Academic literature on the topic 'Clusters de gènes'

Le haricot commun est la légumineuse à graine la plus consommée au monde en alimentation humaine. Le génome du haricot possède plusieurs énormes clusters de gènes de résistance (R) qui ont la particularité de se cartographier en extrémité de groupes de liaison. Le génome du haricot commun (génotype Andin G19833) a été récemment séquencé et nous avons participé à ce projet en annotant la famille des NB-LRR (NL), classe prépondérante des gènes de résistance. Ces données génomiques nous ont permis de réaliser les 3 études suivantes. (i) L’identification des bases moléculaires de Co-x un gène R vis-à-vis d’une souche très virulente de C. lindemuthianum chez JaloEEP558 a été initiée. La cartographie fine de Co-x suivie du séquençage de la région cible chez JaloEEP558 (Co-x) a permis d’identifier un gène candidat codant une kinase atypique qui pourrait être la cible d’un effecteur fongique, gardée par un gène R. (ii) Des études récentes ont mis en évidence l’implication de petits ARNs (miRNAs induisant la production de phased siRNAs) dans la régulation de l’expression des NL. Le séquençage et l’analyse de banques de sRNAs de haricot nous ont permis d’identifier ce mécanisme et de mettre le doigt sur un nouveau mécanisme de régulation des NL impliquant des sRNAs de 24 nt. (iii) Des ADN satellites ont été étudiés à l’échelle du génome du haricot. L’étude des centromères de haricot a permis de mettre en évidence l’existence de 2 ADN satellites différents, Nazca et CentPv2. Nous avons également étudié un ADN satellite subtélomérique khipu précédemment identifié au niveau de 2 clusters de gènes R du haricot. L’étude de khipu à l’échelle du génome suggère l’existence d’échanges fréquents de séquences entre subtélomères de chromosomes non homologues. Ces résultats nous ont amenés à proposer que des éléments structuraux et une combinaison de mécanismes de régulation (TGS et PTGS) permettent la prolifération des NL sans effet néfaste pour la plante, conduisant à l’obtention de très gros clusters de NL dans le génome du haricot<br>Common bean is the main source of protein for human consumption in many developing countries. Several huge disease resistance (R) gene clusters have been mapped at the end of common bean linkage groups. The common bean genome (Andean genotype G19833) has recently been sequenced. Access to the complete genome sequence of common bean allowed us to annotate the Nucleotide Binding-Leucine Rich Repeat (NL) encoding gene family, the prevalent class of disease R genes in plants, and to perform the 3 following studies: (i) We have investigated the molecular basis of Co-x, an anthracnose R gene to a highly virulent strain of C. lindemuthianum, previously identified in the Andean cultivar JaloEEP558. Fine mapping of Co-x and sequencing of the target region in JaloEEP558, allowed us to identify a candidate gene encoding an atypical kinase. We hypothesised that this atypical kinase is a fungal effector target. (ii) Several recent studies have highlighted the role of small RNA (miRNAs that triggered phased siRNAs production) in the regulating of NL gene expression. Analyses of small RNAs libraries of common bean led to the identification of this mechanism in common bean and also allowed us to propose a new NL regulation pathway involving 24 nt sRNAs. (iii) We have studied centromeric and subtelomeric satellite DNAs at common bean genome level. We have identified 2 different satellite DNAs in common bean centromeres, Nazca and CentPv2. We have also conducted the analyze of the subtelomeric satellite khipu, previously identified in common bean R clusters and confirmed that frequent sequence exchange occurs between non-homologous chromosome ends in common bean genome. Together, these results led us to propose that both structural elements and a combination of regulatory mechanisms (TGS, PTGS) allow the amplification of NL sequences without detrimental effect for the plant leading to the large NL clusters observed in common bean

