L’anguille européenne Anguilla anguilla est une espèce catadrome avec un cycle de vie complexe incluant des migrations entre la mer de Sargasses et l’Europe et l’Afrique du Nord. On a noté une baisse drastique de sa population depuis les 30 ans et on la considère aujourd’hui comme ‘en danger critique’. Une des causes principales de ce déclin est la fragmentation de l’habitat.Nous avons étudié si les obstacles aquatiques peuvent exercer un pression de sélection sur les jeunes anguilles en migration. On a utilisé une approche sans a priori, où une large liste des gènes a été analysée dans trois tissus de chaque poisson provenant des zones amont/aval de l’obstacle (article 1). On a détecté les différences de transcription des gènes du cerveau des poissons, ces gènes étant liés à la plasticité neuronale. On a également trouvé que ces différences se maintiennent à long terme (article 2). Finalement, on a étudié la relation entre le comportement d’escalade et la transcription des gènes (article 3). Les anguilles provenant des zones amont possèdent une tendance d’escalade la plus forte. De plus, certains poissons classés comme ‘leaders’ d’escalade présentaient des niveaux de transcription de gènes liés à la cognition plus faibles que les ‘suiveurs’. Ces résultats peuvent être associés au concept de coping style et de la personnalité animale. En effet, on suggère que les leaders agissent comme des individus proactifs et téméraires, contrairement aux suiveurs, plutôt réactifs et timides.L’implication des notre étude est discutée dans le contexte écologique, car la présence des obstacles peut modifier les patterns de distribution de phénotypes dans les réseaux aquatiques. / The European eel Anguilla anguilla is a catadromous fish with a large scale migration loop including the Sargasso sea, Europe and North Africa. In the last 30 years, drastic declines of abundance have been observed and the species is currently considered as critically endangered. One of the main causes of species decline is habitat fragmentation, which prevents migrating fish accessing growth zones.We studied whether aquatic obstacles can enact selectively on migrating young eels. We applied a no a priori approach to detect any traits involved in the process of obstacle passage. We used a microarray analysis for gene expression screening in three tissues (brain, liver, muscle) of young eels sampled in different sections of an impounded watercourse (article 1). The only differences detected between groups of fish concerned the brain tissue, and the detected genes were related to synaptic plasticity. We also found that transcription levels of genes related to neural activity, oestrogen and thyroid metabolisms were different after two months of common garden (article 2). Finally, we studied the relationship between the gene transcription and climbing behaviour (article 3). Upstream fish showed the highest climbing tendency. Moreover, we found that the ‘climbing’ leaders showed lower transcription levels of cognition-related gene than fish following them. We suggest that leaders can enact as bold and proactive individuals, in contrast to reactive followers.The implication of our results is discussed in an ecological context, where the presence of water obstacles can modify the distribution of different phenotypes in the upstream and downstream parts of the water axis.

Les télomères sont des structures critiques situées aux deux extrémités des chromosomes linéaire et empêchent que ces derniers soient dégradés, sujet à des réparations aberrantes ou subissent des recombinaisons homologues. Ces régions particulières sont compactées sous une forme de chromatine très dense que l’on nomme l’hétérochromatine. Une étape clef dans l’établissement et la maintenance de l’hétérochromatine est la tri-méthylation de l’histone H3 en lysine 9 (H3K9me3). Cette marque sert de point d’ancrage pour un certain nombre de protéines qui vont ensuite permettre de propager un environnement répressif. Les télomères étant hétérochromatiques, sont enrichis en H3K9me3 qui est déposée par l’histone methyltransférase SUV39H. Pourtant, la relation entre cette modification H3K9me3 et les télomères a été très peu étudiée. Il a été suggéré que cette marque est impliquée dans l’homéostasie de la taille des télomères, mais la fonction de H3k9me3 reste largement inconnue. Pendant ma thèse, j’ai empêché la catalyse de H3K9me3 aux télomères en supprimant l’histone methyltransférase responsable. Comme modèle d’étude j’ai travaillée sur des cellules embryonnaires de souris (mESC), étant donné que ces cellules de mammifère ont de très longs télomères hétérochromatiques. De façon surprenante, j’ai découvert que c’est l’enzyme SETDB1 qui installe H3K9me3 aux télomères de mESC. J’ai purifiée et comparée les changements de la composition moléculaire de télomères n’ayant plus d’histones trimethylés en lysine 9 (dans des cellules mESC ou SETDB1 est « knocked-out » (KO)) à des télomères sauvages en utilisant la technique de PICh (Proteomics of Isolated Chromatin segments) sur des cellules cultivées en SILAC (Stable Isotope Labelling Amino Aacids). J’ai montré que H3K9me3 contrôle le recrutement de chaperonnes d’histones; et de façon plus surprenante, cette marque semblerait contrôler l’élongation et/ou inhiber la terminaison de la transcription des télomères. En effet les télomères sont transcrits en un long ARN non-codant appelé TERRA. Nos données préliminaires suggèrent que cette voie n’est pas restreinte aux télomères mais aussi à d’autres gènes qui sont sous le contrôle de SETDB1. Il semblerait que la trimethylation de H3K9 dans le corps du gène est nécessaire pour maintenir la processivité de l’ARN polymérase II. Mes données suggèrent que SETDB1 contrôle la trimethylation de H3K9 aux télomères et dans certains corps de gènes ce qui est crucial pour la transcription générale dans les cellules embryonnaires de souris. / Telomeres are critical regions that protect chromosome ends from degradation or aberrant repair. These regions are assembled into heterochromatin. Trimethylation of histone H3 on lysine 3 (H3K9me3) is a biochemical modification found at telomeres and essential in the establishment and maintenance of constitutive heterochromatin. During my thesis, I investigated the function of H3K9 trimethylation. According to my data, this hallmark is deposited by SETDB1 at the telomeres in mouse embryonic stem cells. Using the quantitative PICh method, I showed that this mark controls the recruitment of histone chaperones. Heterochromatin is typically believed to repress gene expression but my data suggests that at telomeres, the H3K9me3 mark instructs transcriptional elongation and/or inhibit transcriptional termination of telomeres into the non-coding RNA TERRA. Preliminary data even suggest this pathway is not only restricted to telomeres but also to other genes under the control of SETDB1. It seems that H3K9 trimethylation in the gene body is necessary to maintain RNA polymerase II processivity. My data suggests SETDB1 controls H3K9 trimethylation at telomeres and gene bodies which is crucial for general transcriptional in mouse embryonic stem cells.

The initiation of transcription by the Bacillus subtilis sigma-M3 RNA polymerase at two Bacillus phage ɸ29 promoters and the effect of the delta subunit on initiation have been investigated by an in vitro kinetic analysis. The templates for the analysis were plasmids which carried the ɸ29 A2 or G2 promoter. The cloning and localization of the A2 promoter are reported here. The kinetics of RNA synthesis initiation were examined using a single-round run-off transcription assay in which multiple initiation events at a single promoter were inhibited with heparin. It was observed that the formation of heparin-resistant complexes at the A2 promoter required the presence of the initiating nucleotides, while the RNA polymerase alone was able to form heparin-resistant, non-initiated complexes at the G2 promoter. The G2 promoter was also shown by a competition assay to be a stronger promoter than A2. The effect of the delta subunit on complex formation at the two promoters was investigated with the single-round transcription assay. Delta had no effect on the formation of initiation complexes at the G2 promoter but lowered the rate and extent of complex formation at the A2 promoter. The effect of delta on the kinetic parameters of complex formation at the A2 promoter was also investigated. The data suggested that delta affects the efficiency with which the enzyme/promoter complexes undergo the transition(s) to a complex from which RNA synthesis can be initiated, although other interpretations were possible. A model for the effect of delta is proposed, in which it is postulated that the release of delta from the enzyme/promoter complex is essential for initiation. Enzyme which is associated with delta can interact with both the A2 and G2 promoters but complexes at the weaker A2 promoter do not efficiently release delta, thus slowing the formation of initiation complexes. / Science, Faculty of / Microbiology and Immunology, Department of / Graduate

Rhodobacter capsulatus is a Gram negative bacterium that exhibits a variety of growth modes, including chemoheterotrophic growth and photoheterotrophic growth. Upon a shift of cultures from high to low oxygen concentrations the photosynthetic apparatus is synthesized and incorporated into the inner membrane. The puf operon contains genes that encode structural proteins found in the light-harvesting and reaction center complexes. In a preliminary attempt to pinpoint the location of the puf promoter R. capsulatus RNA polymerase was purified by standard techniques and used in in vitro runoff transcription assays. It was found that the polymerase was capable of specific transcription with linearized pUC13 DNA but no specific transcription could be obtained with K capsulatus DNA. It was concluded that some factor or condition necessary for specific transcription with R capsulatus