Le gène est défini comme une unité fonctionnelle de l'hérédité. En effet, les gènes, transcrits en ARN, codent pour des protéines qui assurent l'essentiel des fonctions cellulaires. Cependant, les gènes ne représentent que 2% du génome humain. Ainsi, notre génome est presque exclusivement composé d'ADN non codant (ADNnc) qui, en raison d'une absence apparente de fonction (c'est-à-dire de transcription et de traduction), est également connu sous le terme peu élogieux d' « ADN poubelle ». De manière surprenante, la quantité d'ADNnc présente dans les cellules est proportionnelle au degré de complexité des organismes, suggérant ainsi que cet ADNnc pourrait avoir une fonction. En particulier, les centromères et des péricentromères, qui contiennent des séquences d'ADNnc de type satellite, permettent la ségrégation correcte de chromatides sœurs lors de la mitose. De plus des études récentes réalisées chez la levure S.pombe montrent que les régions péricentromériques peuvent être transcrites. Les ARNnc ainsi produits participent à l'établissement et au maintien de l'hétérochromatine péricentromérique. Bien que les mécanismes impliqués dans ces processus soient en grande partie identifiés, très peu de choses sont connues quant à la capacité transcriptionnelle de ces séquences satellites chez d'autres espèces.<br /><br />Ainsi, l'objectif de ma thèse a été d'évaluer le potentiel transcriptionnel des séquences satellites du génome humain.<br /><br />A mon arrivée dans le laboratoire, l'équipe du Pr Claire Vourc'h était particulièrement engagée dans ce projet puisqu'elle venait de mettre en évidence la transcription des séquences satellites 3 du locus 9q12 au cours de la réponse au stress. Mon travail de thèse m'a conduit à approfondir cette étude en identifiant de nouvelles séquences satellites dont la transcription est induite par le stress thermique. Par ailleurs, j'ai développé la première approche trancriptomique dédiée à l'expression des séquences satellites du génome humain : la RepChip. Le modèle de la réponse au stress m'a permis de valider cet outil. Ainsi, j'ai pu identifier non seulement de nouveaux contextes cellulaires permettant l'expression de ces séquences mais également deux mécanismes indépendants impliqués dans leur transcription. En particulier, un lien entre la capacité transcriptionnelle de ces séquences et des modifications de l'épigénome a pu être établi. Finalement, j'ai identifié un modèle d'inhibition de la transcription des séquences satellites au cours du choc thermique, le syndrome ICF (Immunodeficiency, Centromeric instability and Facial anomalies).

Les séquences satellites III (SATIII) représentent la majeure partie de l'hétérochromatine du<br />chromosome X de drosophile et jouent un rôle dans la variégation d'effet de position du gène<br />white dans l'inversion white-mottled. Leurs caractéristiques structurales dues à leur richesse en<br />dA•dT sont ciblées par des ligands synthétiques du petit sillon de l'ADN, outils qui ont permis de<br />caractériser la fonction des SATIII dans l'assemblage de l'hétérochromatine. Nous avons mis en<br />évidence un rôle de D1, qui reconnaît spécifiquement les SATIII, mais aussi de la topoïsomérase<br />II, dans l'initiation de l'assemblage de l'hétérochromatine. Nos résultats suggèrent que les<br />SATIII pourraient constituer un réservoir de protéines servant à la régulation de la transcription<br />du locus des gènes ribosomiques (rDNA) adjacent aux SATIII. Enfin, nous avons pu identifier un<br />élément frontière qui contrôle le cloisonnement de l'hétérochromatine et jouerait un rôle dans la régulation de l'expression du rDNA

