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Génétique, génomique, bioinformatique
/ 20-12-2017
Acuña Amador Luis Alberto
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Les bactéries du phylum Bacteroidetes, classe Bacteroidia, sont parmi les plus importantes dans microbiotes gastrointestinaux des humains et d'autres mammifères. La bouche, entrée du tube digestif, est un environnement avec des sites anatomiques variés, auxquels s'associent des microbiotes de composition différente. L'union de la gencive et des dents, le sillon gingivo-dentaire ou sulcus, est un site de dépôt d'un biofilm complexe appelé plaque dentaire. Une bactérie de ce phylum, Porphyromonas gingivalis, est capable de perturber le système immunitaire humain et de produire un déséquilibre du biofilm oral également nommée dysbiose. Ceci déclenche la formation de la poche parodontale, un creusement pathologique du sulcus, et l'apparition de la parodontite. D’autres espèces du genre Porphyromonas sont également associées à la parodontite notamment chez les canidés. Les populations de P. gingivalis sont panmictiques et la plasticité de leurs génomes importante. La bioinformatique peut aider à identifier les causes de la mosaïcité des génomes de cette bactérie, à étudier les facteurs de virulence au niveau du genre bactérien pour expliquer l'existence d'espèces pathogènes et d'autres commensales et à décrire la dysbiose liée à la parodontite. La génomique comparative de P. gingivalis a démontré une corrélation entre le nombre de contigs dans les génomes draft de cette espèce et les répétitions génomiques, notamment des séquences d'insertion. Nous avons re-séquencé, re-assemblé et re-annoté trois souches de référence de cette bactérie qui avaient des génomes complets, en utilisant un séquençage en long-read. Nous avons mis en évidence des erreurs d'assemblage sur les trois génomes publiés, que nous avons corrigé. Une étude du pangénome de ces trois souches montre un génome core important. La plasticité de l'espèce serait donc plus dans l'organisation du génome que dans les différentes capacités de codage. Une sous partie du génome core, dont les gènes ont un pourcentage d'identité nucléotidique plus faible que la plupart (génome core variant) est intéressante pour expliquer les différences phénotypiques de ces bactéries. Nous avons étudié la répartition d'un facteur de virulence, les fimbriae, structures d'adhésion, au sein du genre Porphyromonas et lié les loci à la phylogénie et au caractère pathogène des espèces. Finalement, une description de la dysbiose qui a lieu lors d'une parodontite est faite par une analyse du microbiote de patients atteints de parodontite et d'individus sains. Les genres prépondérants lors des deux états sont mis en évidence. Au cours de ces travaux, nous montrons l'importance de la biocuration et sa valeur ajoutée dans les travaux de génomique et bioinformatique en général. Seulement en faisant ce travail lent et lourd de biocuration, les réponses apportées aux questions biologiques seront pertinentes.
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Génétique, génomique, bioinformatique
/ 13-06-2023
Andrieu Charlotte
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L’hétérogénéité tumorale est une conséquence directe de la dynamique évolutive non observable de la croissance des tumeurs. Elle fait partie des challenges actuels en oncologie car elle est à l’origine de la résistance aux thérapies anti-cancer actuelles, soit par l’expansion d’une population clonale présente résistante, soit par une résistance acquise à la suite de l’exposition aux traitements. Pouvoir caractériser ces clones permettrait de mieux comprendre l’évolution des cancers, et ainsi identifier de nouveaux marqueurs pour les futures thérapies ciblées. C’est dans cet esprit que SomaSnake a été développé : permettre des analyses reproductibles et capables d’apporter une aide pour la compréhension des réponses des cancers aux traitements actuels. SomaSnake est un outil bioinformatique qui a pour but d’harmoniser et de faciliter les analyses de données de caractérisation des génomes tumoraux, particulièrement dans le cas où ces analyses sont étagées dans le temps. En effet, cette tâche peut s’avérer complexe lorsqu’il s’agit d’être en mesure de retrouver avec exactitude les mêmes résultats à partir d’une réanalyse à distance des mêmes données brutes, mais également lorsqu’il s’agit d’en intégrer de nouvelles. SomaSnake est un package conda facile d’installation et d’utilisation permettant de réaliser des analyses classiques telles que le traitement des reads, l’appel des variants somatiques et leur annotation, mais aussi des analyses plus complexes visant à reconstruire les populations clonales et sous clonales des tumeurs.