DNA was absent from these assays. The location of the puf promoter was subsequently found through a series of deletions and oligonucleotide-directed mutations in the 5' region of the puf operon. Fragments that contained these mutations were placed translationally in-frame with the lacZ gene of Escherichia coli in plasmids that could be conjugated into K capsulatus. Assays of beta-galactosidase activities under low and high oxygen conditions resulted in localization of the promoter to a position approximately 540 basepairs upstream of what was previously believed to be the first gene of the operon, the pufB gene. RNA 5' end-mapping experiments showed that the quantity of RNA transcripts obtained were comparable to the lacZ activities. The existence of multiple low abundance RNA 5' ends prompted the theory that the primary transcript has a short half-life, and is rapidly processed to yield a more stable transcript with a 5' end that maps just upstream of the pufB gene. It was found that only the 5' end nearest to the promoter could be capped by guanylyl transferase, and this could only be detected when the putative processing sites were deleted. The DNA sequence between the promoter and the pufB gene contains a new gene of the puf operon, the pufO gene. Deletion of this gene showed that it plays an essential role in the formation of mature light-harvesting and reaction center complexes. / Science, Faculty of / Microbiology and Immunology, Department of / Graduate

Transcriptional analysis was used to investigate the molecular mechanisms which effect cellulase gene expression in the gram-positive bacterium Cellulomonas fimi strain ATCC 484 and the gram-negative bacterium Agrobacterium sp. strain ATCC 21400. The cenA, cex and cenB genes of C. fimi encoding the extracellular β-1,4-endoglucanase, EngA (EC 3.2.1.4; Mr 48,700), the extracellular β-1, 4-exoglucanase, Exg (EC 3.2.1.91; Mr 47,300) and the extracellular β-1,4-endoglucanase EngB (EC 3.2.1.4; Mr 110,000) respectively, were characterised. By northern blot analysis, cenA mRNA was detected in C. fimi RNA prepared from glycerol- and carboxymethylcellulose (CMC)-grown cells but not in RNA from glucose-grown cells. The cex mRNA was found only in RNA from CMC-grown cells. The cenB mRNA was found in all three preparations of RNA. Therefore, the expression of these genes is subject to regulation by the carbon source provided to C. fimi. High resolution nuclease SI protection studies with unique 5'-labeled DNA probes and C. fimi RNA isolated in vivo, were used to map the 5' termini of cenA and cex mRNAs. Two cenA mRNA 5' ends, 11 bases apart, mapped 51 and 62 bases upstream of the cenA start codon, suggesting that in vivo, cenA transcription was directed from two promoters in tandem. The cex mRNA 5' end was found to map 28 bases upstream of the cex start codon. Using SI mapping with unlabeled DNA probes and C. fimi RNA which had been isolatedin vivo but which had been 5'-labeled in vitro with vaccinia virus capping enzyme confirmed that true transcription initiation sites for cenA and cex mRNA had been identified. The SI mapping revealed mRNA 3' termini 1,438, 1,449, and 1, 464 bases from the major cenA start site, and one 3' terminus 1,564 bases from the major cex mRNA start site, in good agreement with the northern blot data. High resolution SI studies were also used to show that abundant mRNA 5' ends mapped upstream of the cenB start codon in RNA prepared from CMC-grown cells, while less-abundant species mapped 52 bases closer to the ATG codon in RNA prepared from C. fimi grown on any one of the three substrates. These results seem to indicate a tandem promoter arrangement with an ATG-proximal promoter directing low-level constitutive cenB transcription and a more distal promoter directing higher levels of cenB transcription as a result of C. fimi growth on cellulosic substrate. Steady- state levels were determined for cenA, cex and cenB mRNAs with RNA prepared from glycerol-, glucose-, and CMC-grown cultures of C. fimi in slot-blot hybridisations with radiolabeled oligodeoxyribonucleotide probes. A cex-linked gene (clg) was identified by sequence inspection and SI mapping. Transcripts of the abg gene encoding the β-glucosidase (Abg, EC 3.2.2.21/ Mr 50,000) of Agrobacterium sp. strain ATCC 21400 were also characterised. Northern blot analysis of Agrobacterium RNA revealed the size of the in vivo abgmRNA was approximately 1,500 bases in length. High resolution SI mapping determined abg mRNA 5' ends 22 bases upstream of the abg ATG codon and 3' ends 71 bases downstream of the abg stop codon. / Science, Faculty of / Microbiology and Immunology, Department of / Graduate

