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

L’expression des immunoglobulines (Ig) par les cellules B est dictée par de multiples remaniements géniques appelées recombinaisons V(D)J, commutation de classe (CSR) et hypermutation somatique (SHM). Tous ces événements sont contrôlés par des éléments cis-régulateurs notamment au locus IgH. Les mieux décrits sont la région intronique Eµ et ses régions d’attachement à la matrice nucléaire MARsEµ et la région régulatrice en 3’ du locus IgH (3’RR), constituée de 4 éléments activateurs (hs3a ; hs1,2 ; hs3b ; hs4) et possédant une structure quasi-palindromique très conservée. Afin d’étudier ces régions régulatrices, nous avons analysé plusieurs modèles murins présentant la délétion de la totalité de la région Eµ, des MARsEµ, et de diverses parties de la 3’RR. Ces modèles ont mis au jour des fonctions insoupçonnées de ces régions régulatrices, à divers stades du développement B. Au delà de son rôle régulateur des réarrangements précoces de DH vers JH, nous avons précisé la fenêtre d’action de région Eµ et son rôle sur la transcription et l’expression de la chaîne lourde µ du stade pré-B jusqu’au stade B transitionnel. L’activateur Eµ module en effet l’expression du pré-BCR et du BCR et par conséquent conditionne l’orientation des cellules B matures vers les compartiments de la zone marginale et folliculaire. Notre étude indique également que Eµ n’influence pas le choix des segments VH au cours de la recombinaison VDJ. Nous montrons que les régions MARsEµ, sont impliquées dans le ciblage des gènes d’Ig par l’hypermutation somatique. Le mode d’action de ces régions MARsEµ reste à définir mais nous décrivons qu’il est découplé de la transcription et qu’il affecte également des loci situés sur des chromosomes différents : loci codant les chaînes légères d’Ig (Ig) et loci des cibles illégitimes de AID (Bcl6 et Cd83).Une étude comparant un nouveau modèle murin déficient pour la région quasi-palindromique 3’IgH (de hs3a à hs3b) à deux autres modèles de notre laboratoire (3’RR KO et hs3b-hs4 KO) nous a permis d’identifier deux modules fonctionnels complémentaires dans la région 3’RR. Le module distal (hs4) impliqué dans la régulation de l’expression de la chaîne lourde du stade B immature au stade B naïf et le module proximal (de hs3a à hs3b) nécessaire aux stades matures pour la SHM et la CSR vers la majorité des isotypes après activation, mais également pour la synthèse des anticorps par les plasmocytes. / Immunoglobulin (Ig) gene expression in B cells depends on multiple genetic rearrangements named V(D)J recombination, class switch recombination (CSR) and somatic hypermutation (SHM). These events are controlled by cis-regulatory elements which are, especially numerous within the IgH locus. Major IgH regulatory elements are Eµ composed of a core enhancer flanked by nuclear matrix attachment regions MARsEµ and the regulatory region located at the 3’end of the locus (3’RR), composed of 4 enhancers (hs3a; hs1-2; hs3b; hs4) harbouring a highly conserved quasi-palindromic structure. To study these regulatory regions, we analyzed multiple mice models carrying endogenous deletions of either the entire Eµ region, MARsEµ only or various parts of the 3’RR. These models revealed unsuspected functions for all IgH regulatory regions, at various stages of B cell development. Beyond its role to control accessibility prior DH to JH rearrangements, we identified the window of activity for Eµ region and its particular role on transcription and expression of the µ heavy chain from pre-B to the transitional stages. Indeed, the Eµ enhancer modulates pre-BCR and BCR expression and consequently modulates the mature B cell fate toward marginal zone and follicular compartments. Our study also indicated that the absence of Eµ has no effect on VH segment usage during V to DJ recombination. We also showed that MARsEµ are implicated in the targeting of Ig genes by SHM. The mechanism by which MARsEµ enhances SHM remains to be clarified but we showed that the process does not depend on transcription. Surprisingly MARsEµ also modulates SHM occuring on genes located on different chromosomes: the Ig light chain loci (Igκ) and AID off-targets loci (Bcl6 and Cd83).In a study comparing a new mouse model devoid of the 3’ IgH quasi-palindromic region (hs3a to hs3b) to previous relevant models available in our laboratory (3’RR KO and hs3b-hs4 KO), we identified two complementary functional modules within the 3’RR. The distal module (hs4), which regulates Ig heavy chain expression (and therefore BCR expression) from the immature to mature naïve B cell stages and the proximal module (hs3a to hs3b and its quasi-palindromic structure) required at mature stages for SHM, CSR to most isotypes in activated B cells, and antibody production in plasma cells.

