Post-transcriptional regulation of circadian gene expression by miRNAs

La grande majorité des organismes vivants ont développé un système d'horloges biologiques internes, appelées aussi horloges circadiennes, contrôlant l'expression de gênes impliqués dans de nombreux processus moléculaires et comportementaux. Au cours de la dernière décennie, des analyses « microarray » et séquençages à haut débit sur divers tissus de mammifères, indiquent que jusqu'à 20% du transcriptome serait sous contrôle circadien. Il était jusqu'à présent admis que la majorité des ARNm ayant une accumulation rythmique était générée par une transcription qui était elle-même rythmique. Toutefois, de récentes études ont suggéré qu'une proportion considérable des ARNm cycliques serait en fait générée par des mécanismes post-transcriptionnelles, incluant une régulation par micro-ARN (miARN). Lorsque j'ai débuté mon travail de thèse, l'influence des miARN sur l'expression des gènes circadiens, au niveau pangénomique, était encore méconnue. Par l'utilisation d'un modèle murin, dont la biogenèse des miARN a été spécifiquement désactivée au niveau des cellules hépatiques (knockout conditionnel pour Dicer), je me suis donc intéressée au rôle que jouaient ces molécules régulatrices sur la rythmicité de l'expression génique dans le foie. Des séquençages sur l'ensemble du transcriptome révèlent que l'horloge interne du foie est étonnement résistante à la perte totale des miARN. Nous avons cependant trouvé que les miARN agissent de façon importante sur la régulation de l'expression des gènes contrôlés par l'horloge moléculaire. La corégulation par les miARN, affectant jusqu'à 30% des gènes transcrits de façon rythmiques, conduit ainsi à une modulation de phase et d'amplitude du rythme de l'abondance des ARNm. En revanche, seuls peu de transcrits dépendent uniquement des miARN pour la rythmicité de leur accumulation. Enfin, mon travail met en évidence plusieurs miARN spécifiques, qui semblent préférentiellement moduler l'expression des gènes cycliques et permet l'identification de voies hépatiques particulièrement sujettes à une double régulation par les miARN et l'horloge biologique interne. La première masse d'analyses a essentiellement porté sur le rôle que jouent les miARN au niveau de l'expression des gènes contrôlés par l'horloge interne. Dans deux études de suivi, je me suis penchée sur deux aspects supplémentaires et complémentaires de la manière dont les miARN et l'oscillation de l'expression des gènes interagissent. Dans les hépatocytes murins, spécifiquement privés de Dicer, je me suis demandée si un phénotype horloge avait pu être masqué, dû à un entraînement stable de l'horloge du foie par l'horloge maîtresse du cerveau. J'ai donc commencé une série d'expériences ambitieuses (impliquant la mesure de la rythmicité du foie in vivo, chez l'animal vivant) afin de déséquilibrer l'entrainement de l'horloge hépatique via l'utilisation d'un protocole nutritionnel spécifique. Les premiers résultats suggèrent que dans des conditions où l'animal subit une restriction alimentaire pendant la journée, les miARN sont importants dans la cinétique d'adaptation des organes périphériques à un nouvel horaire de sustentation. Dans une deuxième ligne de recherche, j'ai plus profondément étudié quels seraient les miARN responsables des rythmes post-transcriptionnels des ARNm, en utilisant le séquençage de « small » ARN sur 24h. L'analyse est en cours et se poursuivra après l'obtention de mon diplôme. De façon générale, mon travail révèle d'importants et nouveaux rôles des miARN dans la modulation de l'expression circadienne des gènes hépatiques. De plus, le set de données générées dans l'étude déjà publiée, peut dorénavant servir de ressource valable pour de prochaines investigations sur le rôle physiologique que les miARN jouent au niveau du foie. -- Most living organisms have developed internal timing systems, called circadian clocks, to drive the rhythmic expression of genes involved in many molecular and behavioral processes. Over the last decade, microarray analyses and high- throughput sequencing from various mammalian tissues have indicated that up to 20% of the transcriptome are under circadian control. It was generally assumed that the majority of rhythmic mRNA accumulation is generated by rhythmic transcription. However, recent studies have suggested that a considerable proportion of mRNA cycling may actually be generated by post-transcriptional mechanisms, including by microRNAs. When I started my thesis work, it was still unknown how miRNAs influence circadian gene expression in a genome-wide fashion. Using a mouse model in which miRNA biogenesis can be inactivated in hepatocytes (conditional Dicer knockout mouse), I have thus addressed the role that these regulatory molecules play in rhythmic gene expression in the liver. Whole transcriptome sequencing revealed that the hepatic core clock was surprisingly resilient to total miRNA loss. However, we found that miRNAs acted as important regulators of clock-controlled gene expression. Co- regulation by miRNAs, which affected up to 30% of rhythmically transcribed genes, thus led to the modulation of phases and amplitudes of mRNA abundance rhythms. By contrast, only very few transcripts were strictly dependent on miRNAs for their rhythmic accumulation. Finally, my work highlights several specific miRNAs that appear to preferentially modulate cyclic gene expression, and identifies pathways in the liver that are particularly prone to dual regulation through miRNAs and the clock. The first bulk of analyses mainly dealt with the role that miRNAs play at the level of rhythmic clock output gene expression. In two follow-up studies I further