La transcription de l’ADN en ARN constitue la première étape de l’expression d’un gène. Durant les dix dernières années, plusieurs études ont montré qu’environ 80-90% du génome est transcrit et que la transcription peut démarrer presque partout. Ce phénomène, connu sous le nom de transcription envahissante, représente une menace sérieuse contre l’expression correcte du génome car il peut interférer non seulement avec d’autres évènements de transcription mais également avec n’importe quel procédé impliquant l’ADN. Une terminaison sélective est donc un mécanisme de la plus haute importance pour la stabilité du génome et la correcte régulation de l’expression des gènes. Ici nous décrivons la terminaison road-block, un nouveau mécanisme de la terminaison par l’ARN polymerase II, qui a pour fonction de limiter la transcription envahissante et de limiter les conséquences d’une translecture au niveau des sites de terminaison canoniques de S.cerevisiae. Nous démontrons également que plusieurs facteurs de transcription peuvent entrainer cette terminaison et que certains sites génomiques y sont associés. De plus, nous explorons également la possibilité que ces terminaisons road-block puissent contribuer à rendre spécifiques les origines de réplication. / Transcription of DNA into RNA intermediates constitutes the first step in gene expression. During the last decade, several studies showed that about 80-90% of the genome is transcribed, and that transcription can initiate almost anywhere. This process—known as pervasive transcription—represents a serious threat to proper gene expression as it has the potential to interfere with not only other transcription events, but any DNA-based process. Selective transcription termination is therefore a mechanism of paramount importance for genome transcriptome stability and correct regulation of gene expression. Here we describe road-block termination, a novel termination mechanism for RNA polymerase II that functions to limit pervasive transcription and buffer the consequences of readthrough transcription at canonical terminators in S.cerevisiae. We show that several transcription factors can elicit this termination and that a number of unexpected genomic loci are associated with it. Additionally, we explore the possibility that road-block termination might contribute to specification of replication origins.

La transcription cachée est un phénomène répandu aussi bien chez les eucaryotes que chez les procaryotes. Elle se caractérise par une production massive d’ARNs non-codants au niveau de régions non-annotées du génome et est potentiellement dangereuse pour la cellule car elle peut interférer avec l’expression normale des gènes. Chez S. cerevisiae, l’hélicase Sen1 induit la terminaison précoce de la transcription non-codante et joue ainsi un rôle clé dans le contrôle de la transcription cachée. Sen1 est très conservée et des mutations dans son homologue humain, senataxin (SETX), ont été associées à des maladies neurodégénératives. Malgré de nombreuses recherches menées sur ces protéines, leurs propriétés biochimiques ainsi que leurs mécanismes d’action restent peu connus. Durant ma thèse, j’ai étudié le mécanisme de terminaison par Sen1.Premièrement, j’ai caractérisé les activités biochimiques de Sen1 et analysé comment elles permettent d’induire la terminaison. Pour cela, j’ai utilisé un ensemble de techniques in vitro, notamment un système de transcription-terminaison qui contient uniquement des composants purifiés : Sen1, l’ARN polymérase II (Pol II) et les ADN matrices. Ce système permet de modifier les différents éléments de façon contrôlée afin de comprendre leur rôle précis dans la terminaison. J’ai tout d’abord analysé la fonction des différents domaines de Sen1 dans la terminaison. Sen1 est une protéine de taille importante qui possède un domaine central catalytique flanqué par deux domaines impliqués dans l’interaction avec d’autres facteurs. J’ai montré que le domaine hélicase est suffisant pour déclencher la terminaison de la transcription in vitro. Ensuite, j’ai montré que Sen1 utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour se déplacer sur des acides nucléiques simple bras (ARN et ADN) dans le sens 5’ vers 3’. J’ai alors étudié le rôle des différents acides nucléiques du système dans la terminaison par Sen1 et j’ai montré que l’interaction de Sen1 avec l’ADN n’est pas nécessaire; en revanche Sen1 doit s’associer à l’ARN naissant et se déplacer vers la polymérase. J’ai aussi montré qu’une fois que Sen1 entre en collision avec la Pol II, elle y exerce une action mécanique qui conduit à la terminaison uniquement quand la Pol II marque une pause. Cela indique que la terminaison est fortement dépendante de la pause transcriptionnelle. Deuxièmement, en collaboration avec le groupe d’E. Conti, nous avons réalisé une analyse structure-fonction du domaine hélicase de Sen1. Nous avons observé que Sen1 présente une organisation similaire à celle d’autres hélicases proches avec un core composé de deux domaines de type RecA avec plusieurs domaines auxiliaires. En général, le core est très conservé au sein des hélicases proches, alors que les domaines accessoires ont des caractéristiques distinctes qui confèrent des propriétés spécifiques aux différentes hélicases. En effet, nous avons identifié un sous-domaine