Drogas anti-VIH: passado, presente e perspectivas futuras

Currently available anti-HIV drugs can be classified into three categories: nucleoside analogue reverse transcriptase inhibitors (NRTIs), non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NNRTIs) and protease inhibitors (PIs). In addition to the reverse transcriptase (RT) and protease reaction, various other events in the HIV replicative cycle can be considered as potential targets for chemotherapeutic intervention: (1) viral adsorption, through binding to the viral envelope glycoprotein gp120; (2) viral entry, through blockage of the viral coreceptors CXCR4 and CCR5; (3) virus-cell fusion, through binding to the viral envelope glycoprotein gp 41; (4) viral assembly and disassembly through NCp7 zinc finger-targeted agents; (5) proviral DNA integration, through integrase inhibitors and (6) viral mRNA transcription, through inhibitors of the transcription (transactivation) process. Also, various new NRTIs, NNRTIs and PIs have been developed, possessing different improved characteristics.

Mécanismes d'action des antioestrogènes totaux

Le cancer du sein est le cancer qui a la plus forte fréquence au Canada. En 2012, on estime que 23 200 nouveaux cas de cancer du sein seront diagnostiqués. Deux tiers des tumeurs mammaires expriment ou surexpriment le récepteur des oestrogènes α (ERα). De même, les oestrogènes sont importants pour la croissance de ces tumeurs. La présence des récepteurs hormonaux est un critère qui détermine le choix de la thérapie; à cet égard, le ciblage des récepteurs des oestrogènes par les antioestrogènes a pour but d’inactiver ces récepteurs et diminuer leur contribution à la croissance tumorale. Les antioestrogènes sont des inhibiteurs compétitifs de ERα. Tamoxifene est le médicament le plus utilisé pour traiter les tumeurs mammaires ER+ de tous les stades, avant ou après la ménopause. Tamoxifene est antioestrogène partiel ou SERM qui a un profile mixte d’activités agonistes et antagonistes. Fulvestrant ou ICI 182, 780 est un antioestrogène de type total ou SERD dépourvu de toute activité agoniste. Ce composé est utilisé en clinique chez les femmes après la ménopause ayant des tumeurs mammaires avancées. Fulvestrant constitue, donc, une deuxième ligne thérapeutique en cas de rechute après à un traitement par Tamoxifene. Afin de comprendre le potentiel thérapeutique de Fulvestrant, il est primordial d’étudier son impact sur ERα. Actuellement, la polyubiquitination et la dégradation de ERα sont les mécanismes les plus connus pour expliquer l’inactivation de ERα par Fulvestrant. Par ailleurs, en utilisant des modèles cellulaires ER+ et ER-; nous avons montré que les antioestrogènes totaux induisent une insolubilité de ERα indépendamment de leur capacité à induire sa dégradation. L’insolubilité corrèle avec l’association de ERα avec la matrice nucléaire et avec l’inhibition de sa transactivation. L’hélice H12 du domaine de liaison du ligand joue un rôle important dans l’insolubilité et l’inactivation de ERα par les antioestrogènes totaux. Par ailleurs, les antioestrogènes totaux se distinguent par leur capacité à induire la SUMOylation de ERα par SUMO1 et SUMO2/3. La SUMOylation est rapide et précède la dégradation de ERα dans cellules ER+. À l’aide de dérivés de l’antioestrogène total ICI 164, 384, nous avons montré que la chaine latérale des antioestrogènes totaux est à la base de l’induction de la SUMOylation et de l’inactivation de ERα. De plus, la SUMOylation semble être une marque d’inhibition, car la déSUMOylation restaure une activité de ERα en présence des antioestrogènes totaux. L’hélice H12 du LBD et le domaine de liaison à l’ADN sont requis pour l’induction de la SUMOylation. La recherche de protéines impliquées dans l’inactivation et dans la SUMOylation a permis d’identifier le facteur de remodelage de la chromatine ACF dans le même complexe que ERα. De manière similaire à la SUMOylation, le recrutement de ACF est précoce et constitue une propriété spécifique des antioestrogènes totaux. D’autre part, Fulvestrant induit le recrutement de ACF au niveau du promoteur du gène cible des oestrogènes pS2, ce qui suggère une contribution du remodelage de la chromatine dans les mécanismes d’action des antioestrogènes totaux. La surexpression de la DéSUMOylase SENP1 abolit le recrutement de ACF ce qui indique un rôle de la SUMOylation dans le recrutement de ACF. De même, l’hélice H12 du LBD de ERα constitue un lien entre l’inactivation de ERα et le recrutement de ACF. L’insolubilité, la SUMOylation et l'interaction du complexe ACF sont le reflet des mécanismes d’action des antioestrogènes totaux. Ces observations peuvent être utilisées comme des critères fonctionnels pour identifier d’autres composés avec de meilleures propriétés pharmacologiques que Fulvestrant.

