EIF4E, le facteur d’initiation de la traduction chez les eucaryotes est un oncogène puissant et qui se trouve induit dans plusieurs types de cancers, parmi lesquels les sous-types M4 et M5 de la leucémie aiguë myéloblastique (LAM). EIF4E est régulé à plusieurs niveaux cependant, la régulation transcriptionnelle de ce gène est peu connue. Mes résultats montrent que EIF4E est une cible transcriptionnelle directe du facteur nucléaire « kappa-light- chain- enhancer of activated B cells » (NF-κB).Dans les cellules hématopoïétiques primaires et les lignées cellulaires, les niveaux de EIF4E sont induits par des inducteurs de NF-κB. En effet, l’inactivation pharmaceutique ou génétique de NF-κB réprime l’activation de EIF4E. En effet, suite à l’activation de NF-κB chez l’humain, le promoteur endogène de EIF4E recrute p65 (RelA) et c-Rel aux sites évolutionnaires conservés κB in vitro et in vivo en même temps que p300 ainsi que la forme phosphorylée de Pol II. De plus, p65 est sélectivement associé au promoteur de EIF4E dans les sous-types LAM M4/M5 mais non pas dans les autres sous-types LAM ou dans les cellules hématopoïétiques primaires normales. Ceci indique que ce processus représente un facteur essentiel qui détermine l’expression différentielle de EIF4E dans la LAM. Les analyses de données d’expressions par séquençage de l’ARN provenant du « Cancer Genome Atlas » (TCGA) suggèrent que les niveaux d’ARNm de EIF4E et RELA se trouvent augmentés dans les cas LAM à pronostic intermédiaire ou faible mais non pas dans les groupes cytogénétiquement favorables. De plus, des niveaux élevés d’ARNm de EIF4E et RELA sont significativement associés avec un taux de survie relativement bas chez les patients. En effet, les sites uniques κB se trouvant dans le promoteur de EIF4E recrutent le régulateur de transcription NF-κB p65 dans 47 nouvelles cibles prévues. Finalement, 6 nouveaux facteurs de transcription potentiellement impliqués dans la régulation du gène EIF4E ont été prédits par des analyses de données ChIP-Seq provenant de l’encyclopédie des éléments d’ADN (ENCODE). Collectivement, ces résultats fournissent de nouveaux aperçus sur le control transcriptionnel de EIF4E et offrent une nouvelle base moléculaire pour sa dérégulation dans au moins un sous-groupe de spécimens de LAM. L’étude et la compréhension de ce niveau de régulation dans le contexte de spécimens de patients s’avère important pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant l’expression du gène EIF4E moyennant des inhibiteurs de NF-κB en combinaison avec la ribavirine. / The eukaryotic translation initiation factor EIF4E is a powerful oncogene that is overexpressed in cancers, including the M4 and M5 subtypes of acute myeloid leukemia (AML). EIF4E is regulated at multiple levels; however not much is known about the transcriptional regulation of this gene. My findings show that the nuclear factor kappa-light- chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) is a direct transcriptional regulator of EIF4E. EIF4E levels are induced in primary hematopoietic cells and in cell lines in response to NF-κB activating stimuli. Pharmacological and genetic inhibition of NF-κB suppresses EIF4E levels. NF-κB factors RelA (p65) and c-Rel are recruited to evolutionarily conserved κB sites in the EIF4E promoter in vitro and in vivo following NF-κB activation concurrent with the recruitment of p300 and phosphorylated Pol II. Furthermore, p65 is selectively associated with the EIF4E promoter in M4/M5 AML subtypes but not in other AML subtypes or normal primary hematopoietic cells and thus represents an underlying factor in determining the differential expression of EIF4E in AML. Analysis of gene expression RNA-Seq data from The Cancer Genome Atlas (TCGA) suggests that EIF4E and RELA mRNA levels are upregulated in intermediate and poor prognosis AML but not in the cytogenetically favorable group. Additionally, elevated EIF4E and RELA mRNA levels are significantly associated with worst patient survival outcome. Furthermore, 8 new putative NF-κB target genes that may be regulated with a pattern similar to EIF4E in poor prognosis AML were in silico predicted from Chip-Seq data. Finally, 6 new transcription factors that may be implicated in EIF4E gene regulation were predicted from the analysis of ChIP-Seq data from the encyclopedia of DNA elements (ENCODE). Collectively, these findings could offer novel insights into the transcriptional regulation of EIF4E and a novel molecular basis for its dysregulation in AML. Understanding this level of regulation within the context of patient specimens is important for the development of novel therapeutic strategies to target EIF4E gene expression with specific NF-κB inhibitors combined with ribavirin.