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Bbiologie
/ 30-03-2015
Arnaud Marie-Pierre
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Malgré l'amélioration des traitements, environ 20% des patients atteints de leucémie aigue lymphoblastiques (LAL) rechutent dans la moelle osseuse ou dans des sites extra-médullaires tels que les ovaires et les testicules, ce qui est particulièrement fréquent dans les rechutes tardives de LAL-B présentant un remaniement ETV6/RUNX1. Les travaux réalisés par Virginie Gandemer en 2007, ont montré que l'expression de CD9 permettait de distinguer les leucémies ETV6/RUNX1 des autres types de leucémie. Le gène CD9 code pour une protéine de la famille des tétraspanines dont l'expression a été corrélée avec le risque métastatique et la survie des patients. Par ailleurs il a été démontré que la protéine CD9 était impliquée dans le homing et la prise de greffe des cellules souches hématopoïétiques et leucémiques. Nous avons donc émis l'hypothèse qu'à travers ses propriétés fonctionnelles sur la migration et le homing, CD9 pourrait être un acteur clé des rechutes de LAL-B. Le but de ce travail de thèse était donc premièrement de déterminer le mode de régulation de CD9 dans les LAL-B ETV6/RUNX1 et deuxièmement de déterminer les effets de l'expression de CD9 sur la motilité et la prise de greffe des LAL-B. Les analyses préalablement réalisées au laboratoire avaient suggéré que CD9 pouvait être régulé par des miARNs. Nous avons identifié un cluster de 3 miARNs potentiellement impliqués dans la régulation de CD9 dans les LAL-B ETV6/RUNX1. Ces résultats doivent cependant être complétés par d'autres analyses fonctionnellles afin d'être confirmés. Nous avons étudié le rôle de la protéine CD9 dans la dissémination des cellules de LAL-B. Nous avons démontré que CD9 était un régulateur potentiel de l'adhésion et un nouveau facteur impliqué dans la migration et le homing dépendants de CXCR4 en favorisant l'activation de RAC1 et les réarrangements de l'actine en réponse au CXCL12. Enfin, nous avons décrit pour la première fois l'influence de CD9 sur la migration et le homing dans les testicules via RAC1. Nos résultats montrent donc que CD9 favorise la dissémination des cellules de LAL-B dans les testicules et suggèrent que cette protéine pourrait constituer un acteur majeur des rechutes tardives de LAL-B dont les mécanismes d'apparitions sont peu connus.
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biologie
/ 13-12-2013
Azzouzi Naoual
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La construction de cartes de génomes consiste à baliser les chromosomes par des repères : les marqueurs. Plus une carte est dense en marqueurs régulièrement espacés, plus elle est informative et donc plus les applications ultérieures sont nombreuses. Parmi les différentes stratégies de cartographie, celle exploitant les hybrides d'irradiation dite carte RH, présente de nombreux avantages. Ainsi, des marqueurs polymorphes tels que les microsatellites, utiles pour les analyses de liaisons génétiques et des marqueurs de gènes, polymorphes ou non polymorphes permettant d'établir des cartes comparées avec d'autres génomes et définir des zones de conservation ou de rupture de synténie, peuvent être localisés sur une carte RH. Ces cartes comparées sont utiles non seulement pour l'identification de gènes d'intérêts mais également pour l'étude de l'évolution des génomes. Parmi les nombreux vertébrés d’intérêt, nous nous sommes particulièrement attachés à la construction de cartes RH de poissons et de cichlidés en particulier. Ceux-ci constituent en effet un modèle génétique très intéressant du point de vue économique et évolutif. La réalisation de cartes des génomes de plusieurs poissons devrait aider à l'identification de gènes impliqués dans des traits phénotypiques ou pathologiques voire même des marqueurs liés aux stress et à la reproduction. Mon travail de thèse a consisté à construire une carte du génome du bar, un panel RH de tilapia et la carte RH attenante qui a été utilisée dans la phase finale de l’assemblage des données de séquence du génome de Tilapia. Par ailleurs nous avons construit un panel RH d’esturgeon et un autre d’huitre. La cartographie du génome de tilapia, réalisée dans le cadre d’un consortium international, nous a donné un accès privilégié aux données de séquences des génomes de cinq cichlidés (O. niloticus, P. nyererei, H. burtoni, N. brichardi et M. zebra) et nous a permis de participer à l’annotation de ces séquences génomiques en nous intéressant plus particulièrement à l’identification des répertoires des gènes codant pour les récepteurs olfactifs (OR) et les récepteurs connus sous le vocable de TAAR pour ‘ Trace Amine-Associated Receptors’. C’est ainsi que nous avons identifié et caractérisé 158, 88, 90, 69, 102 gènes OR et 45, 19, 23, 12, 20 gènes TAAR dans les génomes de ces cinq poissons (O. niloticus, P. nyererei, H. burtoni, N. brichardi et M. zebra)
