Infidélité de transcription et carcinogénèse. Analyse bioinformatique et preuves de concept biologiques, Transcription infidelity and carcinogenesis. Bioinformatical analysis and biological proofs of principle

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THÈSE

présentée pour l’obtention du titre de

DOCTEUR INPL

en Procédés Biotechnologiques et Alimentaires



par Marie BRULLIARD




Infidélité de transcription et carcinogénèse.
Analyse bioinformatique et preuves de concept biologiques.

Soutenance publique prévue le 9 Juillet 2009 devant la commission d’examen :

Membres du Jury :

Rapporteurs :
M. François AMALRIC
M. Jérôme CHAILLOUX

Examinateurs :
M. François LAURENT
M. Marc PESCHANSKI
M. Luc MEJEAN (co-directeur de thèse)
M. Bernard BIHAIN (directeur de thèse)

Invités :
Mme Sandrine JACQUENET
Mme Virginie OGIER ABRÉVIATIONS

A adénine,
AA acide aminé,
ADN acide désoxyribonucléique,
ADNc acide désoxyribonucléique complémentaire,
ARN acide ribonucléique,
ARNm acide ribonucléique messager,
ARNpm acide ribonucléique pré-messager,
ARNpol II acide ribonucléique polymérase de type II,
BLAST basic local alignment search tool (outil d’alignement local),
Br base de remplacement,
C cytosine,
CCDS consensus coding sequences (consensus des séquences codantes),
COSMIC catalogue of somatic mutations in cancer (catalogue des mutations somatiques
du cancer),
CP canonical peptide (peptide canonique),
EJC exon junction complex (complexe de jonction exon-exon),
EST expressed sequence tag (étiquette de séquence exprimée),
G guanine,
IT infidélité de transcription,
kb kilo base,
LBE location based estimator (sur-estimateur du nombre de faux-positifs),
NCBI national center of biotechnology information,
NMD non-sense mediated decay (dégradation par l’intermédiaire des non-sens),
TIP transcription infidelity peptide (peptide issu d’un événement d’infidélité de
transcription),
PTC premature termination codon (codon stop prématuré),
SNP single nucleotide polymorphism (polymorphisme d’un nucleotide simple),
T thymine,
TIAB transcription infidelity antibody (anticorps dirigé contre un peptide issu
d’infidélité de transcription),
UTR untranslated region (région non traduite). REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier tout d’abord M. Bernard Bihain, qui a dirigé cette thèse avec beaucoup
d’attention. Merci de m’avoir ouvert les portes de la recherche et de m’en avoir transmis la
passion.
Je remercie M. Luc Méjean, co-directeur de cette thèse, pour la gentillesse qu’il manifeste à
mon égard depuis de nombreuses années.

Je remercie vivement M. François Amalric, qui a fait preuve d’un réel enthousiasme dès les
premières présentations et accompagne ce projet depuis quelques années.
Je remercie également M. Jérôme Chailloux, qui m’a fait découvrir, avec beaucoup de
patience, les joies de la bioinformatique au cours de mon DEA.
Un grand merci à tous les deux d’avoir accepté de juger cette thèse et d’en être les
rapporteurs.
Je remercie M. François Laurent et M. Marc Peschanski de me faire l’honneur de participer à
ce jury.

Je remercie Sandrine Jacquenet et Virginie Ogier de me faire le plaisir de participer à ce jury.
Depuis le début de cette thèse, elles sont toutes deux mes mentors en termes de rigueur
scientifique. Virginie, merci d’avoir permis la conciliation délicate des données
bioinformatiques et biologiques. Sandrine, merci de m’avoir enseigné l’art d’affirmer mes
convictions scientifiques.

Je remercie ensuite les membres de l’équipe bioinformatique et biostatistique de Genclis, à
savoir Philippe Moncuquet, Stéphanie Bolot, Valentin Harter, Olivier Collignon et Pascal
Mangin. Merci pour l’ensemble de leurs travaux ; cette thèse aurait été bien plus longue et
difficile sans l’aide de chacun d’entre eux.
Cette thèse présente des résultats d’études biologiques. N’ayant pas réalisé ces expériences, je
tiens à citer et remercier vivement l’ensemble des personnes y ayant participé :
Benoît Thouvenot et Lionel Bonnard, qui ont réalisé les expériences de biologie
moléculaire aboutissant à la première preuve de concept de ce projet (partie 4.1.2. de
ce manuscrit). Olivier Roitel, Virginie Ogier, Sylvianne Faron et Frances Yen, qui ont réalisé les
tests immunologiques ainsi que la purification de protéines et permis ainsi de valider
une seconde preuve de concept (partie 4.2.2. du manuscrit).
Virginie Ogier, Fabrice Battais, Isabelle Sponne, Marie Barthélémy, Lionel Bonnard,
Sylviane Faron, Delphine Maurice, Christelle Gonnet et Emmanuelle Guernic, qui ont
travaillé à la mise au point des dosages immunologiques nécessaires à l’approche
diagnostique du projet (partie 5.2.2. du manuscrit).
Véronique Notet, qui a mis au point le modèle de cancer du poumon chez la souris,
ouvrant de nouvelles perspectives (partie 5.3.3. du manuscrit).
L’ensemble des résultats présentés dans ce manuscrit représentent peu en termes de nombre
de pages mais énormément en termes de travail, merci à tous.

Je conclurai ces remerciements par une note plus personnelle. Un grand merci à Charlotte et à
mes Grands-parents pour leur soutien inconditionnel, ainsi qu’à mes beaux-parents pour leurs
encouragements. Un merci particulier à mes parents pour m’avoir toujours accompagnée et
encouragée dans mes choix, et pour m’avoir appris très tôt l’importance de l’esprit critique.
Enfin, merci de tout mon cœur à Benoît pour la confiance qu’il me porte.
SOMMAIRE

1 Introduction .....................................................................................10

1.1 Hétérogénéité des cellules cancéreuses.................................................................... 10
1.1.1 Erreurs génétiques ............................................................................................ 10
1.1.2 Erreurs épigénétiques........................................................................................ 12
1.1.2.1 La chromatine.......................................................................................... 12
1.1.2.2 Méthylation de l’ADN ............................................................................ 13

1.2 Mesures à large échelle de l’hétérogénéité des cellules cancéreuses....................... 15
1.2.1 Étude des mutations somatiques....................................................................... 15
1.2.2 Hétérogénéité du transcriptome........................................................................ 15
1.2.2.1 Principe d’une puce à ADN..................................................................... 16
1.2.2.2 Exemple d’avancée liée aux puces à ADN ............................................. 17
1.2.2.3 Limites des puces à ADN........................................................................ 17
1.2.3 Hétérogénéité du protéome............................................................................... 20

1.3 Mécanismes de la transcription................................................................................ 20
1.3.1 Formation de l’ARN prémessager ou ARNpm ................................................ 20
1.3.1.1 Le promoteur ........................................................................................... 20
1.3.1.2 Le complexe d'initiation.......................................................................... 21
1.3.1.3 L'élongation............................................................................................. 21
1.3.1.4 La terminaison......................................................................................... 22