La protéine multifonctionnelle E4F1 fut initialement identifiée comme une cible de l'oncoprotéine virale E1A au cours de l'infection par l'adénovirus. Nos données, ainsi que celles d'autres laboratoires, montrent qu'E4F1 intervient à de multiples niveaux de régulation de la voie p53, une voie de signalisation très fréquemment inactivée au cours de la tumorigenèse. Au cours de ma thèse, j'ai mis en évidence et caractérisé un nouveau niveau de régulation impliquant la protéine E4F1 et un autre régulateur important de la voie p53 : l'oncoprotéine Mdm2. Mes travaux ont permis de montrer, pour la première fois, qu'E4F1 et Mdm2 sont présents dans un même complexe multiprotéique associé à la chromatine et dont le recrutement est indépendant de p53. La formation du complexe E4F1-Mdm2 est sous la dépendance de certains stress cellulaires, telle que la réponse aux stress oxydatifs. De plus, Mdm2 et E4F1 sont capables de s'ubiquitinyler mutuellement sans promouvoir leur protéolyse. Nos résultats préliminaires suggèrent que ce complexe chromatinien Mdm2-E4F1 est impliqué dans le contrôle d'un programme transcriptionnel apparenté à une réponse au stress oxydatif. L'ensemble de ces données suggère des fonctions de Mdm2 au niveau de la chromatine, indépendantes de sa fonction bien décrite de régulateur du suppresseur de tumeur p53. / E4F1 is a multifunctional protein that was first identified as a cellular target of the viral oncoprotein E1A during adenoviral infection. We, and others, have shown that E4F1 impinges at different level of the p53 pathway, which is frequently inactivated during tumorigenesis. During my PhD, I have highlighted and characterized a novel level of regulation implicating E4F1 and an other key regulator of the p53 pathway: the Mdm2 oncoprotein.My work have shown for the first time that Mdm2 and E4F1 directly interact in a same multiprotein complex associated with chromatin, and this recruitment occurs independently of p53. The Mdm2-E4F1 complex formation is dependant of some cellular stresses, such as oxidative stresses reponses. Our preliminary data also indicate that E4F1 and Mdm2 ubiquitylate each other without promoting their proteolysis, and influence their stability on chromatin. Our preliminary results indicate that this Mdm2-E4F1 chromatinian complex is involved in the regulation of a transcriptional program dependant of oxidative stresses. These data support the notion that Mdm2 presents unexpected functions on chromatin, independently of its very well described p53 regulation.

3 domaines cellulaires définissent l'épiderme de la queue de Ciona intestinalis. Le domaine des lignes médianes, donne naissance à deux structures différenciées larvaires, la nageoire et système nerveux périphérique. Il a été montré que les voies de signalisation BMP et FGF sont respectivement les inducteurs des lignes médianes ventrale et dorsale. Ce travail a consisté en la caractérisation des mécanismes moléculaires, situés à l'interface des signaux inducteurs et des processus de différenciation, définissant l'identité cellulaire des lignes médianes. L'identification des relations épistatiques reliant 7 facteurs de transcription impliqués dans ce processus suggère un fonctionnement en réseau hiérarchisé et place Msxb comme gène clé. Cette hiérarchie est validée par: un atlas d'expression spatio-temporelle, la perte de fonction de Msxb, l'analyse des régions cis-régulatrices de la transcription. Nous avons identifié 2 types d'enhancers, contrôlant respectivement les gènes précoces et tardifs du réseau. L'expression précoce de Msxb dans les précurseurs dorsaux est controlée par un enhancer distinct régulé par la voie FGF relayée par Otx et Nodal. Cette signature transcriptionnelle est retrouvée dans les enhancers de gènes co-exprimés, et chez l'orthologue de Msxb chez une autre ascidie. Enfin, nous montrons que la partie la plus postérieure des lignes médianes constitue un troisième compartiment, déployant un programme génétique distinct. Ce travail nous renseigne sur la structure, les mécanismes moléculaires de formation des lignes médianes, l'existence d'une signature transcriptionnelle évolutivement conservée pour le gène clé de l'acquisition de ce destin cellulaire. / Ciona intestinalis tail epidermis has 8 rows of cells defining 3 domains. One of them, the midline domain, gives rise to differentiated cells which form the larval fin and part of peripheral nervous system. Previous work has shown that BMP and FGF signalling are the inducers of ventral and dorsal midlines respectively. My work consisted in the identification