Untersuchungen des Keratinfilament-Turnovers in lebenden Zellen

Das Zytoskelett eukaryotischer Zellen besteht aus drei verschiedenen Protein-Netzwerken: den Aktinfilamenten, Mikrotubuli und Intermediärfilamenten. Intermediärfilamente wurden ursprünglich als statische Strukturen angesehen, die die mechanische Stabilisierung der Zellen übernehmen. In den letzten Jahren hat sich dieses Bild jedoch geändert: Intermediärfilament-Netzwerke sind hochdynamisch und unterliegen kontinuierlichen Veränderungen, welche durch Phosphorylierungen reguliert werden. Sie interagieren mit anderen Zytoskelett-Proteinen und greifen in die Regulation von Schlüsselsignalwegen, die Zellwachstum und Zellteilung sowie Apoptose und Stressantwort bestimmen, ein. Die Mechanismen der Filamentplastizität konnten bisher jedoch nicht vollständig aufgeklärt werden. So ist beispielsweise unklar, wo Auf- und Abbau der Filamente stattfindet und welche Faktoren an der Netzwerkmodulation beteiligt sind. Ziel meiner Arbeit war es, einen Beitrag zur Aufklärung dieser Mechanismen am Beispiel der epithelialen Keratin-Intermediärfilamente zu leisten. Mit Hilfe von mikroskopischen Zeitrafferaufnahmen von fluoreszenzmarkierten Zellklonen wurden Nukleationszentren in der Zellperipherie identifiziert, in denen Keratinfilamentvorläufer gebildet werden. Es handelt sich dabei um fokale Adhäsionskomplexe, die als Anheftungsstellen zwischen der extrazellulären Matrix und dem intrazellulären Aktinfilament-System dienen. Es konnte gezeigt werden, dass diese Filamentvorläufer-Entstehung für alle untersuchten Keratinisoformen gültig ist und in epitelialen als auch nicht-epithelialen Zelltypen abläuft. Knock-Down der Adhäsionskomponente Talin verhinderte die Keratinfilamentbildung. Modulation der fokalen Adhäsionskinase, die den Auf- und Abbau der Adhäsionskomplexe koordiniert, beeinflusste ebenso die Bildung der Keratinfilamentnetzwerke. Es konnte weiterhin beobachtet werden, dass die N-terminalen Isoformen IE und IF des Zytolinkers Plectin in fokalen Adhäsionen lokalisieren und damit möglicherweise an der Vernetzung von Keratinfilamentvorläufern, Zelladhäsionen und Aktinfilamenten beteiligt sind. Letztlich stellte sich heraus, dass die Bildung der Keratinfilamentvorläufer unabhängig von Proteintranslation ist. In den mikroskopischen Zeitrafferaufnahmen wurde im Anschluss an die Keratinfilamentbildung ein kontinuierlicher zentripetaler Transport der wachsenden Vorläuferpartikel beobachtet. An Hand von pharmakologischen Experimenten konnte gezeigt werden, dass dieser Transport Aktinfilament-abhängig ist. Zeitgleich kommt es zu Partikelfusion und Integration in das periphere Netzwerk, das sich weiterhin in Richtung auf das Zellzentrum bewegt. Mit Hilfe von Photoaktivierungsversuchen und Zellfusionsexperimenten konnte die Hypothese bestätigt werden, dass der Abbau der einwandernden Keratinfilamente in lösliche, rasch diffusible Zwischenstufen den kontinuierlichen peripheren Neuaufbau ermöglicht. Aus den Beobachtungen und bereits bekannten Ergebnissen wurde ein Modell des Keratin-Zyklus entwickelt, das die folgenden Stadien umfasst: Nukleation von Keratinfilamentvorläufern an fokalen Adhäsionen in der Zellperipherie, Elongation und Fusion der Keratinfilamentvorläufer bei zeitgleichem Aktinfilament-abhängigem zentripetalen Transport, Integration der Keratinfilamentvorläufer in das periphere Netzwerk, Bündelung der Filamente, Filamentabbau in lösliche Untereinheiten und Neubeginn des Zyklus in der Zellperipherie. Eine Störung dieses Zyklus liegt bei mutierten Keratinen vor, welche die Ursache von Blasen-bildenden Hauterkrankungen sind. In der vorliegenden Arbeit wurde am Beispiel von Keratin 6a-Mutanten, welche die Hauterkrankung Pachyonychia congenita verursachen, gezeigt, dass bei diesen Keratinen die Nukleation zwar im Bereich der Adhäsionskomplexe regelrecht abläuft, die anschließende Elongation und Netzwerkbildung aber gestört ist, so dass statt dessen kurzlebige, hyperphosphorylierte Granula entstehen. Der resultierende frustrane Keratin-Zyklus in der Zellperipherie ist stark beschleunigt und kann durch p38-Inhibierung gestoppt werden. Bei Proteasomeninhibierung wird der Zyklus in Richtung der Granulabildung verschoben. In dieser Arbeit wird erstmals das Keratin-Tretmühlen-Modell vorgestellt, das den regulierbaren Auf- und Abbau-Zyklus des Keratinnetzwerks beschreibt. Damit liegen testbare Hypothesen für die Aufklärung der Keratinfilament-Plastizität in physiologischen und pathologischen Situationen vor, die nach unseren ersten Ergebnissen auch von Relevanz für andere Intermediärfilamenttypen sind.