delved into two additional, complementary aspects of how miRNAs and gene expression oscillations interact. First, I addressed whether a core clock phenotype in the hepatocyte-specific Dicer knockout could have been masked due to the stable entrainment of the liver clock by the animals' master clock in the brain. I thus started a series of ambitious experiments (involving the in vivo recording of liver rhythms in live animals) to bring the stable entrainment of the liver clock out of equilibrium using specific feeding protocols. My first results suggest that under conditions when animals are challenged by food restriction to daytime, miRNAs are important for the kinetics of adapting to unusual mealtime in peripheral tissue. In a second line of research, I have more carefully investigated which miRNAs are responsible for post- transcriptional mRNA rhythms using small RNA sequencing around-the-clock. The analyses are ongoing and will be continued after my graduation. Overall, my work uncovered important and novel roles of miRNA activity in shaping hepatic circadian gene expression; moreover, the datasets collect in the published studies can serve as a valuable resource for further investigations into the physiological roles that miRNAs play in liver. -- L'alternance du jour et de la nuit dirige depuis longtemps la vie quotidienne des êtres humains et de la plupart des organismes sur terre. Ce cycle de 24 heures façonne beaucoup de changements comportementaux et physiologiques tels que la vigilance, la température corporelle et le sommeil. Les rythmes journaliers, appelés rythmes circadiens, sont dirigés par des horloges biologiques tournant dans presque chaque cellule du corps. Une structure dans le cerveau agit en tant qu'horloge maitresse pour synchroniser les horloges internes entre elles et en fonction des signaux de jour/nuit extérieurs. Dans les cellules "les gènes de l'horloge" sont activés et désactivés une fois par jour ce qui déclenche des cycles dans lesquels des protéines sont produites de manière circadienne. Ces rythmes protéiques sont spécialisés pour chaque tissu ou organe et peuvent les aider à réaliser leurs tâches quotidiennes. Les rythmes circadiens peuvent être générés d'autres manières n'impliquant pas directement les composants des gènes de l'horloge. Les ARN messagers (ARNm) sont des molécules intermédiaires dans la production de protéines à partir d'ADN. Dans le foie des souris jusqu'à 20% des molécules d'ARNm sont produites suivant des rythmes circadiens. Le foie réalise des tâches essentielles dans le contrôle du métabolisme incluant celui des hydrates de carbone, des graisses et du cholestérol. Un timing précis est important afin de traiter les substances nutritives correctement lors des repas il en résulte une variation des quantités de certains ARNm et protéines coïncidant avec les repas. Les microARNs constituent une autre classe de molécules ARN de très petite taille qui régulent l'efficacité de traduction des ARNm en protéines et la stabilité des ARNm. Lors de mon travail de thèse, j'ai exploré de manière approfondie l'influence de ces petits régulateurs sur les rythmes circadiens du foie de souris. Ces expériences qui impliquaient le "Knock-out" d'un gène essentiel à la production de microARNs montrent qu'au lieu de générer les rythmes des ARNm, les microARNs les ajustent pour répondre aux besoins spécifiques du foie comme assurer leur pic au bon moment de la journée. Le ciblage de microARNs spécifiques peut révéler de nouvelles stratégies pour rectifier ces rythmes lorsque par exemple les fonctions métaboliques ne fonctionnent plus normalement. -- The rising and setting of the sun have long driven the daily schedules of humans and most organisms on the earth. This 24-hr cycle shapes many behavioural and physiological changes, such as alertness, body temperature, and sleep. These daily rhythms, which are called circadian rhythms, are dictated by biological clocks that are ticking in almost every single cell of the body. A region in the brain acts as a master clock to synchronize the internal clocks with each other and with the outside light/dark cycles. In cells, "core clock genes" are turned on and off once per day, which triggers cycles that cause some proteins to be produced in a circadian manner. The protein rhythms are specialized to a particular tissue or organ, and may help them to carry out their designated daily tasks. However, circadian rhythms might also be produced by other ways that do not involve these core clock components. Messenger RNAs (mRNAs) are intermediate molecules in the production of proteins from DNA. In the mouse liver, up to 20% of mRNA molecules are produced in circadian cycles. The liver performs essential tasks that control metabolism-including that of carbohydrates, fats, and cholesterol. Precisely timing when certain mRNAs and proteins reach peaks and troughs in their activities to coincide with mealtimes is important for nutrients to be properly processed. Other RNA molecules called microRNAs, i.e. RNAs of very small size, regulate at which rate mRNA molecules are translated into proteins. In my thesis work, I have explored at the influence of these small regulators on circadian rhythms in the mouse liver in greater detail. These experiments, which involved "knocking out" a gene that is essential for the production of microRNAs, show that rather than generating the mRNA rhythms, the microRNAs appear to adjust them to meet the specific needs of the liver, such as ensuring that they peak at the right time-of-day. Targeting specific microRNA molecules may reveal new strategies to tweak these rhythms, which could help to improve conditions when metabolic functions go wrong.