spécifique à Sen1 mais conservé au cours de l’évolution que nous avons appelé le “brace”. Nous avons également détecté des différences notables au niveau d’un autre domaine accessoire que nous avons nommé le “prong”. Nous avons pu montrer que le “prong” est essentiel pour la terminaison par Sen1. Nos données suggèrent que les caractéristiques structurales spécifiques de Sen1 que nous avons révélées sont des déterminants majeurs de son activité dans la terminaison de la transcription. Finalement, nous avons utilisé Sen1 comme modèle pour étudier des mutations dans SETX qui sont associées à des maladies neurodégénératives. Nous avons introduit chez Sen1 une partie des mutations liées à des maladies et nous avons réalisé une caractérisation biochimique complète de chaque mutant. Nous avons ainsi montré que toutes les mutations sont fortement délétères pour la terminaison de la transcription. En conclusion, nos résultats ont permis d’améliorer la compréhension de l’origine des maladies provoquées par des mutations dans SETX. / Pervasive transcription is a common phenomenon both in eukaryotes and prokaryotes that consists in the massive production of non-coding RNAs from non-annotated regions of the genome. Pervasive transcription poses a risk that needs to be controlled since it can interfere with normal transcription of canonical genes. In S.cerevisiae, the helicase Sen1 plays a key role in restricting pervasive transcription by eliciting early termination of non-coding transcription. Sen1 is highly conserved across species and mutations in the human Sen1 orthologue, senataxin (SETX), are associated with two neurological disorders. Despite the major biological relevance of Sen1 proteins, little is known about their biochemical properties and precise mechanisms of action. During my PhD I have studied in detail the mechanisms of termination by Sen1.In a first project, I have characterized the biochemical activities of Sen1 and investigated how these activities partake in termination. To this end I have employed a variety of in vitro approaches, including a minimal transcription-termination system containing only purified Sen1, RNA polymerase II (RNAPII) and DNA transcription templates that allows modifying the different elements of the system in a controlled manner to understand their role in termination. First, we have analysed the function of the different domains of Sen1 in termination. Sen1 is a large protein composed of a central catalytic domain flanked by additional domains with proposed roles in protein-protein interactions. We have demonstrated that the central helicase domain is sufficient to elicit transcription termination in vitro. Next, we have shown that Sen1 can translocate along single-stranded nucleic acids (both RNA and DNA) from 5’ to 3’. Then, we have analysed the role of the different nucleic acid components of the elongation complex (i.e. nascent RNA and DNA transcription templates) in termination. Our results indicate that termination does not involve the interaction of Sen1 with the DNA but requires Sen1 translocation on the nascent RNA towards the RNAPII. Importantly, we show that upon encountering RNAPII, Sen1 can apply a mechanical force on the polymerase that results in transcription termination when RNAPII is paused under certain conditions. This indicates that RNAPII pausing is a strict requirement for Sen1-mediated termination. In a second project, in collaboration with the group of E. Conti we have performed a structure-function analysis of the helicase domain of Sen1. Comparison of Sen1 structure with that of other related helicases has revealed an overall similar organization consisting in two tandem RecA-like domains from which additional accessory subdomains protrude. In general, the core RecA-like domains are very well conserved among related helicases and most variation is found in the accessory subdomains, that often confer specific characteristics to different helicases. Indeed, we have found that Sen1 contains a unique but evolutionary conserved structural feature that we have dubbed the “brace”. In addition, Sen1 is different from other helicases in an auxiliary subdomain that we have named the “prong”. Importantly, we have shown that the integrity of this subdomain is critical transcription termination by Sen1. We propose that the specific features identified in our structural analyses are important determinants of the transcription termination activity of Sen1. Finally, we have used Sen1 as a model to investigate the molecular effect of SETX mutations linked to neurodegenerative diseases. We have introduced disease-associated mutations in Sen1 and performed a complete biochemical characterization of the different mutants in vitro. Importantly, we found that all mutants were severely affected in transcription termination. Taken together, our results elucidate the key structural determinants of the function of Sen1 and shed light on the molecular origin of the diseases associated with SETX mutations.