Dissecting the role of Profilin-1 in microglial cell function: the impact on ROS production

Microglial cells are the resident immune cells of central nervous system (CNS) and the major players in neuroinflammation. These cells are also responsible for surveilling the neuronal microenvironment, and upon injury to the CNS they change their morphology and molecular profile and become activated. Activated status is associated with microglia proliferation, migration to injury foci, increased phagocytic capacity, production and release of reactive oxygen species (ROS), cytokines (pro- or anti-inflammatory) and reactive nitrogen species. Microglia activation is crucial for tissue repair in the healthy brain. However, their chronic activation or deregulation might contribute for the pathophysiology of neurodegenerative diseases. A better understanding of the mechanisms underlying microglial cell activation is important for defining targets and develop appropriate therapeutic strategies to control the chronic activation of microglia. It has been observed an increase in profilin (Pfn) mRNA in microglial cells in the rat hippocampus after unilateral ablation of its major extrinsic input, the entorhinal cortex. This observation suggested that Pfn might be involved in microglia activation. Pfn1 is an actin binding protein that controls assembly and disassembly of actin filaments and is important for several cellular processes, including, motility, cell proliferation and survival. Here, we studied the role of Pfn1 in microglial cell function. For that, we used primary cortical microglial cell cultures and microglial cell lines in which we knocked down Pfn1 expression and assessed the activation status of microglia, based on classical activation markers, such as: phagocytosis, glutamate release, reactive oxygen species (ROS), pro- and anti-inflammatory cytokines. We demonstrated that Pfn1 (i) is more active in hypoxia-challenged microglia, (ii) modulates microglia pro- and anti-inflammatory signatures and (iii) plays a critical role in ROS generation in microglia. Altogether, we conclude that Pfn1 is a key protein for microglia homeostasis, playing an essential role in their activation, regardless the polarization into a pro or anti-inflammatory signature.