Relax chez le rat ou Neurogénine 3 (ngn3) chez la souris est un facteur de transcription de la famille basique Hélice Boucle Hélice (bHLH). Le profil d'expression de ce gène au cours du développement embryonnaire indique qu'il pourrait jouer un rôle fondamental dans la détermination du devenir nerveux ou endocrine des précurseurs neuronaux et pancréatiques respectivement. Le premier objectif de mon projet vise à élucider, les mécanismes moléculaires permettant de rendre compte de la mise en place et du contrôle de l'expression tissulaire restreinte du gène ngn3. Cette étude réalisée par transgenèse, a été possible grâce à l'installation au laboratoire d'une plate-forme de transgenèse, qui m'a permis de générer des modèles de souris transgéniques de façon autonome. J'ai donc réalisé différentes constructions permettant d'exprimer le gène β-galactosidase sous le contrôle d'éléments potentiellement « enhancer » du promoteur ngn3. J'ai caractérisé un élément de 3,85kb permettant de diriger l'expression du gène rapporteur exclusivement dans les territoires d'expression du gène endogène ngn3. L'étude de fragment plus restreints se poursuit actuellement mais nous disposons l'un fragment de 2,2kb dirigeant en transgenèse l'expression du gène LacZ dans l'hypothalamus ventral et les épithéliums pancréatiques et intestinaux. Le second objectif de cette thèse est d'obtenir un marquage in vivo, par transfert de gène, de la population des cellules souches du pancréas endocrine exprimant ngn3 dans des explants de pancréas embryonnaires murins puis humains. En effet, nous disposons d'un système in vivo unique capable de récapituler le développement du pancréas endocrine par xénogreffe d'ébauches pancréatiques. Jai démontré, dans ce modèle expérimental, la capacité de lentivirus recombinants à infecter efficacement des cellules progénitrices du pancréas, en ciblant à l'aide de promoteurs spécifiques l'expression du gène rapporteur dans les différentes populations cellulaires qui se sont différenciées. La construction et la production d'un vecteur lentiviral assurant l'expression du gène rapporteur de la GFP (Green Fluorescent protein) sous le contrôle de l'élément de 2,2kb du promoteur du gène ngn3, permet actuellement de transduire des explants de pancréas embryonnaires murins. La transposition de ces modèles à du tissu embryonnaire humain est actuellement validée. Ce travail nous donne accès, chez l'homme, au réservoir des cellules souches du pancréas endocrine. L'amplification et la sélection de telles cellules souches constituent un défi majeur pour le développement de nouvelles thérapies du diabète de type I. La fonction proendocrine de ngn3 étant déjà clairement établie au niveau du pancréas, le troisième objectif consiste à démontrer la fonction de détermination neuronale de ce facteur dans la moelle épinière. Dans le cadre d'une fonction de détermination, l'absence de différenciation d'une population de neurones est attendue suite à l'inactivation du gène ngn3. Nous avons pu démontrer que la mutation nulle ngn3 induit l'expression ectopique du facteur de détermination Mash1 dans la région ventrale de la moelle épinière exprimant normalement ngn3, assurant ainsi, une compensation fonctionnelle. Afin d'appréhender directement la fonction de détermination de ngn3 et cela en absence de compensation, nous avons généré des souris doubles mutant nulles Mash1-Ngn3. L'analyse phénotypique des mutants perte de fonction ngn3 et Mash1/ngn3 dans la moelle épinière ventral nous a permis de démontrer la fonction de ngn3 dans la détermination du devenir neuronal. De plus nous avons, pour la première fois, établi que les neurones matures dont la différenciation est déterminée par ngn3 présentent un phénotype glutamatergique. Mots clés : Ngn3, bHLH, expression tissu-spécifique, régions régulatrices, embryons transgéniques et fondateurs, ciblage progéniteurs/souches, transfert de gène, fonctions proneurale et proendocrine