Les cyanobactéries des genres Microcystis et Planktothrix sont des micro-organismes capables de proliférer dans de nombreux plans d'eau douce. Ces proliférations sont associées à des risques pour la santé humaine et animale en raison de la production de produits naturels, parmi lesquels des toxines. Ces molécules présentent une diversité de structure chimique de d'activités biologiques d'intérêt pour l'industrie pharmaceutique et biotechnologique. Nous avons revisité le potentiel en produits naturels de Microcystis et Planktothrix. Par des approches complémentaires de biologie moléculaire, génomique et transcriptomique, nous avons caractérisé des gènes impliqués dans la synthèse de ces produits naturels ainsi qu'exploré leur évolution et la régulation de leur expression. Ces travaux ont permis de mettre à jour une distribution, des évènements évolutifs et des profils d'expression surprenants et permettent d'envisager de nouvelles applications pour les produits naturels<br>Microcystis and Planktothrix are cyanobacterial genus commonly proliferating in freshwater ecosystems. These blooms are associated with human and animal health threat because of synthesis of natural products and cyanotoxins. These compounds are of great chemical diversity and of interest for biotechnological and pharmaceutical applications. We revisited the natural products potential of Microcystis and Planktothrix. Combining molecular biology, genomics and transcriptomics investigations, we characterized natural products gene clusters. We studied their distribution, evolution and transcription as well. This work uncovered new distribution pattern, evolutionary events and unexpected expression patterns. These insights will allow new investigations and applications for cyanobacterial natural products

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<br>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

Il est largement documenté que les patrons épigénétiques sont altérés dans les cancers. Pour autant, l’étendue et la nature précise de ces altérations, tout comme leur impact sur l’expression des gènes, restent encore peu appréciés. Mon projet de thèse est bâti sur ce constat, et s’inscrit en particulier dans la recherche des causes et conséquences des altérations épigénétiques dans les gliomes. Ces tumeurs du système nerveux central représentent en effet un excellent modèle, car elles présentent des défauts de méthylation de l’ADN permettant de discriminer deux populations de tumeurs avec des caractéristiques cliniques différentes. Notre stratégie, basée sur des analyses moléculaires exhaustives, s’est appuyée sur une cohorte de 70 échantillons tumoraux, classés sur la base de leur statut IDH, et de six lignées de cellules souches de glioblastomes (CSG).Ces travaux ont tout d’abord permis de relativiser la contribution de la méthylation de l’ADN dans les dérégulations transcriptionnelles observées dans les gliomes. Il apparait en effet que ce sont plutôt les altérations au niveau de la chromatine bivalente, et plus spécifiquement de la marque H3K27me3, qui sont la cause principale de ces dérégulations transcriptionnelles. Spécifiquement, nos données supportent un modèle selon lequel l’altération dans le contrôle de la marque H3K27me3, et plus spécifiquement dans les interactions entre le complexe PRC2 et la machinerie de transcription spécifique au cerveau, est la cause principale des altérations transcriptionnelles dans les gliomes.Cette étude révèle également que les gènes à homéodomaine, et en particulier les gènes HOX, constituent une catégorie à part dans les gliomes les plus agressifs (IDHwt). Leur signature moléculaire, associant gain d’expression et gain de méthylation de l’ADN, est en effet atypique. Nos données révèlent que cette altération est généralisée aux quatre clusters HOX, et que la réactivation de ces gènes est liée à la perte drastique et spécifique de la marque H3K27me3 sur ces régions. Cette étude conduit également à proposer un modèle original selon lequel l’hypométhylation globale de l’ADN est un élément déclencheur de l’expression ectopique détectée au niveau de nombreux gènes, et dont l’altération des gènes HOX aurait, via un effet domino, un rôle central. L’observation de l’altération de la marque H3K27me3 dans les gliomes, et en particulier aux clusters HOX, nous a également amené à nous interroger sur le rôle des ARN non codants dans ces mécanismes. En ce sens, un transcrit non codant encore peu caractérisé, nommé HOXA-AS2 (situé en antisens au niveau du cluster HOXA), a été identifié. Ce transcrit est significativement et spécifiquement surexprimé dans les gliomes IDHwt. Des approches de sous-expression dans des lignées bien caractérisées de CSG suggèrent un rôle central de HOXA-AS2 dans la biologie de ces cellules. Il contribuerait ainsi au caractère pathologique des CSG en inhibant les voies de l’inflammation et en favorisant la capacité des cellules à proliférer.Dans son ensemble, ce travail revisite le lien entre altérations épigénétiques et défauts d’expression dans les cancers et met en évidence qu’une altération dans le contrôle de la marque H3K27me3 est la principale cause des défauts d’expression des gènes<br>Epigenetic alterations