Caractérisation des structures de septines hautement organisées chez la drosophile et leur interaction avec le cytosquelette d’actine

Les septines sont des GTPases conservées dérégulées dans le cancer et les maladies neurodégénératives. Elles servent de protéines d’échafaudage et forment une barrière de diffusion à la membrane plasmique et au corps central lors de la cytokinèse. Elles interagissent avec l’actine et s’organisent en complexes qui polymérisent et forment des structures hautement organisées (anneaux et filaments). Leur dynamique d’assemblage et leur rôle dans la cellule restent à être élucidés. La Drosophile est un modèle simple pour l’étude des septines puisqu’on n’y retrouve que 5 gènes (sep1, sep2, sep4, sep5, peanut) comparativement aux 13 gènes chez l’humain. À l’aide d’un anticorps contre Pnut, nous avons identifié des structures tubulaires dans 30% des cellules S2 de Drosophile. Mon projet a comme but de caractériser ces tubes en élucidant leurs constituants, leur comportement et leurs propriétés pour mieux clarifier le mécanisme par lequel les septines forment des structures hautement organisées et interagissent avec le cytosquelette d’actine. Par immunofluorescence, j’ai pu démontrer que ces tubes sont cytoplasmiques, en mitose ou interphase, ce qui suggère qu’ils ne sont pas régulés par le cycle cellulaire. Pour investiguer la composition et les propriétés dynamiques de ces tubes, j’ai généré une lignée cellulaire exprimant Sep2-GFP qui se localise aux tubes et des ARNi contre les cinq septines. Trois septines sont importantes pour la formation de ces tubes et anneaux notamment Sep1, Sep2 et Pnut. La déplétion de Sep1 cause la dispersion du signal GFP en flocons, tandis que la déplétion de Sep2 ou de Pnut mène à la dispersion du signal GFP uniformément dans la cellule. Des expériences de FRAP sur la lignée Sep2-GFP révèlent un signal de retour très lent, ce qui indique que ces structures sont très stables. J’ai aussi démontré une relation entre l’actine et les septines. Le traitement avec la Latrunculin A (un inhibiteur de la polymérisation de l’actine) ou la Jasplakinolide (un stabilisateur des filaments d’actine) mène à la dépolymérisation rapide (< 30 min) des tubes en anneaux flottants dans le cytoplasme, même si ces tubes ne sont pas reconnus suite à un marquage de la F-actine. L’Actin05C-mCherry se localise aux tubes, tandis que le mutant déficient de la polymérisation, Actin05C-R62D-mCherry perd cette localisation. On observe aussi que la déplétion de la Cofiline et de l’AIP1 (ce qui déstabilise l’actine) mène au même phénotype que le traitement avec la Latrunculine A ou la Jasplakinolide. Alors on peut conclure qu’un cytosquelette d’actine dynamique est nécessaire pour la formation et le maintien des tubes de septines. Les futures études auront comme but de mieux comprendre l’organisation des septines en structures hautement organisées et leur relation avec l’actine. Ceci sera utile pour l’élaboration du réseau d’interactions des septines qui pourra servir à expliquer leur dérégulation dans le cancer et les maladies neurodégénératives.