of molecular events which lead epidermal cells to adopt midline fate, from induction to tail differentiation. We identified 7 transcription factors involved in this process. Identification of epistatic relationships suggest that these genes are in a hierarchical network where Msxb is a key gene. This hierarchy is validated by 1) a spatio-temporal expression atlas, 2) loss of function of Msxb, 3) cis-regulatory regions analysis for each network gene. We identified 2 types of enhancers, one capable to decouple ventral / dorsal signals used by early genes, and the other used by later genes, acting as a global response in both midlines. We showed that the early expression of Msxb in dorsal precursors is controled by a distinct enhancer, regulated by FGF9/16/20 via Otx and Nodal. This transcriptional signature is found in enhancers of co-expressed genes and in Msxb orthologue in another ascidian. Finally, we showed the most posterior part of the midlines is controlled by a distinct genetic program than the one used in dorsal and ventral midlines. This work gives insight into midlines structure, the mechanisms involved in their formation and a conserved transcriptional signature for the key gene involved in midline cell fate.

L’épissage en cis des précurseurs d’ARN messager (pre-ARNm) est une stratégie intéressante afin de réparer des gènes dont la régulation transcriptionnelle est déterminante pour la fonction de la protéine. Les mutations touchant le gène dysferline (DYSF) sont liées au développement de dystrophies musculaires: la dystrophie musculaire des ceintures de type 2B et la myopathie distale de Miyoshi. Une stratégie à modifier l’épissage en cis des pre-ARNm du gène DYSF est le procédé SMaRT (pour spliceosome-mediated mRNA trans-splicing), une technique de réparation de l'ARN messager au moyen d'un complexe de trans-épissage appelé PTM (pour pre-mRNA trans-splicing molecule). Le procédé SMaRT utilisant le complexe PTM permet le remplacement d’importantes portions de pre-ARNm tout en préservant l’intégrité totale du transcrit. Dans un soucis d’obtenir un trans-epissage efficace, seuls les introns codant pour les pre-ARNm de DYSF présentant de forts signaux d’épissage répartis de façon disparate ainsi que des tailles très différentes furent ciblées par les PTMs dans des myoblasts humains ne possédant pas de dysferlin. Le trans-épissage de deux introns ciblés du gène DYSF engendra une formation correcte de la protéine dysferlin dans des mutants DYSF-/- de souris. Les niveaux de protéine fonctionnelle furent toutefois modérés, mais similaires aux taux de récupération obtenus par des stratégies précédentes de trans-épissage ciblant d’autres gènes. Néanmoins, parmi les introns ciblés avec succès dans cette étude et dans des essais précédents, des critères concordants ont pu être identifiés afin de faciliter le choix des introns à cibler pour de futures stratégies de trans-épissage. / RNA-based therapy is an approach to cure genetic disorders with no intervention into endogenous spatiotemporal gene regulation. I established two approaches for the dysferlin gene, (i) spliceosome-mediated pre-mRNA trans-splicing (SmaRT) and (ii) exon-skipping, in order to rescue dysferlin mutations leading to Limb Girdle Muscular Dystrophy 2B and Miyoshi Myopathy. SmaRT permits the correction of numerous mutations of a gene by a single pre-mRNA trans-splicing molecule (PTM) by exchanging multiple exons of a gene for a healthy mRNA sequence. The PTM binds to intronic sequence and competes with the endogenous pre-mRNA for the binding of the spliceosome. I designed PTMs to exchange the 3’ part of the dysferlin messenger and determined two functioning PTMs bytransduction of human myoblasts and intramuscular injection in wild-type and DYSF-/- mice and could show dysferlin protein rescue in DYSF-/- mice.By exon-skipping exons carrying mutations can be excised from pre-mRNA in masking exon or intron internal sequences defining the exon in the splicing process. I employed antisense oligonucleotides (AONs) of tricyclo-DNA in order to excise dysferlin exon 32. It was shown to be particularly feasible for systemic application, making it suitable for diseases affecting different compartments of skeletal muscle and other organs. The dysferlin exon 32 has been shown to be dispensable for known functions of the dysferlin protein. I designed tc-DNA AONs leading to efficient skipping in patient myoblasts and in wild-type mice following intramuscular injection. I am collaborating to investigate effects of exon 32 skipping in an Exon-32-STOP mouse model.