are a well-known signature of cancer cells. However, the causes of these defects, as well as their consequence on gene expression, remain elusive. My thesis project specifically lies in this thematic, and focuses on the causes and consequences of epigenetic alterations in gliomas. These brain tumors can be divided into two subsets, based on IDH mutation status, that are characterized by different methylation profiles. Interestingly, the mutation of IDH is also associated with a better prognosis. Our strategy, based on exhaustive molecular analyses, relies on the study of 70 glioma samples, classified according to their IDH status, and of six glioblastoma stem cell (GSC) lines.We found that most transcriptional alterations in tumor samples were DNA methylation-independent. Instead, altered histone H3 trimethylation at lysine 27 (H3K27me3) was the predominant molecular defect at deregulated genes. Our results also suggest that the presence of a bivalent chromatin signature at CpG island promoters in stem cells predisposes not only to hypermethylation, as widely documented, but more generally to all types of transcriptional alterations in transformed cells. In addition, the gene expression strength in healthy brain cells influences the choice between DNA methylation- and H3K27me3-associated silencing in glioma. Highly expressed genes were more likely to be repressed by H3K27me3 than by DNA methylation. Our findings support a model in which altered H3K27me3 dynamics, more specifically defects in the interplay between Polycomb protein complexes and the brain-specific transcriptional machinery, is the main cause of transcriptional alteration in glioma cells. Also, our study revealed that homeodomain genes, and in particular HOX genes, are characterized by an atypical defect in aggressive gliomas (IDHwt), associating a gain of expression with an aberrant gain of methylation. We determined that this alteration affect all the four HOX clusters, and that the reactivation of these genes is likely a consequence of the aberrant loss of H3K27me3 that specifically affect these clusters. This study allows to propose a model whereby global DNA hypomethylation triggers ectopic expression of numerous genes through a cascade of events, in which HOX gene alteration would have a central role.The observation that H3K27me3 is deregulated in gliomas, and particularly on HOX genes, also lead us to investigate for the role of non-coding RNA in these mechanisms. We have identified HOXA-AS2, a yet poorly characterized long non-coding RNA located at HOXA locus, that is specifically and significantly overexpressed in IDHwt gliomas. The inhibition of HOXA-AS2 in well-characterized CSG lines suggests that this transcript play a central role in the biology of these cells. Thus, it would contribute to the aggressiveness of CSG by inhibiting inflammatory pathways and promoting cell proliferation. Altogether, these works revisit the relationship between epigenetic alterations and aberrant transcription, and present the control of H3K27me3 as the main cause of transcriptionnel defects in cancer

La résistance spécifique des plantes aux maladies passe par la reconnaissance, directe ou indirecte de protéines très diverses et évolutivement labiles des agents pathogènes appelées ''effecteurs". La reconnaissance des effecteurs chez plantes est principalement réalisée par une superclasse de protéines : les Nucleotide Binding-Leucine Rich Repeats (NB-LRR). Les gènes codant les NB-LRR sont souvent regroupés en clusters de deux à plusieurs dizaines de gènes répétés en tandem, et cette structure en clusters parait favorable à la diversification moléculaire des séquences NB­ LRR. Lors de ma thèse, j'ai réalisé la carte physique du cluster Co-2 de séquences NB-LRR chez deux génotypes de haricot commun d'origines géographiques différentes. Le séquençage de plus d'1 mégabases (Mb) de ce cluster, a révélé plusieurs dizaines de séquences NB-LRR dans chacun de ces génotypes. Les séquences générées ont servi de base pour réaliser différentes analyses de microsynténie, phylogénie, cartographie génétique et cytogénétique. Cette combinaison d'approches a permis de suivre l'évolution d'une sous-famille de séquences NB-LRR à différentes échelles de temps, de plus de 125 MA à nos jours, et de dégager les étapes clefs de cette évolution (duplications en tandem, duplications segmentales, recombinaison entre chromosomes non-homologues). De plus, la découverte de séquences répétées à répartition subtélomérique a permis de mettre en évidence une dynamique recombinatoire extrême des subtélomères du haricot commun. Enfin, des tests