Caractérisation des structures de septines hautement organisées chez la drosophile et leur interaction avec le cytosquelette d’actine

Les septines sont des GTPases conservées dérégulées dans le cancer et les maladies neurodégénératives. Elles servent de protéines d’échafaudage et forment une barrière de diffusion à la membrane plasmique et au corps central lors de la cytokinèse. Elles interagissent avec l’actine et s’organisent en complexes qui polymérisent et forment des structures hautement organisées (anneaux et filaments). Leur dynamique d’assemblage et leur rôle dans la cellule restent à être élucidés. La Drosophile est un modèle simple pour l’étude des septines puisqu’on n’y retrouve que 5 gènes (sep1, sep2, sep4, sep5, peanut) comparativement aux 13 gènes chez l’humain. À l’aide d’un anticorps contre Pnut, nous avons identifié des structures tubulaires dans 30% des cellules S2 de Drosophile. Mon projet a comme but de caractériser ces tubes en élucidant leurs constituants, leur comportement et leurs propriétés pour mieux clarifier le mécanisme par lequel les septines forment des structures hautement organisées et interagissent avec le cytosquelette d’actine. Par immunofluorescence, j’ai pu démontrer que ces tubes sont cytoplasmiques, en mitose ou interphase, ce qui suggère qu’ils ne sont pas régulés par le cycle cellulaire. Pour investiguer la composition et les propriétés dynamiques de ces tubes, j’ai généré une lignée cellulaire exprimant Sep2-GFP qui se localise aux tubes et des ARNi contre les cinq septines. Trois septines sont importantes pour la formation de ces tubes et anneaux notamment Sep1, Sep2 et Pnut. La déplétion de Sep1 cause la dispersion du signal GFP en flocons, tandis que la déplétion de Sep2 ou de Pnut mène à la dispersion du signal GFP uniformément dans la cellule. Des expériences de FRAP sur la lignée Sep2-GFP révèlent un signal de retour très lent, ce qui indique que ces structures sont très stables. J’ai aussi démontré une relation entre l’actine et les septines. Le traitement avec la Latrunculin A (un inhibiteur de la polymérisation de l’actine) ou la Jasplakinolide (un stabilisateur des filaments d’actine) mène à la dépolymérisation rapide (< 30 min) des tubes en anneaux flottants dans le cytoplasme, même si ces tubes ne sont pas reconnus suite à un marquage de la F-actine. L’Actin05C-mCherry se localise aux tubes, tandis que le mutant déficient de la polymérisation, Actin05C-R62D-mCherry perd cette localisation. On observe aussi que la déplétion de la Cofiline et de l’AIP1 (ce qui déstabilise l’actine) mène au même phénotype que le traitement avec la Latrunculine A ou la Jasplakinolide. Alors on peut conclure qu’un cytosquelette d’actine dynamique est nécessaire pour la formation et le maintien des tubes de septines. Les futures études auront comme but de mieux comprendre l’organisation des septines en structures hautement organisées et leur relation avec l’actine. Ceci sera utile pour l’élaboration du réseau d’interactions des septines qui pourra servir à expliquer leur dérégulation dans le cancer et les maladies neurodégénératives.

Functional domains for assembly of histones H3 and H4 into the chromatin of Xenopus embryos

Histones H3 and H4 have a well defined structural role in the nucleosome and an established role in the regulation of transcription. We have made use of a microinjection strategy using Xenopus embryos to define the minimal structural components of H3 and H4 necessary for nucleosome assembly into metazoan chromosomes in vivo. We find that both the N-terminal tail of H4, including all sites of acetylation, and the C-terminal α-helix of the H4 histone fold domain are dispensable for chromatin assembly. The N-terminal tail and an N-terminal α-helix of H3 are also dispensable for chromatin assembly. However, the remainder of the H3 and H4 histone folds are essential for incorporation of these proteins into chromatin. We suggest that elements of the histone fold domain maintain both nucleosomal integrity and have distinct functions essential for cell viability.