Le développement embryonnaire précoce des mammifères femelles s’accompagne de l’inactivation transcriptionnelle d’un de leurs deux chromosomes X. Cet évènement est initié suite à l’expression mono-allélique de l’ARN non codant Xist, qui est contrôlée par de nombreux éléments cis-régulateurs présents dans le centre d’inactivation du chromosome X (Xic) – tel son anti-sens répresseur Tsix. Mon travail de thèse a consisté à développer des approches permettant d’appréhender le paysage structural dans lequel s’exerce cette régulation. La caractérisation de l’architecture tridimensionnelle du Xic, par des techniques basées sur la capture de conformation chromosomique (3C) et l’hybridation in situ en fluorescence (FISH), m’a permis de mettre en évidence que les promoteurs respectifs de Xist et Tsix sont engagés dans des interactions physiques intimes avec des loci distaux, localisés au sein du Xic, et de montrer qu’au moins certaines de ces régions exercent un effets régulateurs à longue-distance. Les éléments du Xic contactés par les régions promotrices de Xist et de Tsix sont en outre fondamentalement différents, chacune engageant des associations chromosomiques sur plusieurs centaines de kilobases dans leur direction 5’ respective.Ce travail a également permis de révéler des propriétés insoupçonnées de l’architecture chromosomiques. En effet, le Xic apparaît scindé en plusieurs sous-régions, couvrant chacune entre 200kb et 1Mb, à l’intérieur desquelles les interactions chromosomiques sont préférentiellement établies. L’existence de ces domaines d’interaction s’intègre avec d’autres propriétés structurales du génome, tels la composition de la chromatine sous-jacente et l’association à la lamine nucléaire, mais n’apparaît pas en dépendre directement. En étudiant la dynamique de la conformation chromosomique du Xic au cours de la différenciation cellulaire, j’ai pu constater la robustesse de cette organisation, sauf sur le chromosome X inactif, qui se distingue par la perte des contacts chromosomiques préférentiels détectables sur son homologue actif.Enfin, j’ai pu mettre en évidence que la variabilité du repliement général du chromosome X amène à un instant donné chaque allèle de Tsix à contacter physiquement des jeux de séquences distales différents, suggérant que l’environnement structural instantané de chacun de ces allèles à l’orée de l’activation mono-allélique de Xist est différent. Ce travail, combinant des approches à l’échelle de la population cellulaire d’une part et de la fibre de chromatine unique d’autre part, apporte une nouvelle vision du paysage structural et régulateur dans lequel s’inscrit le contrôle de l’activité transcriptionnelle de Xist, et fourni de nouvelles perspectives concernant les principes fondamentaux de l’organisation topologique des chromosomes chez les mammifères. / Early development of female mammals is accompanied by transcriptional inactivation of one of their two X chromosomes. This event is initiated following mono-allelic expression of the Xist non-coding RNA – what is achieved by the interplay of numerous cis-regulatory elements present within the X inactivation center (Xic), such as its repressive antisense Tsix. Our work aimed at throwing light on the structural landscape that underlies such long-range regulation. Characterization of the three-dimensional architecture of the Xic, by the means of Chromosome Conformation Capture (3C)-based techniques and in situ fluorescence hybridization (FISH), revealed that the respective promoters of Xist and Tsix contact many distal genomic elements within the Xic, and that at least one of such interacting region exerts long-range cis-transcriptional control. Noticeably, Xist and Tsix promoters associate with different sets of elements in their respective 5’ direction that are spread out over several hundreds of kilobases These experiments also revealed unforeseen properties of chromatin architecture. Indeed, the Xic appears to be partitioned in several sub-regions, each spanning between 200kb and 1Mb, inside which chromosomal interactions are preferentially established. The existence of these interaction domains integrates with other structural features of the genome, such as underlying chromatin composition and association with the nuclear lamina, but does not seem to directly depend on them. By analyzing chromosome conformation of the Xic during cell differentiation we document the robustness of this organizational principle, with the noticeable exception of the inactive X chromosome that assumes a folding pattern that is more random than its active homolog. Finally we also bring evidence that variability in the folding pattern of the two X chromosomes in the same cell brings each Tsix allele in association with different sets of chromosomal partners at a given moment, suggesting that the instantaneous structural environment of each allele at the onset of mono-allelic Xist up-regulation is different.By combining approaches at the scale of cell populations on the one hand, and at the single chromatin fiber level on the other, this study provides a first vision of the structural landscape in which Xist regulation takes place, and brings new insights concerning fundamental properties of chromosome organization in mammals.

