La nécessité de coordonner l’expression des gènes provenant de génomes différents chez les plantes a conduit à l’émergence de mécanismes imposant un contrôle nucléaire sur l’expression génétique de l’organelle. Des signaux antérogrades, exercés par des protéines reconnaissant des séquences spécifiques, existent en parallèle avec un contrôle des synthèses chloroplastiques dépendant de l’assemblage (CES). Ensemble, ils coordonnent la formation stoichiométrique des complexes photosynthétiques.La Ribulose bisphosphate carboxylase/oxygénase (Rubisco) est une enzyme localisée dans le chloroplaste qui contient deux sous-unités. La grande sous-unité (LSU) et la petite sous-unité (SSU) sont codées par les génomes chloroplastique et nucléaire respectivement. Elles s’assemblent dans le stroma du chloroplaste pour former une holoenzyme hexadécamérique (LSU8SSU8). Pendant mon travail au laboratoire, j’ai tenté de décrire les étapes régulatrices majeures de la synthèse de la Rubisco chez Chlamydomonas reinhardtii en me focalisant sur la régulation post-transcriptionelle de la LSU.J’ai montré que la protéine PPR – MRL1 est un facteur limitant pour l’accumulation de l’ARN messager de rbcL. Bien qu’il ait été décrit précédemment comme un facteur stabilisateur du transcrit susnommé, MRL1 s’est révélé avoir un rôle dans la traduction.J’ai par ailleurs démontré que chez Chlamydomonas, l’expression de la Rubisco est contrôlée par la présence de la SSU. En son absence, la traduction de rbcL est inhibée par son propre produit – la grande sous-unité non assemblée. J’ai pu montrer qu’un intermédiaire d’assemblage, constitué de LSU en complexe avec sa chaperonne RAF1, est nécessaire pour cette régulation, ce qui prouve que ce processus dépend de l’état d’oligomérisation de la LSU. Parallèlement, j’ai caractérisé le devenir de la LSU non assemblée quand la régulation CES est perturbée, et grâce à cela ait contribué à améliorer la connaissance de son processus de repliement et d’assemblage. / The necessity to coordinate the expression of genes originating from different genomes within the plant cell resulted in the appearance of mechanisms imposing nuclear control over organelle gene expression. Anterograde signaling through sequence-specific trans-acting proteins (OTAFs) coexists in the chloroplast with an assembly dependent control of chloroplast synthesis (CES process) that coordinates the stoichiometric formation of photosynthetic complexes.Ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) is a chloroplast-located carbon fixing enzyme constituted of two subunits. Large subunit (LSU) and small subunit (SSU) are encoded in the chloroplast and nuclear genomes respectively. In the stroma they assemble to form a hexadecameric holoenzyme (LSU8SSU8). In this study I tried to highlight major regulatory points of its synthesis in Chlamydomonas reinhardtii focusing on the posttranscriptional regulation of LSU.I showed that the MRL1 PPR protein is a limiting factor for rbcL mRNA accumulation. Whereas it has been previously designated as a stabilization factor for the abovementioned transcript, MRL1 appeared also to have a function in rbcL translation.Most notably, I have demonstrated that in Chlamydomonas reinhardtii Rubisco expression is controlled by the small subunit (SSU) presence. In its absence rbcL undergoes an inhibition of translation through its own product – the unassembled Rubisco large subunit. This process depends on LSU-oligomerization state as I was able to show that the presence of a high order LSU assembly intermediate bound to the RAF1 assembly chaperone is essential for the regulation to occur. In parallel I shed light on the fate of unassembled LSU in a deregulated CES context, thereby improving our understanding of the process of its folding and assembly.

Le profil d'expression aberrant des micro(mi)ARN est une caractéristique typique de nombreux cancers, dont le carcinome hépatocellulaire (CHC), une tumeur hépatique maligne primaire qui se classe seconde dans le monde en termes de mortalité par cancer. Notre équipe a récemment montré la baisse d’expression de miR-4510 dans des échantillons de patients atteints de CHC et son activité « suppresseur de tumeur ». L'analyse de données protéomiques recueillies à partir de cellules Huh7 transfectées par miR-4510 a révélé une diminution importante de plusieurs oncogènes, dont la sérine / thréonine protéine kinase RAF1. J’ai également découvert que le taux de protéine RAF1 était significativement surexprimé chez les patients atteints de CHC. Le rôle de RAF1 et de miR-4510 dans le CHC étant mal compris, j’ai étudié la fonction du couple RAF1/miR-4510 dans la tumorigenèse du foie. Mes analyses ont montré que miR-4510 régule négativement les taux de protéine RAF1 et d'ARNm. Une analyse par le système de double fluorescence-FunREG a révélé que miR-4510 interagit directement avec la région 3’ non-traduite de l’ARN de RAF1 via un site unique. La déplétion de RAF1 dans deux lignées tumorales de CHC par miR-4510 ou ARN interférant désactive leur caractère tumorigène in vitro et in vivo. Collectivement, mes données suggèrent que miR-4510 participe à la carcinogenèse du foie via son action directe sur RAF1 et la régulation de la voie MAPK/ERK. En conclusion, mon étude soutient l’hypothèse selon laquelle un traitement à base de miR-4510 pourrait être efficace pour traiter les patients atteints de CHC de type avancé ou réfractaire à la chimiothérapie. / Aberrant micro(mi)RNA expression signature is a hallmark of many cancers including hepatocellular carcinoma (HCC), a primary malignant liver disease which ranks second in cancer mortality worldwide. Our team previously reported the downregulation of miR-4510 in HCC samples and identified this miRNA as a strong tumor suppressor in liver. Proteomic data analysis collected from Huh7 cells transfected by miR-4510 showed a significant decrease of multiple oncogenes including RAF1 serine/threonine protein kinase. I also found that RAF1 protein level is significantly increased in HCC patients. The role of RAF1 and miR-4510 in HCC being poorly understood, I studied the function of RAF1/miR-4510 pair in tumorigenesis of the liver. My results showed that miR-4510 overexpression significantly decreases both RAF1 protein and mRNA levels and inhibits MAPK/ERK signaling. The dual fluorescence-FunREG assay revealed that miR-4510 directly interacts with RAF1 3’-untranslated region through a unique site. Silencing of RAF1 in two hepatic cell lines by miR-4510 or a specific small interfering RNA suppressed important tumorigenic features (proliferation, migration….) both in vitro and in vivo. Collectively, my data suggest that miR-4510 participates in liver carcinogenesis through RAF1 targeting and MAPK/ERK signaling inactivation. In addition, my study suggests that miR-4510-based therapy may represent a promising strategy to treat patients with advanced or refractory HCC.

