S6K au sein du module β-arrestines/ p70S6K/ rpS6. Ce travail constitue une nouvelle avancée sur les mécanismes grâce auxquels la FSH exerce sa fonction biologique de dans ses cellules-cibles naturelles de la gonade mâle. / FSH is one of the key hormones that regulate the reproductive function in mammals. In the male, FSH targets Sertoli cells, which express the FSHR. Sertoli cells play an important trophic role in the development of spermatogenesis. Here, we have provided the first FSHR-induced translatome, that encompasses all the mRNA being actively translated. The translation of some mRNAs significantly modulated by FSH may exert a feedback control on FSH-dependent signaling. The analysis of the proteome has validated the FSHR translatome at the systems level. We also demonstrated the involvement of β-arrestins in the FSH-stimulated translation of mRNA. β-arrestins form a molecular assembly with the p70S6K / rpS6 translation module. This molecular assembly is involved in the translation of 5'TOP mRNA, which encode proteins of the translational machinery. FSH-activated G proteins leads to p70S6K activation within the β-arrestins/ p70S6K/ rpS6 module. This work provides new advance on the mechanisms whereby FSH exerts its biological function in its natural target cells of the male gonad.