Le parasite intracellulaire Toxoplasma gondii est l'agent pathogène de la toxoplasmose. Cette maladie est gravissime pour le fœtus et pour l'individu immunodéprimé. L'interconversion du parasite de la forme tachyzoïte virulente à la forme bradyzoïte quiescente est au centre de la pathogénèse de cette infection. Ce processus engage une régulation coordonnée des gènes du parasite qui se traduit par une cascade d'évènements moléculaires au niveau de l'ADN. Des études suggèrent un contrôle transcriptionnel de l'interconversion avec l'expression exclusive de certains gènes dans une forme donnée. Cependant, ce parasite et son phyllum se distinguent des autres eucaryotes par une quasi-pénurie des facteurs spécifiques de transcription. Nous avons émis l'hypothèse que le niveau d'expression des gènes du Toxoplasme est étroitement régulé par la structure physique et la nature chimique de la chromatine. Ce manuscrit illustre l'influence majeure du « code histone » sur la différenciation parasitaire. Nous avons identifié plusieurs enzymes en charge de l'écriture de ce code. L'exemple le plus frappant est la découverte d'une methyltransférase TgCARM1 qui méthyle l'arginine 17 de l'histone H3, une marque activatrice de la transcription. Nous avons également identifié le premier complexe co-repressor du Toxoplasme (TgCRC). TgCRC en opposition avec l'acétylase TgGCN5 régule en partie la balance acétylation/déacétylation, qui en retour influe sur la différenciation parasitaire. L'ensemble de nos résultats converge vers l'idée de l'existence d'un « code histone parasitaire » hautement sophistiqué, qui a co-évolué avec celui de la cellule hôte parasitée.

Le fer est à la fois indispensable et toxique pour les cellules. Un contrôle strict de son métabolisme est nécessaire pour pourvoir aux besoins des cellules tout en évitant ses effets délétères. Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, ce contrôle est assuré par les activateurs transcriptionnels paralogues Aft1p et Aft2p. En condition de carence en fer, Aft1p active la transcription des gènes du transport à haute affinité du fer extracellulaire en se fixant sur la séquence cis-régulatrice 5'-TGCACCC-3'. Le rôle d'Aft2p est moins bien caractérisé ; il reconnaît in vitro la même séquence consensus qu'Aft1p et active la transcription de plusieurs gènes régulés par Aft1p lorsqu'il est surexprimé ou sous une forme mutée constitutivement active. Nous avons cherché à mieux comprendre le rôle d'Aft2p en condition de carence en fer en identifiant ses gènes cibles et en caractérisant son mode d'action, par une combinaison d'expériences d'analyses globales de transcriptome, de Northern blot et d'immunoprécipitation de la chromatine réalisées avec les souches sauvage et délétées d'AFT1 et/ou d'AFT2. Nous avons montré qu'Aft2p, mais pas Aft1p, active directement la transcription des gènes de l'utilisation et du stockage du fer intracellulaire. Nous avons mis en évidence que la séquence cis-régulatrice des gènes régulés par Aft2p n'est pas 5'-TGCACCC-3', mais une séquence plus courte, 5'-(G/A)CACCC-3'. Aft2p joue également un rôle direct dans la régulation transcriptionnelle de plusieurs gènes du métabolisme du zinc, et il pourrait intervenir dans la régulation des gènes du métabolisme de l'ergostérol et des acides gras. Par ailleurs, nous avons montré l'existence d'une régulation par le fer de la quantité des protéines Aft1p et Aft2p. La variation de quantité d'Aft1p semble résulter de son autorégulation transcriptionnelle, alors que la variation de quantité d'Aft2p implique une régulation post-transcriptionnelle.