RNA-controlled polymorphism in the in vivo assembly of 180-subunit and 120-subunit virions from a single capsid protein

Repeated, specific interactions between capsid protein (CP) subunits direct virus capsid assembly and exemplify regulated protein–protein interactions. The results presented here reveal a striking in vivo switch in CP assembly. Using cryoelectron microscopy, three-dimensional image reconstruction, and molecular modeling, we show that brome mosaic virus (BMV) CP can assemble in vivo two remarkably distinct capsids that selectively package BMV-derived RNAs in the absence of BMV RNA replication: a 180-subunit capsid indistinguishable from virions produced in natural infections and a previously unobserved BMV capsid type with 120 subunits arranged as 60 CP dimers. Each such dimer contains two CPs in distinct, nonequivalent environments, in contrast to the quasi-equivalent CP environments throughout the 180-subunit capsid. This 120-subunit capsid utilizes most of the CP interactions of the 180-subunit capsid plus nonequivalent CP–CP interactions. Thus, the CP of BMV, and perhaps other viruses, can encode CP–CP interactions that are not apparent from mature virions and may function in assembly or disassembly. Shared structural features suggest that the 120- and 180-subunit capsids share assembly steps and that a common pentamer of CP dimers may be an important assembly intermediate. The ability of a single CP to switch between distinct capsids by means of alternate interactions also implies reduced evolutionary barriers between different capsid structures. The in vivo switch between alternate BMV capsids is controlled by the RNA packaged: a natural BMV genomic RNA was packaged in 180-subunit capsids, whereas an engineered mRNA containing only the BMV CP gene was packaged in 120-subunit capsids. RNA features can thus direct the assembly of a ribonucleoprotein complex between alternate structural pathways.

Removal of a cysteine ligand from rubredoxin: assembly of Fe2S2 and Fe(S-Cys)(3)(OH) centres

The electron transfer protein rubredoxin from Clostridium pasteurianum contains an Fe(S-Cys)(4) active site. Mutant proteins C9G, C9A, C42G and C42A, in which cysteine ligands are replaced by non-ligating Gly or Ala residues, have been expressed in Escherichia coli. The C42A protein expresses with a (Fe2S2)-S-III cluster in place. In contrast, the other proteins are isolated in colourless forms, although a (Fe2S2)-S-III cluster may be assembled in the C42G protein via incubation with Fe-III and sulfide. The four mutant proteins were isolated as stable mononuclear Hg-II forms which were converted to unstable mononuclear Fe-III preparations that contain both holo and apo protein. The Fe-III systems were characterized by metal analysis and mass spectrometry and by electronic, electron paramagnetic resonance, X-ray absorption and resonance Raman spectroscopies. The dominant Fe-III form in the C9A preparation is a Fe(S-Cys)(3)(OH) centre, similar to that observed previously in the C6S mutant protein. Related centres are present in the proteins NifU and IscU responsible for assembly and repair of iron-sulfur clusters in both prokaryotic and eukaryotic cells. In addition to Fe(S-Cys)(3)(OH) centres, the C9G, C42G and C42A preparations contain a second four-coordinate Fe-III form in which a ligand appears to be supplied by the protein chain. Electronic supplementary material to this paper can be obtained by using the Springer Link server located at http://dx.doi.org/10.1007/s00775-0020355-1.

Cloning and Molecular Characterization of the Schistosoma mansoni Genes RbAp48 and Histone H4