La surveillance bancaire belge de 1935 façonnée sur le modèle suisse: un discret transfert de politique publique?

Suite aux graves crises bancaires et financières qui ont secoué la plupart de sociétés occidentales au début des années 1930, on assiste à un foisonnement de réglementations publiques sur les activités bancaires. Parmi les très nombreux pays qui mettent en place des législations bancaires, l'on compte notamment la Suisse et la Belgique. Plus précisément, la loi fédérale suisse sur les banques de novembre 1934 précède de quelques mois l'arrêté royal belge no 185 de juillet 1935. Alors que le contexte historique et l'élaboration respective de chacune de ces réglementations ont déjà fait l'objet de plusieurs analyses, la comparaison et la question des éventuels liens entre ces deux régimes de surveillance bancaire très proches sont encore largement inexplorées. Une analyse détaillée du processus d'élaboration de la réglementation bancaire belge révèle que la loi suisse a joué un rôle de modèle mis en avant en premier chef par les représentants du monde bancaire. Cette influence helvétique a contribué à façonner la régulation bancaire dans une perspective libérale ; elle répondait ainsi à deux besoins essentiels: limiter l'interventionnisme étatique au minimum, et court-circuiter le pouvoir de la banque centrale. Cette parenté de naissance entre les deux lois bancaires trouve son pendant dans les activités clés deux organismes de surveillance créés pour l'occasion, la Commission fédérale des banques à Berne et la Commission bancaire à Bruxelles. Disposant toutes deux de moyens d'actions limités, ces deux instances ont connu des parcours analogues au cours de leurs premières années d'activité.

L'informatique: un outil remarquable pour l'enseignement de la médecine interne générale [The informatics: a remarkable tool for teaching general internal medicine].