Les genodermatoses sont des maladies génétiques rares à expression cutanée. Parmi elles, les dysplasies ectodermiques (DE) caractérisées par des anomalies du développement d’au moins deux structures ectodermiques (dents, ongles, glandes sudorales et poils), constituent un groupe hétérogène de genodermatoses de plus de 200 syndromes rares. Si la plupart de ces syndromes associent des anomalies des seuls dérivés ectodermiques, d'autres plus complexes, tels que le syndrome de Bazex-Dupré-Christol et l’Incontinentia Pigmenti, rassemblent en plus des manifestations disparates. Le syndrome de Bazex-Dupré-Christol (SBDC) associe une DE à la prédisposition aux carcinomes basocellulaires (CBCs) de survenue précoce. L’étude de 6 familles nous a permis d’identifier, chez 2 d’entre elles, une mutation tronquante dans le gène ACTRT1, codant la protéine Arp-T1. Dans l’épiderme, la protéine Arp-T1 est diminuée chez tous les patients atteints de SBDC, porteurs ou non de mutations dans le gène ACTRT1. Le séquençage à haut débit de la région candidate a permis d’identifier des mutations dans des régions transcrites, régulatrices du gène ACTRT1 chez les patients des 4 autres familles. Notant que la voie Hedgehog est dérégulée dans 70 % des CBCs, nous avons démontré qu’ACTRT1 est un nouvel inhibiteur de cette voie, en particulier par sa liaison au promoteur de GLI1 dont il inhibe l’expression. Enfin, ACTRT1 est un nouveau gène suppresseur de tumeur capable de réduire in vivo la progression tumorale de certaines lignées cancéreuses par la régulation de gènes impliqués dans la prolifération, la mort et la survie cellulaire, ou encore la migration. L’Incontinentia Pigmenti (IP) est une affection multisystémique caractérisée par une atteinte de la peau, des dents, des yeux et parfois du système nerveux central. Elle résulte de mutation dans le gène NEMO et l’abolition de l’activation de la voie NF-KB. L’étude d’une famille concernée par l’IP à permis d’identifier une nouvelle mutation d’épissage du gène NEMO aboutissant à l’expression d’une protéine tronquée. Cette protéine conserve l’intégralité des domaines fonctionnels de NEMO connus à ce jour. Sa caractérisation a révélé une perte d’interaction avec SHARPIN, composants du complexe LUBAC permettant l’ubiquitination linéaire. Il s’agit de la première mutation humaine de NEMO montrant l’importance de son ubiquitination linéaire dans l’activation de la voie NF-KB. Mes travaux de thèse ont ainsi mis en évidence de nouveaux mécanismes physiopathlogiques responsables de deux formes de dysplasie ectodermique. Ces mécanismes reflètent la complexité des voies moléculaires impliquées dans le développement de la peau et le maintien de son homéostasie durant la vie adulte. / Genodermatoses are rare genetic diseases with cutaneous expression. Among them, ectodermal dysplasia (ED) characterized by abnormal development of at least two ectodermal structures (teeth, nails, sweat glands and hair) constitute a heterogeneous group of genodermatoses of more than 200 rare syndromes. While most of these syndromes associate only abnormalities of the ectodermal derivatives, others more complex, such as Bazex-Dupré-Christol syndrome and Incontinentia Pigmenti, bring together disparate manifestations. Bazex-Dupré-Christol syndrome (BDCS) associates ED with predisposition to early basal cell carcinoma (BCCs). The study of 6 families allowed us to identify, in 2 of them, a truncated mutation in the ACTRT1 gene, encoding the Arp-T1 protein. In the epidermis, Arp-T1 protein is decreased in all patients with BDCS, carrying or not of mutations in ACTRT1 gene. High-throughput sequencing of the candidate region allowed to identify mutations in transcribed enhancer regions, regulating the ACTRT1 gene in patients of the remaining 4 families. Noting that the Hedgehog pathway is deregulated in more than 70% of BCCs, we have demonstrated that ACTRT1 is a novel inhibitor of this pathway, via its binding to GLI1 promoter and inhibiting its expression. Finally, ACTRT1 is a new tumor suppressor gene capable of reducing in vivo the tumor progression of certain cancer lines by the regulation of genes involved in proliferation, death and cell survival, or migration. Incontinentia Pigmenti (IP) is a multisystemic disorder characterized by involvement of skin, teeth, eyes and sometimes the central nervous system. It results from mutation in the NEMO gene and the abolition of activation of NF-KB pathway. The study of a family concerned with IP allowed to identify a new splicing mutation of NEMO gene leading to a truncated protein expression. This protein retains all the functional domains of NEMO known. Its characterization revealed a loss of interaction with SHARPIN, components of LUBAC complex allowing linear ubiquitination. This is the first human mutation of NEMO showing the importance of its linear ubiquitination in the activation of the NF-KB pathway. Thus, my thesis work revealed novel physiopathological mechanisms responsible for two forms of ectodermal dysplasia. These mechanisms reflect the complexity of the molecular pathways involved in the development of the skin and the maintenance of its homeostasis during adult life.