The human nuclear protein RbAp48 is a member of the tryptophan/aspartate (WD) repeat family, which binds to the retinoblastoma (Rb) protein. It also corresponds to the smallest subunit of the chromatin assembly factor and is able to bind to the helix 1 of histone H4, taking it to the DNA in replication. A cDNA homologous to the human gene RbAp48 was isolated from a Schistosoma mansoni adult worm library and named SmRbAp48. The full length sequence of SmRbAp48 cDNA is 1036 bp long, encoding a protein of 308 amino acids. The transcript of SmRbAp48 was detected in egg, cercariae and schistosomulum stages. The protein shows 84% similarity with the human RbAp48, possessing four WD repeats on its C-terminus. A hypothetical tridimensional structure for the SmRbAp48 C-terminal domain was constructed by computational molecular modeling using the b-subunit of the G protein as a model. To further verify a possible interaction between SmRbAp48 and S. mansoni histone H4, the histone H4 gene was amplified from adult worm genomic DNA using degenerated primers. The gene fragment of SmH4 is 294 bp long, encoding a protein of 98 amino acids which is 100% identical to histone H4 from Drosophila melanogaster.

Characterization of anti-silencing factor 1 in Leishmania major

Anti-silencing factor 1 (ASF1) is a histone chaperone that contributes to the histone deposition during nucleosome assembly in newly replicated DNA. It is involved in chromatin disassembly, transcription activation and in the cellular response to DNA damage. In Leishmania major the ASF1 gene (LmASF1) is located in chromosome 20 and codes for a protein showing 67% of identity with the Trypanosoma brucei TbASF1a. Compared to orthologous proteins, LmASF1 conserves the main residues relevant for its various biological functions. To study ASF1 in Leishmania we generated a mutant overexpressing LmASF1 in L. major. We observed that the excess of LmASF1 impaired promastigotes growth rates and had no impact on cell cycle progress. Differently from yeast, ASF1 overproduction in Leishmania did not affect expression levels of genes located on telomeres, but led to an upregulation of proteins involved in chromatin remodelling and physiological stress, such as heat shock proteins, oxidoreductase activity and proteolysis. In addition, we observed that LmASF1 mutant is more susceptible to the DNA damaging agent, methyl methane sulphonate, than the control line. Therefore, our study suggests that ASF1 from Leishmania pertains to the chromatin remodelling machinery of the parasite and acts on its response to DNA damage.

Fate of linear and supercoiled multinucleosomic templates during transcription.

Electron microscopy was used to monitor the fate of reconstituted nucleosome cores during in vitro transcription of long linear and supercoiled multinucleosomic templates by the prokaryotic T7 RNA polymerase and the eukaryotic RNA polymerase II. Transcription by T7 RNA polymerase disrupted the nucleosomal configuration in the transcribed region, while nucleosomes were preserved upstream of the transcription initiation site and in front of the polymerase. Nucleosome disruption was independent of the topology of the template, linear or supercoiled, and of the presence or absence of nucleosome positioning sequences in the transcribed region. In contrast, the nucleosomal configuration was preserved during transcription from the vitellogenin B1 promoter with RNA polymerase II in a rat liver total nuclear extract. However, the persistence of nucleosomes on the template was not RNA polymerase II-specific, but was dependent on another activity present in the nuclear extract. This was demonstrated by addition of the extract to the T7 RNA polymerase transcription reaction, which resulted in retention of the nucleosomal configuration. This nuclear activity, also found in HeLa cell nuclei, is heat sensitive and could not be substituted by nucleoplasmin, chromatin assembly factor (CAF-I) or a combination thereof. Altogether, these results identify a novel nuclear activity, called herein transcription-dependent chromatin stabilizing activity I or TCSA-I, which may be involved in a nucleosome transfer mechanism during transcription.

The role of phylogeny in the spatial distributions and assembly of mountain plant communities.