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Biologie
/ 14-12-2017
Babic Julien
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Connaître en temps réel la réponse et le comportement des cellules et organismes modèles suite à des changements de leur environnement, ou à des modulations de leurs fonctions biologiques est devenu essentiel dans les sciences du vivant. Ces réponses nous permettent ensuite de comprendre les mécanismes qui régissent le fonctionnement des cellules vivantes, avec des implications en recherche fondamentale, appliquée et biomédicale. Un des plus gros défis technologiques reste le contrôle des paramètres environnementaux en microscopie haute résolution. De nos jours, aucun système ne permet de réguler un ensemble complexe de paramètres de manière précise, dynamique et simultanée tout en observant les cellules dans leur environnement. L’objectif de ma thèse est de mettre au point un tel dispositif permettant a minima une régulation fine de la température, de la composition du milieu, et notamment de la concentration de divers drogues. Ce système doit être compatible avec les applications les plus poussées en microscopie photonique. Mon approche au cours de ma thèse pour élaborer un tel système est l’utilisation de la microfluidique. En effet, c’est la seule technologie qui puisse de réaliser un tel multiplexage. Elle permet de manipuler des petites quantités de fluide à travers un système contenant des canaux de dimensions allant du micromètre au centimètre. Cet ordre de grandeur des canaux constitue un atout majeur (réduction de la consommation des réactifs, réduction des couts, cinétiques des réactions chimiques et biologiques élevées, temps de diffusion court, etc.) et permet d’allier les expériences biologiques à la microscopie. Mon objectif est de concevoir une puce microfluidique qui représentera un pas technologique majeur et ouvrira de nouvelles possibilités de recherche.
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Biologie
/ 15-12-2016
Baïdi Feriel
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Mes travaux de recherche portent sur le contrôle du cycle cellulaire chez la levure de fission, Schizosaccharomyces pombe. Chez S. pombe, cette régulation est assurée principalement par une protéine kinase cycline-dépendante (CDK), nommée Cdc2. Au cours du cycle cellulaire, cette enzyme s’associe avec différentes cyclines (Cig1, Cig2, Puc1 et Cdc13), formant ainsi une variété de complexes CDK-cycline qui confèrent des activités spécifiques à chaque phase du cycle. Cependant, il a été montré que ce réseau complexe peut être simplifié et remplacé par un système minimal, qui consiste en la fusion des deux gènes cdc2 et cdc13, indépendant d’un grand nombre de régulations endogènes. Cette découverte a ainsi permis d'établir un nouveau modèle pour le contrôle du cycle cellulaire eucaryote. Dans ce travail nous avons d’une part, voulu comprendre pourquoi la régulation du cycle cellulaire s’est complexifiée au cours de l’évolution, étant donné qu’une grande partie du circuit endogène semble dispensable. Dans ce but, j’ai investigué les limites du système minimal, quand les cellules sont exposées à différents stress. De manière surprenante, nous avons découvert que la simplification du réseau des CDKs confère aux cellules une résistance au stress réplicative. Nous avons montré que ce phénotype était indépendant de la régulation de l’inhibiteur Rum1 et des points de contrôles. Il résulte plutôt du fait que le cycle cellulaire soit régulé uniquement par Cdc13. Nous avons trouvé que le programme de réplication était inchangé dans les minimale qui présentaient moins de dommage à l’ADN comparé aux cellules sauvages. Nos data suggèrent que l’activité des CDKs associée au cyclines de phase G1/S, représente un moyen alternatif de moduler la réponse au stress. D’autre part, en utilisant le même système dans lequel l’activité des CDKs peut être finement modulée par l’inhibiteur. Nous avons démontré que la transcription périodique des gènes dépendait d’une régulation quantitative par les CDKs. Par conséquence nous proposons le model, l’opposé de ce qui a été suggéré chez la S. cerevisiea. Dans notre model, la progression du cycle cellulaire ainsi que la transcription périodique des gènes sont toutes les deux sous le contrôle de l’activité des CDKs.
