Les carcinomes spinocellulaires cutanés (cSCCs) sont le deuxième type de cancer par ordre de fréquence et sont responsables de 25% des décès dus aux cancers de la peau. Il est donc essentiel de caractériser les mécanismes responsables de la cancérisation de l'épiderme afin de développer de nouveaux traitements. Dans ce contexte, les miRNAs apparaissent comme des cibles de choix pour le développement de futures thérapies anti-tumorales. Toutefois, leur implication dans la physiopathologie des cSCCs est encore peu documentée. Au cours de cette étude, j’ai identifié, par séquençage à haut débit, 112 miRNAs dont l’expression est altérée au cours du développement tumoral dans un modèle murin de carcinogénèse chimique cutanée. J’ai ensuite focalisé mon attention sur le cluster miR-193b/365a et sur miR-708 dont les niveaux diminuent au cours de la progression tumorale, suggérant des fonctions de suppresseurs de tumeur. En accord avec cette hypothèse, l’expression ectopique de ces miRNAs inhibe la prolifération, la survie et la migration de cellules tumorales, alors que le blocage de leur action par des anti-sens stimule ces fonctions cellulaires dans des kératinocytes normaux. L’association d’approches in silico et d’analyses du transcriptome de cellules de cSCC sur-exprimant ces miRNAs m’a permis d’identifier leurs gènes cibles potentiels. J’ai validé KRAS et MAX comme cibles communes de miR-193b et miR-365a, et montré par l’utilisation de siRNAs que la répression de ces cibles mime les effets de ces miRNAs. Ces résultats suggérent que le ciblage de ces gènes pourrait médier en partie les effets suppresseurs de tumeur de miR-193b et de miR-365a dans les cSCCs. / Cutaneous squamous cell carcinomas (cSCCs) are the second most common cancer and are responsible for up to 25% of all skin cancer deaths. It is therefore essential to characterize the mechanisms responsible for epidermis carcinogenesis to develop new treatments. In this context, miRNAs appear to be prime targets for the development of future anti-tumor therapies. However, their involvement in the pathophysiology of cSCCs is still poorly documented. In this study, I identified using Small RNA sequencing, 112 miRNAs whose expression is altered during tumor development in a mouse model of cutaneous two-stage chemical carcinogenesis. Then, I focused my attention on the miR-193b/365a cluster and on miR-708, that are down-regulated during tumorigenesis, suggesting tumor suppressor functions. Consistent with this hypothesis, the ectopic expression of these miRNAs inhibit the proliferation, survival and migration of tumor cells, while blocking their action with antisense oligonucleotides stimulates these cellular functions in normal keratinocytes. Combining in silico target-prediction approaches and transcriptome analyzes of cSCC cells over-expressing these miRNAs, I identified their potential target genes. I validated KRAS and MAX as direct targets of miR-193b and miR-365a, and I showed that repression of these genes using siRNAs mimics the effects of these miRNAs. These results suggest that targeting these genes might mediate, at least in part, the tumor suppressor action of miR-193b and miR-365a in cSCCs.

La principale contribution de cette thèse est le développement d'une méthode fiable, robuste, et rapide pour la prédiction des pré-miARNs. Deux objectifs avaient été assignés : efficacité et flexibilité. L'efficacité a été rendue possible au moyen d'un algorithme quadratique. La flexibilité repose sur deux aspects, la nature des données expérimentales et la position taxonomique de l'organisme (en particulier plantes ou animaux). Mirinho accepte en entrée des séquences de génomes complets mais aussi les très nombreuses séquences résultant d'un séquençage massif de type NGS de “RNAseq”. “L'universalité” taxonomique est obtenu par la possibilité de modifier les contraintes sur les tailles de la tige (double hélice) et de la boule terminale. Dans le cas de la prédiction des miARN de plantes la plus grande longueur de leur pré-miARN conduit à des méthodes d'extraction de la structure secondaire en tige-boule moins précises. Mirinho prend en compte ce problème lui permettant de fournir des structures secondaires de pré-miARN plus semblables à celles de miRBase que les autres méthodes disponibles. Mirinho a été utilisé dans le cadre de deux questions biologiques précises l'une concernant des RNAseq l'autre de l'ADN génomique. La première question a conduit au traitement et l'analyse des données RNAseq de Acyrthosiphon pisum, le puceron du pois. L'objectif était d'identifier les miARN qui sont différentiellement exprimés au cours des quatre stades de développement de cette espèce et sont donc des candidats à la régulation des gènes au cours du développement. Pour cette analyse, nous avons développé un pipeline, appelé MirinhoPipe. La deuxieme question a permis d'aborder les problèmes liés à la prévision et l'analyse des ARN non-codants (ARNnc) dans la bactérie Mycoplasma hyopneumoniae. Alvinho a été développé pour la prédiction de cibles des miRNA autour d'une segmentation d'une séquence numérique et de la détection de la conservation des séquences entre ncRNA utilisant un graphe k-partite. Nous avons finalement abordé un problème lié à la recherche de motifs conservés dans un ensemble de séquences et pouvant ainsi correspondre à des éléments fonctionnels / The main contribution of this thesis is the development of a reliable, robust, and much faster method for the prediction of pre-miRNAs. With this method, we aimed mainly at two goals: efficiency and flexibility. Efficiency was made possible by means of a quadratic algorithm. Flexibility relies on two aspects, the input type and the organism clade. Mirinho can receive as input both a genome sequence and small RNA sequencing (sRNA-seq) data of both animal and plant species. To change from one clade to another, it suffices to change the lengths of the stem-arms and of the terminal loop. Concerning the prediction of plant miRNAs, because their pre-miRNAs are longer, the methods for extracting the hairpin secondary structure are not as accurate as for shorter sequences. With Mirinho, we also addressed this problem, which enabled to provide pre-miRNA secondary structures more similar to the ones in miRBase than the other available methods. Mirinho served as the basis to two other issues we addressed. The first issue led to the treatment and analysis of sRNA-seq data of Acyrthosiphon pisum, the pea aphid. The goal was to identify the miRNAs that are expressed during the four developmental stages of this species, allowing further biological conclusions concerning the regulatory system of such an organism. For this analysis, we developed a whole pipeline, called MirinhoPipe, at the end of which Mirinho was aggregated. We then moved on to the second issue, that involved problems related to the prediction and analysis of non-coding RNAs (ncRNAs) in the bacterium Mycoplasma hyopneumoniae. A method, called Alvinho, was thus developed for the prediction of targets in this bacterium, together with a pipeline for the segmentation of a numerical sequence and detection of conservation among ncRNA sequences using a kpartite graph. We finally addressed a problem related to motifs, that is to patterns, that may be composed of one or more parts, that appear conserved in a set of sequences and may correspond to functional elements.

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