A major challenge in community ecology is a thorough understanding of the processes that govern the assembly and composition of communities in time and space. The growing threat of climate change to the vascular plant biodiversity of fragile ecosystems such as mountains has made it equally imperative to develop comprehensive methodologies to provide insights into how communities are assembled. In this perspective, the primary objective of this PhD thesis is to contribute to the theoretical and methodological development of community ecology, by proposing new solutions to better detect the ecological and evolutionary processes that govern community assembly. As phylogenetic trees provide by far, the most advanced tools to integrate the spatial, ecological and evolutionary dynamics of plant communities, they represent the cornerstone on which this work was based. In this thesis, I proposed new solutions to: (i) reveal trends in community assembly on phylogenies, depicted by the transition of signals at the nodes of the different species and lineages responsible for community assembly, (ii) contribute to evidence the importance of evolutionarily labile traits in the distribution of mountain plant species. More precisely, I demonstrated that phylogenetic and functional compositional turnover in plant communities was driven by climate and human land use gradients mostly influenced by evolutionarily labile traits, (iii) predict and spatially project the phylogenetic structure of communities using species distribution models, to identify the potential distribution of phylogenetic diversity, as well as areas of high evolutionary potential along elevation. The altitudinal setting of the Diablerets mountains (Switzerland) provided an appropriate model for this study. The elevation gradient served as a compression of large latitudinal variations similar to a collection of islands within a single area, and allowed investigations on a large number of plant communities. Overall, this thesis highlights that stochastic and deterministic environmental filtering processes mainly influence the phylogenetic structure of plant communities in mountainous areas. Negative density-dependent processes implied through patterns of phylogenetic overdispersion were only detected at the local scale, whereas environmental filtering implied through phylogenetic clustering was observed at both the regional and local scale. Finally, the integration of indices of phylogenetic community ecology with species distribution models revealed the prospects of providing novel and insightful explanations on the potential distribution of phylogenetic biodiversity in high mountain areas. These results generally demonstrate the usefulness of phylogenies in inferring assembly processes, and are worth considering in the theoretical and methodological development of tools to better understand phylogenetic community structure.

Determinants of vitellogenin B1 promoter architecture. HNF3 and estrogen responsive transcription within chromatin.

The liver-specific vitellogenin B1 promoter is efficiently activated by estrogen within a nucleosomal environment after microinjection into Xenopus laevis oocytes, consistent with the hypothesis that significant nucleosome remodeling over this promoter is not a prerequisite for the activation by the estrogen receptor (ERalpha). This observation lead us to investigate determinants other than ERalpha of chromatin structure and transcriptional activation of the vitellogenin B1 promoter in this system and in vitro. We find that the liver-enriched transcription factor HNF3 has an important organizational role for chromatin structure as demonstrated by DNase I-hypersensitive site mapping. Both HNF3 and the estrogen receptor activate transcription synergistically and are able to interact with chromatin reconstituted in vitro with three positioned nucleosomes. We propose that HNF3 is the cellular determinant which establishes a promoter environment favorable to a rapid transcriptional activation by the estrogen receptor.

Hog1 bypasses stress-mediated down-regulation of transcription by RNA polymerase II redistribution and chromatin remodeling

Cells are subjected to dramatic changes of gene expression upon environmental changes. Stresscauses a general down-regulation of gene expression together with the induction of a set of stress-responsivegenes. The p38-related stress-activated protein kinase Hog1 is an important regulator of transcription uponosmostress in yeast. Genome-wide localization studies of RNA polymerase II (RNA Pol II) and Hog1 showed that stress induced major changes in RNA Pol II localization, with a shift toward stress-responsive genes relative to housekeeping genes. RNA Pol II relocalization required Hog1, which was also localized to stress-responsive loci. In addition to RNA Pol II-bound genes, Hog1 also localized to RNA polymerase III-bound genes, pointing to a wider role for Hog1 in transcriptional control than initially expected. Interestingly, an increasing association of Hog1 with stressresponsive genes was strongly correlated with chromatin remodeling and increased gene expression. Remarkably, MNase-Seq analysis showed that although chromatin structure was not significantly altered at a genome-wide level in response to stress, there was pronounced chromatin remodeling for those genes that displayed Hog1 association. Hog1 serves to bypass the general down-regulation of gene expression that occurs in response to osmostress, and does so both by targeting RNA Pol II machinery and by inducing chromatin remodeling at stressresponsive loci.