INTERMED training implies a three week course, integrated in the "primary care module" for medical students in the first master year at the school of medicine in Lausanne. INTERMED uses an innovative teaching method based on repetitive sequences of e-learning-based individual learning followed by collaborative learning activities in teams, named Team-based learning (TBL). The e-learning takes place in a web-based virtual learning environment using a series of interactive multimedia virtual patients. By using INTERMED students go through a complete medical encounter applying clinical reasoning and choosing the diagnostic and therapeutic approach. INTERMED offers an authentic experience in an engaging and safe environment where errors are allowed and without consequences.

Dix ans de revue de la littérature en médecine interne générale--un premier bilan [Ten years of literature review in general internal medicine--a first assessment].

A group of family physicians in an outpatient clinic in Switzerland prospectively followed scientific literature for ten years. What to remember among the numerous articles retrieved and which paper really changed our practice? If many readings are quickly forgotten, some of them marked our minds and changed our habits. This article is a summary of our efforts to keep the essential tools in clinical practice.

Déclaration et traitement des événements indésirables en médecine interne [Incident-reporting electronic-based system in internal medicine].

How to recognize, announce and analyze incidents in internal medicine units is a daily challenge that is taught to all hospital staff. It allows suggesting useful improvements for patients, as well as for the medical department and the institution. Here is presented the assessment made in the CHUV internal medicine department one year after the beginning of the institutional procedure which promotes an open process regarding communication and risk management. The department of internal medicine underlines the importance of feedback to the reporters, ensures the staff of regular follow-up concerning the measures being taken and offers to external reporters such as general practioners the possibility of using this reporting system too.

Gli altri noi : Rom e residenti nella Svizzera italiana : etnografia e mediazione

Cette recherche porte sur les roms (vlach) qui séjournent périodiquement en Suisse italienne, en camping-cars ou en caravanes, pratiquant un semi- nomadisme lié à des motivations principalement économiques, mais également familiales et religieuses. Elle poursuit simultanément deux objectifs. Le premier est lié à un souci de médiation culturelle, qui rejoint les réflexions sur la façon de gérer au mieux les conflits entre les diverses composantes du vivre ensemble. Le second vise à approfondir la connaissance des populations roms concernées (lovara, éurara ou kalderasa, de nationalités italienne, française et espagnole). Les deux objectifs sont évidemment reliés, car comprendre les dynamiques conflictuelles exige la connaissance approfondie des acteurs en interaction. Les relations entre résidents tessinois et roms ont évolué dans le temps, avec des oscillations entre le pôle du refus et celui de l'attraction, entre rejet et reconnaissance, méfiance et confiance. Ces variations historiques renvoient à un fondement commun, à une dynamique des oppositions réciproques. L'analyse anthropologique a fait apparaître le rôle ambivalent du conflit dans la production et la reproduction de la relation d'altérité. L'exclusion des roms fournit à certaines tendances politiques locales l'occasion d'apparaître comme les protecteurs des résidents contre les étrangers ; inversement, l'opposition des roms aux gaiés leur permet de resserrer leur communauté et de prévenir l'assimilation. La médiation culturelle peut espérer gérer cette dynamique relationnelle, certainement pas la faire disparaître. Le modèle intégratif traditionnel de l'État- nation se révèle trop étroit pour accueillir la culture rom. Casser la résistance des roms envers le travail salarié et envers la scolarisation obligatoire, entraver leur semi-nomadisme (qui incite aussi leurs rencontres familiales et religieuses), refuser de reconnaître leur organe de justice interne et leur langue, tout cela ne ferait que concourir à leur disparition culturelle. Les roms sont conscients de ces possibilités, raison pour laquelle ils maintiennent une ambivalence relationnelle avec les ga£és, quitte à apparaître comme des « tsiganes indésirables ». Abstract : This research focuses on the Roma people (Vlach) who periodically stay in Italian Switzerland in caravans or camper vans, practising a semi-nomadic lifestyle - a choice based mainly on economic imperatives but also on familial and religious grounds. This study will address two objectives at the same time. The first involves cultural mediation, and considers the best way to manage the existing conflicts between the cultural components of the social environment. The second aims to increase knowledge of the Roma populations under examination - the Italian, French and Spanish Lovara, Éurara or Kalderasa. The two objectives are clearly linked, as a deeper understanding of the people involved is vital if we are to increase understanding of the dynamics of confrontation. The relationships between the residents of the Ticino area and the Roma people have evolved over time, oscillating in varying degrees between rejection and attraction, confrontation and recognition, suspicion and trust. These variations spring from a common base, a dynamic shaped by mutual opposition. The anthropological analysis highlights the ambivalent role of conflict in the production and reproduction of relations of otherness. Excluding the Roma has given some local politicians the opportunity to position themselves as protectors of residents against foreigners. Inversely, the Roma people's opposition to the Gazé strengthens links within their community and prevents assimilation. Cultural mediation may aspire to manage this relational dynamic, but not abolish it. The traditional integrative model of the nation-state has shown itself to be too restrictive to accommodate the Romani culture. Rejecting the Roma's resistance to salaried work and obligatory schooling, obstructing their semi-nomadic lifestyle (one that also involves family and religious assemblies) and refusing to recognise their traditional courts and mother tongue, all that can only contribute to the dilution of their cultural heritage. The Roma are fully aware of these possibilities, which is why they retain a relational ambivalence in their dealings with the Gazé, at the cost of appearing to be "undesirable gypsies".