Chez les Archaea, tous les processus informationnels, transcription incluse, sont effectués par des protéines proches de celles des Eukarya. Alors que la machinerie transcriptionnelle des archées a été bien caractérisée structurellement et fonctionnellement, très peu d'informations sont disponibles sur la régulation de son activité. En travaillant à la fois avec des modèles cellulaires (crénarchée hyperthermophile Sulfolobus islandicus) et viraux, nous avons pu réaliser une étude approfondie de trois régulateurs transcriptionnels et mieux comprendre les mécanismes de régulation transcriptionnelle chez les archées. Au cours de cette thèse, deux régulateurs viraux, SvtR et AFV1p06, et un régulateur cellulaire, Sta1, ont été étudiés. Concernant SvtR, codé par le virus SIRV1 qui infecte S. islandicus, nous avons poursuivi la recherche précédente, qui avait permis de déterminer sa structure et sa fonction, en nous focalisant sur la caractérisation de l'ensemble de ses cibles dans le génome viral et sur l'étude de son mécanisme d'action. Pour cela, la séquence du site consensus reconnu par SvtR a été établie à l'aide de la mutagénèse systématique d'un de ses sites déjà caractérisés. Ce site est présent dans les promoteurs de dix gènes de SIRV1 montrant que SvtR pourrait réguler l'activité de plus de 20% des gènes viraux. Ses cibles incluent tous les gènes codant pour les protéines de la capside virale. L'analyse fonctionnelle réalisée sur une partie des sites de liaison de SvtR a permis de démontrer qu'il s'agit d'un régulateur polyvalent agissant, selon la cible, en tant que activateur ou répresseur transcriptionnel. En prenant comme modèle le promoteur du gène gp30, nous avons pu démontrer par plusieurs approches que la régulation de ce promoteur inclut la polymérisation de la protéine depuis son site de liaison principal jusqu'à la TATA-box du promoteur. Il s'agit d'un mécanisme de régulation de transcription à distance original et inédit chez les archées. La structure de l'autre régulateur viral étudié, AFV1p06, codé par le virus AFV1 qui infecte Acidianus hospitalis, révèle la présence au sein de cette protéine d'un domaine en doigt de zinc C2H2, considéré jusqu'à présent comme spécifique des eucaryotes. Nous avons démontré la capacité d'AFV1p06 à se lier à l'ADN avec une préférence pour les régions riches en GC. AFV1p06 est la première DNA binding protéine d'archées de ce type caractérisée in vitro. Le troisième régulateur transcriptionnel, Sta1, est codé par le génome des Sulfolobales. Il est capable d'activer la transcription de gènes viraux, ainsi que du gène chromosomique radA en réponse à un dommage à l'ADN. Pour comprendre son rôle dans la cellule, nous avons tenté de réaliser, sans succès, un mutant knock-out du gène sta1 de S. islandicus RYE15A, ce qui indique que le gène sta1 serait un gène essentiel. L'étude de l'interaction hôte-virus sur le modèle S. islandicus LAL14/1 est un des sujets principaux de notre laboratoire. Le séquençage du génome de cette souche a ouvert la voie pour établir un système génétique. Plusieurs mutants KO de LAL14/1 (pyrEF-; ΔCRISPR1) ont été construits. L'impossibilité d'inactiver un autre gène candidat, topR2, codant pour une réverse gyrase, indique qu'il s'agit d'un gène essentiel. La construction du mutant ΔCRISPR1 est la première étape pour obtenir un dérivé de LAL14/1 dépourvu de système CRISPR, un mutant très utile pour mieux comprendre l'implication des CRISPRs dans le phénotype de résistance de LA14/1 au virus SIRV1 et leur rôle chez les archées en général. L'ensemble des résultats de cette thèse contribue à la meilleure compréhension du fonctionnement moléculaire chez les archées et leurs virus.