de pouvoir pathogène avec la bactérie Pseudomonas syringae ont permis de faire des hypothèses sur l'évolution moléculaire de la résistance spécifique chez les plantes<br>Plant specific resistance implies direct or indirect detection of evolutionary labile proteins from microbial pathogens termed "effectors". Most of the plant proteins involved in effectors recognition belong to the Nucleotide Binding­Leucine Rich Repeats (NB-LRR) superclass. Genes encoding NB-LRR proteins are often organized in clusters of two to dozens of tandemly-duplicated genes, and this organization in clusters seems to be favorable for NB-LRR molecular diversification. During my thesis, I reconstructed the physical map of the Co-2 NB-LRR cluster in two common bean genotypes from diverse geographical origins. Dozens of NB-LRR sequences were found after sequencing of ~ 1 megabase (Mb) from the Co-2 cluster in both genotypes. A combination of approaches involving microsynteny, phylogeny, genetic mapping and cytogenetics was used to study the evolution of an NB-LRR subfamily at different timescales, from more than 125 Mya up to the present, and to highlight the key points of this evolution (tandem duplications, segmental duplications, recombination between non-homologous chromosomes. . . ). Moreover, the discovery of subtelomeric repeats revealed extreme recombination frequencies between common bean subtelomeres. Finally, pathogenecity tests using the bacteria Pseudomonas syringae led to different hypotheses concerning the molecular evolution of specific resistance in plants

Les dysgénésies du segment antérieur de l'œil (ASOD) constituent un large groupe hétérogène tant sur le plan clinique que génétique. Dans ce travail, on a caractérisé sur le plan moléculaire, un réarrangement chromosomique complexe et équilibré inv(2)(p22. 3ql2. 1)t(2;16)(q!2. 1;ql2. 2) chez un patient présentant une ASOD bilatérale associant une aniridie, une aphakie dans le but d'identifier de nouveaux gènes candidats impliqués dans ce type de dysgénésies oculaires. Après un séquençage négatif des gènes PAX6, FOXClet PITX2, l'analyse moléculaire utilisant les méthodes d'hybridation in situ Fluorescente (FISH) et de Southern Blot, a montré que le point de cassure en 16ql2. 2 est localisé dans une région faisant 625 pb et centromérique par rapport au gène IRX3 qui appartient au cluster IRXB. L'étude de l'expression par hybridation in situ sur coupes d'embryons et de fœtus humains lors des premiers stades du développement embryonnaire montre une expression du gène IRX3 dans le segment antérieur de l'œil. Par ailleurs, il a été démontré dans la littérature, l'existence d'une région non codante hautement conservée (HCNR) localisée à 300 Kb en 5' d'IRX3 ayant une activité enhancer dans l'œil au cours du développement embryonnaire. De ce fait, on émet l'hypothèse que la translocation sépare le cluster IRXB d'un élément de régulation de l'expression des gènes IRX dans l'œil entraînant par un effet de position l'ASOD observée chez notre patient<br>Anterior segment ocular dysgenesis (ASOD) is a broad heterogeneous group at the clinical and molecular level. In this study, we characterized in a patient with a bilateral congenital ASOD including aniridia and aphakia, a complex chromosomal rearrangement, inv(2)(p22. 3ql2. 1)t(2;16)(ql2. 1;ql2. 2) at the molecular level in order to identify candidate genes implicated in ASOD. After negative sequencing of PAX6, FOXC1 and PITX2 genes, molecular analyses using Fluorescent in situ Hybridization (FISH) and Southern blot showed that the 16ql2. 2 breakpoint in this rearrangement occurs in a 625 bp region centromeric to the IRX3 gene which belongs to the IRXB cluster. In situ hybridization expression studies performed on embryonic and foetal human sections showed that during early human embryonic development, the IRX3 gene is expressed in the anterior segment of the eye. Interestingly, it has been shown previously that a Highly Conserved Non Coding Region (HCNR) is located 300Kb centromeric to the IRXB gene and has an enhancer activity during the embryonic eye development. Therefore, we assume that this translocation separates the HCNR from the IRXB cluster genes thus deregulating the IRXB cluster and leading to the ASOD observed by a positional effect