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Informatique
/ 22-01-2021
Balluet Mael
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Les systèmes de microscopie optique sont des outils complexes, indispensables à la compréhension du vivant par la recherche fondamentale et appliquée en biologie, dont l'automatisation est un champ d'étude en plein essor. Nous présentons dans cette thèse la conception d'un prototype de système embarqué analysant des images de microscopie en temps-réel et réalisant une boucle de rétroaction avec un microscope. Sa confrontation avec des applications biologiques théoriques nous a permis d'obtenir un modèle théorique générique et modulaire, dont nous avons entamé le test en conditions réelles. Il permet de modifier des modalités d'acquisition d'images d'un microscope en fonction des images analysées à la volée. De plus, il effectue un tri de ces images en ne retournant que celles représentant des objets d'intérêt pour les biologistes. L’analyse des images en temps-réel, nécessitant des classifications précises et rapides. Nous proposons une méthode d'optimisation d'un outil générique de classification d'images, dont nous identifions les caractéristiques pertinentes avec un faible temps d’extraction. Nous avons mis en évidence une redondance des caractéristiques qui permet d’exclure les plus longues à calculer même si ce sont les plus discriminantes. Ainsi, une dizaine de caractéristiques permet de classer 14 cellules par seconde avec une précision supérieure à 80 % avec une Random Forest ou un réseau de neurones. Ces travaux ouvrent des perspectives d’optimisation des systèmes de classification en apprentissage automatique, y compris profond. En conclusion, nous avons mis en place les bases d’un microscope intelligent et autonome, ouvrant la voie à une nouvelle génération de microscopie, contribuant à l’émergence d’une médecine de précision.
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Biologie cellulaire, biologie du dévelopement
/ 10-09-2018
Bellec Karen
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Notch est le récepteur d’une voie de communication intercellulaire, conservée au cours de l’évolution et impliquée dans de nombreux processus développementaux. Chez Drosophila melanogaster, la spécification et la division des précurseurs des organes sensoriels (SOPs) sont gouvernées par l’activation différentielle de la voie de signalisation Notch. Cette activation est dépendante de l’interaction entre le récepteur Notch et les ligands Delta/Serrate et LAG-2. Cette interaction favorise le clivage protéolytique du récepteur Notch puis la libération et la translocation du domaine intracellulaire dans le noyau de la cellule receveuse du signal. L’activation de Notch est étroitement régulée dans le temps et dans l’espace et est sous le contrôle du trafic intracellulaire. Toutefois, la localisation exacte de l’interaction entre le ligand et le récepteur demeure encore débattue.
Précédemment, la protéine Stratum, prédite pour avoir un rôle de facteur d’échange nucléotidique (GEF), fut identifiée comme régulateur de la voie de signalisation Notch. Ici, nous montrons que la perte de Stratum induit des phénotypes Notch associés à une délocalisation du co-facteur de Notch, Sanpodo, au pôle apical des cellules et dans le réseau trans- golgien, avec Notch et Delta. De plus, nous montrons que Rab8 est délocalisée en absence de Stratum et la perte de Rab8 récapitule les phénotypes Notch observés dans le mutant strat. Ensemble, nous résultats indiquent que Stratum et Rab8 régulent la voie de signalisation Notch en contrôlant à la fois le tri et le transport polarisé de Notch, Sanpodo et Delta à la sortie de l’appareil de Golgi.