Le mélanome constitue un problème majeur de santé publique. En 2018, on estimait à 15 513 nouveaux cas en France et 1975 décès dûs à ce cancer. S’il ne représente qu’environ 10% des cancers cutanés, il est le plus agressif en raison de son très fort potentiel métastatique. Le développement de ces métastases met en jeu différentes étapes qui nécessitent d’être coordonnées par un ensemble de gènes. Dans les mélanomes, le facteur de transcription MITF connu pour son importance dans la différenciation et la survie des mélanocytes, joue ainsi un rôle majeur dans la progression tumorale. Plusieurs altérations génétiques telles que des mutations ou amplifications du gène ont été décrites et montrent son caractère oncogène, sans que les mécanismes expliquant les conséquences de ces modifications soient encore bien compris. Les altérations génétiques de MITF ne sont pas les seuls événements impliqués dans la mélanomagenèse. Les variations des niveaux d’expression de MITF sont également déterminantes dans l’évolution du mélanome. En effet, si son expression stimule la prolifération, son inhibition est nécessaire à l'émergence des métastases. Il est donc essentiel de comprendre les mécanismes en aval de ce facteur de transcription impliqués dans la progression tumorale.Mes travaux de thèse s’articulent autour de deux axes qui visent à mieux comprendre l’influence de MITF dans l’invasion. Le premier consiste à étudier les effets d’une mutation de MITF dans la progression tumorale du mélanome. Une analyse comparative de plusieurs lignées de mélanomes exprimant la forme sauvage ou mutée de MITF a ainsi permis d’identifier S100A4 comme étant différentiellement régulé dans les mélanomes mutés pour MITF. Notre étude montre que MITF réprime l’expression de S100A4 et que cette répression est levée lorsque MITF est muté, ce qui a pour conséquence de stimuler le potentiel d’invasion des mélanomes. Ces résultats sont confirmés par les données cliniques qui montrent que les patients atteints de mélanomes et présentant une amplification de S100A4 ont une espérance de vie plus faible que les patients où l'expression de S100A4 n'est pas altérée.Le deuxième axe de mon projet s’intéresse au rôle d’une cible en aval de MITF, le récepteur à l’IGF2 (IGF2R), dont l’expression est nécessaire à l’invasion des mélanomes. L'analyse des différentes fonctions de ce récepteur ont révélé que son rôle dans l’adressage des hydrolases vers les lysosomes est requis pour que ces cellules soient invasives. Ce transport nécessite le marquage des hydrolases au mannose-6-phosphate notamment catalysé par l’enzyme codée par GNPTAB dans l’appareil de Golgi et la perte d’expression de ce gène entraîne le même effet que la déplétion d’IGF2R, à savoir une inhibition forte de l’invasion. De manière intéressante, la déplétion d’IGF2R et de GNPTAB induit également une augmentation du nombre de lysosomes, associée à une augmentation de l’expression de TFEB, un régulateur connu de la biogenèse des lysosomes. Nos résultats montrent que ce facteur de transcription appartenant à la même famille que MITF est également impliqué dans la régulation de l’invasion tumorale des mélanomes. / Melanoma constitutes a major public health issue. In 2018, we estimated 15 513 new melanoma cases in France and 1975 deaths caused by this cancer. If it only represents 10% of all cutaneous cancers, it is the most aggressive one due to its high potential to form metastasis. Metastasis cascade is a multi-step process requiring the coordination of specific genes. In melanoma, the microphthalmia-associated transcription factor MITF, the master regulator of melanocyte differentiation and survival has also a crucial role during melanoma tumor progression. Some genetic alterations have been described, mutations and gene amplification, and showed its oncogenic properties, even if mechanisms associated to these genetic modifications in tumor progression remained unknown. Genetic alterations of MITF are not the only events involved in melanomagenesis. In fact, MITF expression levels are determining for melanoma evolution. MITF expression activates proliferation and its inhibition is necessary for metastasis. It is