Les séquences satellites III (SATIII) présentes dans les régions péricentriques du<br />chromosome X sont les seules séquences satellites alphoïdes chez la drosophile,<br />similaires à celles retrouvées autour du centromère chez les mammifères. Leurs<br />caractéristiques structurales liées à leur composition nucléotidique A•T riche en font<br />des cibles pour différentes classes de molécules artificielles. Nous proposons<br />d'utiliser le modèle des SATIII de la drosophile pour améliorer notre compréhension<br />du code des histones, de la fonction des régions péricentriques ainsi que pour<br />l'évaluation du potentiel pharmacologique des diamidines. Nos travaux à l'aide de<br />ligands du petit sillon nous ont permis de mettre en évidence un rôle de la<br />topoïsomérase II, une cible thérapeutique majeure, dans l'assemblage de<br />l'hétérochromatine et dans le mode d'action antiprolifératif des diamidines.

L'étude comparative de l'architecture des génomes mammaliens a révélé l'association des séquences répétées et des réarrangements. Cette thèse porte sur la dynamique et le rôle dans les remaniements de deux types de séquences répétées: les clusters ribosomiques et les satellites. Ces séquences sont analysées par une approche cytogénomique (FISH, CO-FISH) dans le genre Mus connu pour sa diversité chromosomique, et pour lequel les phylogénies moléculaires et chromosomiques sont disponibles.1) La distribution chromosomique des clusters ribosomiques, établie chez 19 espèces, a permis de reconstruire les états ancestraux des clusters. Cette analyse montre que les clusters (24%) sont associés à des points de cassures, mais présentent également une grande labilité en l'absence de réarrangements. De plus, une forte association entre les clusters et les centromères est mise en évidence. 2) Le sous-genre Mus se caractérise par un caryotype très conservé excepté chez une sous-espèce de la souris domestique (M. musculus domesticus), qui est connue pour son extraordinaire radiation chromosomique impliquant les séquences satellites du centromère. Afin de rechercher les spécificités génomiques responsables de ce patron d'évolution contrasté, la dynamique évolutive des séquences satellites a été analysée chez 11 taxons. Révélant des différences qualitatives entre taxons, cette étude a permis de proposer un scénario évolutif de ces séquences. Toutefois, aucune des caractéristiques étudiées (composition, orientation) n'est propre à M. m. domesticus, et ne permet de rendre compte de sa plasticité chromosomique. De même, chez cette dernière, aucun lien entre la quantité de séquences satellites et la fréquence d'implication des chromosomes dans les réarrangements n'est mis en évidence.Cette étude confirme que les séquences répétées participent à l'évolution chromosomique, mais ne constituent pas à elles seules l'élément clef de cette dernière. / Comparative analyses of the architecture of mammalian genomes have highlighted the association between repetitive sequences and rearrangements. This thesis focuses on the evolutionary dynamics of two repeat sequences (ribosomal clusters and satellites) and explores their role in chromosomal change. These sequences are analyzed by a cytogenomic approach (FISH, CO-FISH) in the genus Mus that is known for its chromosomal diversity and for which molecular and chromosomal phylogenies are available.1) The chromosomal distribution of ribosomal clusters, established in 19 species, allowed us to reconstruct the ancestral states of clusters. This analysis demonstrated that 24% of clusters were associated with breakpoints, whereas others showed high lability in the absence of rearrangements. Moreover, a strong association between clusters and centromeres was retrieved.2) The subgenus Mus is characterized by a highly conserved karyotype except for one subspecies of the house mouse (M. musculus domesticus), that displays an extraordinary chromosomal radiation involving centromeric satellite sequences. To determine the genomic traits related to this difference in rate, the evolutionary dynamics of satellite sequences was analyzed in 11 taxa. From the qualitative differences evidenced between taxa, an evolutionary scenario of these sequences is proposed. None of the studied features (composition, orientation) of these sequences was found to be specific to M. m. domesticus, and could explain its chromosomal plasticity. Similarly, in the latter, no relationship between satellite sequence quantity and the rearrangement frequency of chromosomes was found.This study confirms that although repeated sequences are involved in chromosomal evolution, they aren't in themselves the key element of the latter.