Characterization of a MAF1 knockout mouse model

L'ARN polymérase 3 transcrit un petit groupe de gènes fortement exprimés et impliqués dans plusieurs mécanismes moléculaires. Les ARNs de transfert ou ARNt représentent plus ou moins la moitié du transcriptome de l'ARN polymérase 3. Ils sont directement impliqués dans la traduction des protéines en agissant comme transporteurs d'acides aminés qui sont incorporés à la chaîne naissante de polypeptides. Chez des levures cultivées dans un milieu jusqu'à épuisement des nutriments, Maf1 réprime la transcription par l'ARN polymérase 3, favorisant ainsi l'économie énergétique cellulaire. Dans un modèle de cellules de mammifères, MAF1 réprime aussi la transcription de l'ARN polymérase 3 dans des conditions de stress, cependant il n'existe aucune donnée quant à son rôle chez un mammifère vivant. Pendant mon doctorat, j'ai utilisé une souris délétée pour le gène Maf1 afin de connaître les effets de ce gène chez un mammifère. Etonnamment, la souris Maf1-­‐/-­‐ est résistante à l'obésité même si celle-­‐ci est nourrie avec une nourriture riche en matières grasses. Des études moléculaires et de métabolomiques ont montré qu'il existe des cycles futiles de production et dégradation des lipides et des ARNt, ce qui entraîne une augmentation de la dépense énergique et favorise la résistance à l'obésité. En plus de la caractérisation de la souris Maf1-­‐/-­‐, pendant ma thèse j'ai également développé une méthode afin de normaliser les données de ChIP-­‐sequencing. Cette méthode est fondée sur l'utilisation d'un contrôle interne, représenté ici par l'ajout d'une quantité fixe de chromatine provenant d'un organisme différent de celui étudié. La méthode a amélioré considérablement la reproductibilité des valeurs entre réplicas biologiques. Elle a aussi révélé des différences entre échantillons issus de conditions différentes. Une occupation supérieure de l'ARN polymérase 3 sur les gènes Pol 3 chez les souris Maf1 KO entraîne une augmentation du niveau de précurseurs d'ARNt, ayant pour effet probable la saturation de la machinerie de maturation des ARNt. En effet, chez les souris Maf1 KO, le pourcentage d'ARNt modifiés est plus faible que chez les souris type sauvage. Ce déséquilibre entre le niveau de précurseurs et d'ARNt matures entraîne une diminution de la traduction protéique. Ces résultats ont permis d'identifier de nouvelles fonctions pour la protéine MAF1, comme étant une protéine régulatrice à la fois de la transcription mais aussi de la traduction et en étant un cible potentielle au traitement à l'obésité. -- RNA polymerase III (Pol 3) transcribes a small set of highly expressed genes involved in different molecular mechanisms. tRNAs account for almost half of the Pol 3 transcriptome and are involved in translation, bringing a new amino into the nascent polypeptide chain. In yeast, under nutrient deprivation, Maf1 acts for cell energetic economy by repressing Pol 3 transcription. In mammalian cells, MAF1 also represses Pol 3 activity under conditions of serum deprivation or DNA damages but nothing is known about its role in a mammalian organism. During my thesis studies, I used a Maf1 KO mouse model to characterize the effects of Maf1 deletion in a living animal. Surprisingly, the MAF1 KO mouse developed an unexpected phenotype, being resistant to high fat diet-­‐induced obesity and displaying an extended lifespan. Molecular and metabolomics characterizations revealed futile cycles of lipids and tRNAs, which are produced and immediately degraded, which increases energy consumption in the Maf1 KO mouse and probably explains in part the protection to obesity. Additionally to the mouse characterization, I also developed a method to normalize ChIP-­‐seq data, based on the addition of a foreign chromatin to be used as an internal control. The method improved reproducibility between replicates and revealed differences of Pol 3 occupancy between WT and Maf1 KO samples that were not seen without normalization to the internal control. I then established that increased Pol 3 occupancy in the Maf1 KO mouse liver was associated with increased levels of tRNA precursor but not of mature tRNAs, the effective molecules involved in translation. The overproduction of precursor tRNAs associated with the deletion of Maf1 apparently overwhelms the tRNA processing machinery as the Maf1 KO mice have lower levels of fully modified tRNAs. This maturation defect directly impacts on translation efficiency as polysomic fractions and newly synthetized protein levels were reduced in the liver of the Maf1 KO mouse. Altogether, these results indicate new functions for MAF1, a regulator of both transcription and translation as well as a potential target for obesity treatment.