therefore crucial to understand what are the mechanisms downstream of MITF, involved in tumor progression.My PhD project is indeed organized in two different axis, in order to better understand the importance of MITF in melanoma invasion. The first one consisted to study the impact of a single-point MITF mutation in melanoma tumor progression involving direct regulation of S100A4 gene. A comparative analysis using melanoma cell lines expressing the wild-type or mutated form of MITF led us to identify S100A4 as one of the most up-regulated genes in MITF-mutant melanoma. Our findings showed us that the MITFE87R mutant form increases S100A4 transcription, whereas the wild-type form of MITF has an opposite effect. This regulation is important in melanoma tumor progression because it can stimulate invasive potential of non-invasive melanoma. These results are confirmed by clinical data showing that harboring S100A4 amplification is associated to a poor prognosis in melanoma patients, compared to patients presenting no S100A4 alteration.The second axis was interested in the role of IGF2 receptor (IGF2R), a MITF target gene known to regulate melanoma invasion. Among all the different functions attributed to this receptor, our data indicates that only its role in hydrolase trafficking to lysosomes is required for invasion. This transport requires mannose-6-phosphate binding to these hydrolases by the enzyme encoding by GNPTAB gene in Golgi apparatus; loss of GNPTAB expression leads to the same effect as IGF2R depletion, a high decrease of melanoma invasion. Interestingly, IGF2R and GNPTAB depletion also induce an increase in lysosome number, associated to an increase of TFEB expression, a well-known regulator in lysosome biogenesis. Our data showed that this member of the same MiT-TFE family as MITF is also involved in this melanoma invasion regulation.

In Pyrococcus furiosus (Pfu), a hyperthermophile archaeon, two transcription factor Bs, TFB1 and TFB2 are encoded in the genomic DNA. TFB1 is the primary TFB in Pfu, and is homologous to transcription factor IIB (TFIIB) in eukaryotes. TFB2 is proposed to be a secondary TFB that is compared to TFB1, TFB2 lacks the conserved B-finger / B-reader / B-linker regions which assist RNA polymerase in transcription start site selection and promoter opening functions respectively. P. furiosus, like all Archaea, encodes a single transcription factor E (TFE), that is homologous to the N-terminus of transcription factor II E (TFIIE) α subunit in eukaryotes. TFE stabilizes the transcription bubble when present, although it is not required for in vitro transcription. In this study, in vitro transcription is used to reveal how TFB2 responds to different temperature (65 °C, 70 °C, 75 °C, 80 °C, and 85 °C) at promoters for three different kinds of gene: non-temperature responsive, heat-shock induced, and cold-shock induced in the absence or presence of TFE. The activity of transcription complexes formed by TFB2 is always lower than by TFB1 in all temperatures and promoters. However, with heat-shock gene promoters, the activity of transcription complexes formed by TFB2 increases more than those formed with TFB1 with increasing temperatures. The temperature-dependent activities of TFB1 and TFB2 are similar with the non-temperature responsive gene promoter. With the cold-shock gene promoter, the activity of transcription complexes formed by both TFB1 and TFB2 has the highest activity in lower temperatures. When TFE is present, the activity of transcription complexes formed by TFB2 is enhanced with heat-shock gene promoters particularly at lower temperatures, and makes TFB2 behave more similarly to TFB1. With the non-temperature responsive gene promoter, TFB2 still behaves similarly to TFB1 when TFE is present. However, with the cold-shock gene promoter, most of the activity of transcription complexes formed by TFB1 and TFB2 remain the same, but only the activity of TFB1 decreases at 75 °C. The results suggest that TFB2 may play a role in heat-shock response through its increased sensitivity to temperature, and that TFE can modulate this temperature response.

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