L’atmosphère terrestre est très riche en azote (N2). Mais cet azote diatomique est sous une forme très stable, inutilisable par la majorité des êtres vivants malgré qu’il soit indispensable pour la synthèse de matériels organiques. Seuls les procaryotes diazotrophiques sont capables de vivre avec le N2 comme source d’azote. La fixation d’azote est un processus qui permet de produire des substances aminées à partir de l’azote gazeux présent dans l’atmosphère (78%). Cependant, ce processus est très complexe et nécessite la biosynthèse d’une vingtaine de protéines et la consommation de beaucoup d’énergie (16 molécules d’ATP par mole de N2 fixé). C’est la raison pour laquelle ce phénomène est rigoureusement régulé. Les bactéries photosynthétiques pourpres non-sulfureuses sont connues pour leur capacité de faire la fixation de l’azote. Les études faites à la lumière, dans le mode de croissance préféré de ces bactéries (photosynthèse anaérobie), ont montré que la nitrogénase (enzyme responsable de la fixation du diazote) est sujet d’une régulation à trois niveaux: une régulation transcriptionnelle de NifA (protéine activatrice de la transcription des gènes nif), une régulation post-traductionnelle de l’activité de NifA envers l’activation de la transcription des autres gènes nif, et la régulation post-traductionnelle de l’activité de la nitrogénase quand les cellules sont soumises à un choc d’ammoniaque. Le système de régulation déjà décrit fait intervenir essentiellement une protéine membranaire, AmtB, et les deux protéines PII, GlnB et GlnK. Il est connu depuis long temps que la nitrogénase est aussi régulée quand une culture photosynthétique est exposée à la noirceur, mais jusqu’aujourd’hui, on ignore encore la nature des systèmes intervenants dans cette régulation. Ainsi, parmi les questions qui peuvent se poser: quelles sont les protéines qui interviennent dans l’inactivation de la nitrogénase lorsqu’une culture anaérobie est placée à la noirceur? Une analyse de plusieurs souches mutantes, amtB- , glnK- , glnB- et amtY- poussées dans différentes conditions de limitation en azote, serait une façon pour répondre à ces interrogations. Alors, avec le suivi de l’activité de la nitrogénase et le Western Blot, on a montré que le choc de noirceur provoquerait un "Switch-off" de l’activité de la nitrogénase dû à une ADP-ribosylation de la protéine Fe. On a réussit aussi à montrer que ii tout le système déjà impliqué dans la réponse à un choc d’ammoniaque, est également nécessaire pour une réponse à un manque de lumière ou d’énergie (les protéines AmtB, GlnK, GlnB, DraG, DraT et AmtY). Or, Rhodobacter capsulatus est capable de fixer l’azote et de croitre aussi bien dans la micro-aérobie à la noirceur que dans des conditions de photosynthèse anaérobies, mais jusqu'à maintenant sa régulation dans l’obscurité est peu étudiée. L’étude de la fixation d’azote à la noirceur nous a permis de montrer que le complexe membranaire Rnf n’est pas nécessaire à la croissance de R. capsulatus dans de telles conditions. Dans le but de développer une façon d’étudier la régulation de la croissance dans ce mode, on a tout d’abord essayé d’identifier les conditions opératoires (O2, [NH4 + ]) permettant à R. capsulatus de fixer l’azote en microaérobie. L’optimisation de cette croissance a montré que la concentration optimale d’oxygène nécessaire est de 10% mélangé avec de l’azote. / The atmosphere of the Earth is very rich in nitrogen (N2). However, diatomic nitrogen is very stable and therefore unusable by the majority of life forms even though it is necessary for the synthesis of a variety of organic compounds. Only diazotrophic procaryotes are capable of using N2 as nitrogen source. Their nitrogen fixation allows the production of aminated compounds from atmospheric nitrogen (78 %). However, this process is very complex and requires the biosynthesis of about twenty proteins and the consumption of a lot of energy (16 molecules of ATP per molecule of N2 fixed), thus necessitating its tight regulation. The purple non-sulfur photosynthetic bacteria are known for their ability to carry out nitrogen fixation. Studies conducted in the light, the preferred mode of growth of these bacteria (anaerobic photosynthetic), have shown that nitrogenase (the enzyme responsible for dinitrogen fixation) is subject to regulation at three levels: transcriptional regulation of NifA (activator protein for the transcription of nif genes), posttranslational regulation of the activity of NifA to activate nif gene transcription, and posttranslational regulation of nitrogenase activity when cells are subjected to an ammonium shock. The control system