La romanisation en question: vaisselle céramique et processus d'acculturation à la fin de l'âge du fer en Gaule interne.

Fruit d'une thèse de doctorat, cet ouvrage se propose de comparer les rythmes et les modalités de l'acculturation des populations de Gaule interne, de la première moitié du iie s. av. J.-C. au début du ier siècle de notre ère au moyen de l'étude de la céramique fine, dont le répertoire évolue très rapidement pendant la période. Basée sur les données d'une vingtaine de sites urbains (oppida, capitales de cité, vici) répartis en trois aires géographiques (Centre, Est et Centre-Ouest), cette étude propose une présentation céramologique classique, mais aussi des modes d'analyse nouveaux comme le calcul d'un indice de romanisation pour évaluer et comparer le degré d'acculturation des ensembles retenus. Différentes méthodes statistiques, comme des sériations graphiques ou des analyses factorielles des correspondances, sont par ailleurs employées pour mettre en évidence les aspects qualitatifs du phénomène d'acculturation et décomposer son processus en trois niveaux principaux. Illustrés par des tableaux synoptiques et par des cartes, les résultats des calculs d'indices de romanisation permettent d'identifier différents facteurs favorisant de manière évidente la romanisation de la vaisselle dite de table, comme la proximité de la Provincia, une localisation sur un axe majeur (Rhône/Saône, Loire) ou le dynamisme de grands centres d'échanges fréquentés par les mercatores romains (l'oppidum de Bibracte, notamment). Ces traitements statistiques permettent également de mettre en évidence des retards dans l'acculturation de certains peuples qui pourraient s'expliquer par leur hostilité envers Rome. Le phénomène est notamment illustré par les Helvètes, voisins de la Transalpina depuis 120 av. J.-C., dont la vaisselle fine est très peu romanisée avant l'intégration de ce peuple dans l'Empire, puis atteint rapidement après cet événement des niveaux particulièrement élevés. L'auteur propose enfin des réflexions sur la portée réelle des phénomènes observés en termes de romanisation de la vie quotidienne, une mutation technique et stylistique des récipients n'impliquant pas forcément l'adoption de nouvelles pratiques alimentaires.