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Biologie
/ 26-06-2015
Blaszczak Ewa Katarzyna
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L'ubiquitylation des protéines est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle capital dans la régulation des nombreuses fonctions cellulaires, y compris la croissance cellulaire et la prolifération. Les dysfonctionnements de ce mécanisme sont à l'origine de diverses maladies telles que le cancer par exemple. Le processus d'ubiquitylation implique une série des réactions enzymatiques en cascade, catalysées par une famille des enzymes, structuralement très proches. Cette famille est composée des enzymes activateurs d'ubiquitine (E1s), des enzymes de conjugaison d'ubiquitine (E2s) et des ligases d'ubiquitine (E3s). Les interactions entre E2s et E3s sont dans le centre de la cascade d'ubiquitylation. Une combinaison particulière des pairs E2/E3 va déterminer le type de chaînes d'ubiquitine qui seront attachées à la protéine d'intérêt pour ensuite déterminer la fonction régulatrice de la voie d'ubiquitylation. A ce jour, seulement une petite fraction de paires possibles entre E2 et E3 a été investiguée par des approches biochimiques et in vitro. Cependant ces approches ne reflètent pas forcément des conditions qu'on trouve dans une cellule vivante. Prenant ceci en considération, les principales objectives de ma thèse seront comme suit : identifier et optimiser une méthode de détection et de quantification des interactions E2/E3 dans une cellule vivante de la levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae) ; construire une bibliothèque de souches de la levure qui permettrait d'établir des interactions entre E2 et E3 ; chercher de nouvelles potentielles paires E2/E3 ; caractériser fonctionnellement une potentielle paire E2/E2. Il est difficile de trouver une méthodologie appropriée afin d'étudier les interactions entre E2 et E3 parce qu'ils sont relativement faibles et transitoires. Leurs études nécessitent donc des techniques de détection avec une grande sensibilité. Parmi différentes techniques nous avons testé et choisi la complémentation bimoléculaire de la fluorescence, BiFC. Kurtosis, une mesure permettant localiser et quantifier la fluorescence BiFC-spécifique. Nos résultats nous nous avons permis à identifier 117 putatives paires E2/E3 parmi quels, 23 paires ont été déjà décrit dans la littérature. Parmi 94 nouvelles paires, certains E3s interagissent avec seulement une seule E2 ou d'autres donnent un signal BiFC avec plusieurs E2s. Ubc13, Ubc1 et Ubc4 sont les E2s qui interagissent le plus souvent. Nous avons identifié aussi une interaction entre les protéines Asi1 et Asi3 et les enzymes de conjugaison d'ubiquitine Ubc6 et Ubc7. Asi1 et 3 sont connus de former un complexe Asi1/3 sur la membrane intérieure du noyau impliqué dans la réponse de la cellule aux acides aminés extracellulaires. Ces protéines contiennent un domaine RING caractéristique pour les ligases d'ubiquitine mais cette activité n'était pas démontrée auparavant.
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Biologie
/ 27-03-2014
Bouafia Amine
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L'exposition aux ultraviolets solaires constitue un facteur de risque majeur dans le développement de cancers cutanés. L'initiation de ces cancers est cependant pondérée par des mécanismes cellulaires de protection qui contrecarrent l'instabilité génomique éventuellement promue par les UV. Dans ces mécanismes, le suppresseur de tumeur p53 joue un rôle fondamental en régulant l'expression de nombreux gènes permettant de bloquer le cycle cellulaire et de réparer l'ADN ou, si les dommages cellulaires sont trop importants, d'activer l'apoptose. Les régulateurs de la stabilité de la protéine p53 en réponse au stress UV sont ainsi capitaux pour assurer la stabilité du génome. En réponse au stress UV in vivo et in vitro, nous mettons en évidence que le facteur de transcription USF1 est primordial à l'activation du programme génétique contrôlé par la protéine p53. Nos données convergent vers un modèle dans lequel USF1 agit sur la voie p53 par deux moyens. D'une part, USF1, assure par interaction physique la stabilité de p53 en contrecarrant de manière mutuellement exclusive l'association du suppresseur de tumeur à MDM2 son inhibiteur physiologique. D'autre part, USF1 agit synergiquement avec le suppresseur de tumeur pour transcrire certains gènes cibles de p53 comme le régulateur du cycle cellulaire CDKN1A (p21). Ces deux niveaux de régulation dépendent étroitement du niveau de stress et permettent d'assurer un contrôle optimal de l'arrêt du cycle cellulaire en réponse à l'exposition UV. Collectivement, nos données montrent qu'USF1, par le contrôle de la voie p53, est un facteur essentiel contre l'instabilité génomique induite par les UV.
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