already described involves essentially a membrane protein, AmtB and both PII proteins, GlnK and GlnB. It has long been known that nitrogenase is regulated when light is suddenly removed from a culture, but until now it is unclear whether these systems are also involved in the regulation of nitrogen fixation in dark. Thus, one outstanding question is what are the proteins involved in the inactivation of nitrogenase when a light-grown culture is placed in the dark? An analysis of several mutant strains; amtB-, glnK-, glnB-, and amtY- under different conditions of nitrogen deficiency was used to address this question. Using measurements of nitrogenase activity and Fe protein modification by Western blotting, we were able to show that darkness causes a "switch-off” of nitrogenase due to ADP- ribosylation of Fe protein. Thus, the system that has already been described as involved in the response to a lack of ammonia, is also required for a response to a lack of light or energy (AmtB, GlnK, GlnB, DraG, and DraT, and AmtY). However, Rhodobacter capsulatus is also able to fix nitrogen and grow micro-aerobically in the dark as well as photosynthetically under anaerobic conditions, but so far its regulation in the dark has been little studied. The study of nitrogen fixation in the dark allowed us to show that the Rnf membrane complex is not required for growth of R. capsulatus in such conditions. In order to develop a way to study its regulation during this growth mode, we have attempted to identify the operating conditions (O2, [NH4+]), allowing R. capsulatus to fix nitrogen micro-aerobically. The optimization of this conditions has shown that the optimal concentration of oxygen required is 10% mixed with nitrogen.

De récents travaux ont mis en évidence une production accrue de Perlecan au stade terminal de l’arthrose ou ostéoarthrite (OA). L’équipe du Dr Moreau a mis en évidence qu’il y a une perte d’expression du facteur de transcription Pitx1 dans l’arthrose et que ce dernier pourrait agir comme un régulateur négatif du gène HSPG2 codant pour le Perlecan. Afin d’étudier la régulation transcriptionnelle de ce gène, des fragments du promoteur proximal ont été clonés en amont du gène rapporteur luciférase et testés en transfections transitoires. Des co-transfections avec des quantités variables de pSI-mPitx1 et avec des constructions comportant des fragments de différentes régions du promoteur mHSPG2 (jusqu’à 3926 pbs en amont de l’ATG) ont démontrées une activité transcriptionnelle et une stimulation de cette activité en présence de Pitx1, avec des résultats variables selon les types cellulaires. Parallèlement, des expériences en qPCR effectuées sur des ostéoblastes dérivés de souris transgéniques surexprimant Pitx1 ont aussi démontré qu’une surexpression de Pitx1 corrèle avec une augmentation de l’expression de p53, une cible connue de Pitx1, et de Perlecan. Le lien qui existe entre Pitx1 et Perlecan est encore très méconnu et la cascade régulatrice impliquant ces deux acteurs n’est pas encore établie. Une meilleure connaissance des mécanismes qui régulent la transcription normale et pathologique du gène HSPG2 permettrait sans aucun doute une avancée dans la compréhension du développement et du rôle possible de Perlecan dans la progression de l’ostéoarthrite. / Recent work has shown an increase of Perlecan production associated with the terminal stage of osteoarthritis (OA). Dr Moreau’s team demonstrated a loss of expression of the transcription factor Pitx1 in osteoarthritis suggesting its putative role as a negative regulator of the HSPG2 gene coding for Perlecan. To study the transcriptional regulation of this gene, promoter fragments were cloned upstream of a luciferase reporter gene and tested in transient transfection assays. Co-transfections with variable quantities of pSI-mPitx1 and with constructs made with fragments of different lengths of the mHSPG2 promoter demonstrated a transcriptional activity and enhancement of this activity in presence of Pitx1, with variable results depending on cell types. In addition, expression analysis by qPCR on transgenic mice osteoblasts that overexpress Pitx1 showed that the overexpression of Pitx1 correlates with an augmentation of p53, a known Pitx1 target and Perlecan expression. The link between Pitx1 and Perlecan is still poorly understood and a clear pathway involving those two players is not yet established. A better understanding of mechanisms regulating normal and pathological transcription of the HSPG2 gene encoding for Perlecan would allow a better comprehension of osteoarthritis development and the putative role of Perlecan in its progression.