La recherche de nouveaux métabolites d'intérêt médical est toujours d'actualité, surtout si l'on considère que d'anciennes, mais aussi des nouvelles infections bactériennes ou virales apparaissent régulièrement. Les actinomycètes, et plus particulièrement les Streptomyces, sont les principaux producteurs de molécules anti-microbiennes. En effet, ils produisent presque 60-70% des produits naturels d'origine microbienne. La plupart de ces métabolites appartient à la classe des polycétides, qui sont synthétisés par des complexes multienzymatiques, les polycétide-synthétases (PKS). Les PKS utilisent des acides gras simples pour assembler des structures polycétidiques très diversifiées. Une approche très prometteuse pour identifier des nouvelles voies de biosynthèse de métabolites secondaires est basée sur une approche génomique ou « genome mining ». Le séquençage du chromosome linéaire de Streptomyces ambofaciens ATCC23877 a, entre autre, révélé sur le bras chromosomique droit, un cluster cryptique de gènes de PKS de type I de grande taille. Ce cluster contient 25 gènes, dont 9 gènes de biosynthèse, pour un total de 25 modules, tous fonctionnels. Les analyses in silico des gènes de PKS ont permis de prédire que le cluster serait responsable de la synthèse d'une molécule appartenant à la famille des macrolides. Dans des conditions standard de laboratoire, le cluster était silencieux. Afin d'activer l'expression du cluster, un gène de régulation, samR0484, présent dans le cluster et codant un régulateur de la famille LAL (Large ATP binding protein of the LuxR family), a été surexprimé dans la souche sauvage. Les analyses transcriptionelles ont montré que cela se traduisait par l'induction de l'expression des gènes de biosynthèse. Par conséquence, une stratégie de « comparative metabolic profiling » a été menée entre la souche sauvage et la souche mutante afin d'identifier le nouveau métabolite. Quatre formes différentes d'un macrolide avec un cycle lactonique de 50 carbones, ont été isolées et caractérisées. Ces composants, nommés sambomycine A, B, C et D, ont montré une activité antibactérienne et une activité antiproliférative intéressante. La détermination de la structure de la sambomycine a révélé des caractéristiques uniques et intéressantes, concernant la réaction de cyclisation et la synthèse d'un précurseur atypique. Ces mécanismes de biosynthèse ont fait l'objet d'une étude plus approfondie. Nous nous sommes également intéressés à la régulation de ce cluster. Le régulateur LAL agit comme un activateur transcriptionnel essentiel. Des analyses préliminaires indiquent que ce régulateur se fixe aux régions promotrices de certains gènes, notamment celles des gènes de biosynthèse ainsi que celles d'autres gènes de post-modification, activant ainsi leur transcription<br>The constant and urgent need of novel bioactive compounds is the result of the emergence in the last decades of new and old infectious diseases, a sore for humankind. Actinomycetes and especially the genus Streptomyces are the principal producers of microbial drugs producing nearly 60-70% of the natural products. The majority of secondary metabolites belong to the class of polyketides that are synthesised by multienzymatic complexes named polyketides synthases (PKS). PKSs condensate simple small carboxylic acids to generate a wide range of complex polyketide structures. In the search for new drugs, the genome mining approach proved to be a powerful tool in the identification of cryptic secondary metabolite pathways. The sequencing and the analysis of Streptomyces ambofaciens ATCC23877 genome has revealed a large type I PKS cluster, on the right arm of the chromosome. The cluster contains 9 PKS, composed of 25 functional modules. In silico analysis of the PKS genes and of the tailoring genes enabled to predict the structure of the expected metabolite, a macrolide. In the laboratory standard conditions, the cluster showed to be silent. Therefore, to promote the expression of the cluster, the regulatory gene samR0484, encoding a LAL regulator (Large ATP binding protein of the LuxR family) was overexpressed in the wt strain. Transcriptional analyses showed that the PKS genes were expressed. Subsequently, by comparative metabolic profiling between the mutant strain and the wt, we were able to detect the novel metabolite produced by S. ambofaciens. Structural elucidation revealed four form of a 50-membered macrolide, named sambomycin. The compounds endow antibacterial and antitumoral activities. The structure unveiled unique and interesting characteristics of sambomycin, i.e. the cyclization reaction and the presence of an atypical extender unit. The mechanisms of biosynthesis have been analysed more in details in this work. We also investigated in the regulation of the cluster. The LAL regulator was shown to be an essential transcriptional activator, binding to the promoter regions of the PKS genes and probably to other genes in the cluster