Le cancer du pancréas est la quatrième cause de décès par cancer au Canada. Avec des mutations activatrices de KRas présentes dans près de 90% des lésions bénignes et tumeurs, ce cancer arbore une activation de la voie MAPK très tôt dans son développement. Or, peu de littérature existe sur les étapes clés de la progression et sur le rôle précis de cette signalisation dans le passage des lésions bénignes (PanIN) au stade avancé (PDAC). Depuis plusieurs années, notre laboratoire s’intéresse aux kinases ERK1/2, actives en aval de Ras, des acteurs centraux du programme de sénescence cellulaire, soit un programme antitumoral intrinsèque aux cellules. L’hypothèse centrale des présents travaux est donc que les mutations de KRas acquises dès le stade PanIN induisent une sénescence qui agit comme barrière à la progression tumorale, et que l’atténuation du signal de ERK est impliquée dans le contournement de ce mécanisme. La première partie de cette thèse montrera donc les avancées que nous avons faites sur la caractérisation de la progression entre le stade bénin et le stade avancé, de laquelle l’acquisition d’un caractère souche, la transition épithélio-mésenchymateuse et le développement d’une dépendance mitochondriale semblent être des déterminants. Ensuite, nous présenterons nos découvertes sur le rôle des kinases ERK1/2, de la sénescence cellulaire et du stress nucléolaire dans une nouvelle approche visant à restaurer un mécanisme de suppression tumorale inspiré des lésions bénignes et impliquant une altération de la biogenèse ribosomique. Finalement, pour bonifier cette nouvelle stratégie, nous présenterons les résultats d’un criblage CRISPR-Cas9 génome-entier nous ayant permis d’identifier les composantes d’une stratégie « one-two punch » basée sur l’induction de sénescence dans les cellules PDAC combinée à l’inhibition de la Glutathion peroxydase 4 (GPX4), de façon à promouvoir une sénolyse efficace dans ce contexte. Dans leur ensemble, les travaux présentés dans cette thèse montrent un avancement significatif dans la compréhension de la biologie des cancers pancréatiques en identifiant à la fois des vulnérabilités intrinsèques et inductibles afin de générer de nouvelles idées thérapeutiques pour ce cancer hautement fatal. / Pancreatic cancer is the fourth leading cause of death by cancer in Canada. With frequent activating mutations in KRas in up to 90% of benign lesions and tumors, this cancer possesses an early activation of the MAPK pathway. However, key events of its progression from the PanIN stage to the PDAC stage and the precise role of MAPK signaling in it are still poorly understood. For many years, our laboratory has taken interest in the ERK1/2 signaling pathway, activated downstream of oncogenic Ras and a key mediator of cellular senescence. Cellular senescence is considered an intrinsic antitumor mechanism due to its ability to stably halt the cell cycle. The central hypothesis of this work is then that KRas mutations that are acquired at the PanIN stage induce cellular senescence which acts as a barrier against tumor development. Still, this powerful mechanism can be circumvented as cells tend to attenuate the ERK1/2 signaling to promote progression and acquisition of more aggressive features. Thus, the first part of this thesis will present our most recent advances in characterizing the progression events between PanIN and PDAC stages, during which stem cell features acquisition, epithelial-mesenchymal transition and mitochondrial dependency seem to occur. Next, we will present our discoveries regarding the implication of ERK1/2 kinases, cellular senescence and nucleolar stress in a new approach to restore a tumor suppression mechanism inspired by the PanIN stage and based on ribosome biogenesis alteration. Finally, to potentiate this strategy, we will show the results of a genome-wide CRISPR-Cas9 screen that identified the components of a “one-two punch” approach to induce cellular senescence in PDAC cells and to efficiently eliminate them by GPX4 inhibitors-mediated senolysis. Globally, the work presented in this thesis show significant progress in the field of pancreatic cancer, identifying previously unknown vulnerabilities of those cancer cells and paving the way for the development of new therapeutic combinations.