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Contrairement aux maladies génétiques mendéliennes, qui dépendent d’un seul gène causal, les traits quantitatifs complexes sont des caractéristiques mesurables d’organismes vivants, qui résultent de l’interaction entre plusieurs gènes et les facteurs environnementaux. La génomique fonctionnelle nous a permis d’identifier de nombreux locus génétiques liés aux caractères complexes, qui sont appelés «locus de traits quantitatifs» (QTL). Cependant, de telles études ne permettent pas une caractérisation précise de l'architecture génétique des traits complexes. Plus récemment, il est devenu possible d’identifier des locus génétiques associés aux niveaux d'expression de gènes, appelés«locus de traits quantitatifs d’expression» (eQTLs). Dans de tels cas, les variants génétiques peuvent affecter l'expression soit des gènes qui se situent dans leur voisinage (cis-eQTLs), soit de ceux qui résident plus loin (trans-eQTLs). Dans des cas particuliers, un même locus peut affecter l’expression de plusieurs gènes situés dans différents chromosomes, formant ce qu’on appelle des ‘trans-eQTLs hotspots’. Ceux-ci peuvent avoir d’importants intérêts biologiques, car ils sont généralement enrichis en gènes fonctionnellement apparentés qui peuvent influencer le même trait phénotypique. Dans cette thèse, en analysant l'expression des gènes dans des échantillons de cœurs obtenus à partir d'un panel de souches consanguines recombinantes de souris AxB / BxA, nous avons détecté un QTL lié en trans- à l'expression de 190 transcrits, dont la majorité est connue pour être sensible aux interférons de type I. Le même locus correspondait également à celui d'un cis-eQTL pour le gène Ypel5, ce qui suggère que ce dernier peut être un régulateur commun des gènes trans-eQTL. Donc, le but principale de cette thèse fut de valider biologiquement le rôle du gène cis-eQTL dans la régulation du ‘trans-eQTLs hotspots’. Les travaux présentés dans cette thèse ont montrés que la réduction de l'expression de Ypel5 dans des macrophages de souris a stimulée l'expression de plusieurs gènes qui appartiennent au ‘trans-eQTL hotspot’, et ce d’une manière dépendante d’IFNB1. Le knockdown de YPEL5 a également augmenté l’induction d’IFNB1 dans les cellules humaines HEK293T. Lorsque ces dernières ont été soumis à des stimuli qui activent les kinases TBK1 / IKBKE, nous avons détecté des interactions fonctionnelles de YPEL5 avec l'activité de ces kinases, ainsi que des interactions physiques avec IKBKE. Nos résultats préliminaires (présentés dans le chapitre3) suggèrent aussi l’implication de YPEL5 dans la régulation du cycle cellulaire et /ou de la sénescence. En conclusion, nous sommes parmi les premiers groupes à fournir des preuves biologiques montrant le rôle d'un gène cis-eQTL en tant que régulateur commun de gènes appartenant à un ‘hotspot de trans-eQTL’. La validation biologique des analyses génomiques a ainsi permis de découvrir Ypel5 comme un nouveau régulateur négatif de la réponse antivirale innée qui agit (au moins en partie) au niveau des kinases TBK1 / IKBKE., Unlike Mendelian genetic diseases, which depend on a single causal gene, complex quantitative traits are measurable characteristics of living organisms, which result from the interaction between several genes and environmental factors. Functional genomics has allowed us to identify many genetic loci linked to complex traits, which are called "quantitative trait loci" (QTL). However, such studies do not allow an accurate characterization of the genetic architecture of complex traits. More recently, it has become possible to identify genetic loci associated with gene expression levels, called "expression quantitative trait locus" (eQTLs). In such cases, the genetic variants can affect the expression of genes that are either located in their vicinity (cis-eQTLs) or that reside further away (trans-eQTLs). In particular cases, the same locus can affect the expression of several genes located on different chromosomes, forming so-called ‘trans-eQTLs hotspots’. These may have important biological interests, as they are generally enriched in functionally related genes, which may influence the same phenotypic trait. In this thesis, by analyzing the expression of genes in hearts from a panel of AxB / BxA mouse recombinant inbred strains, we detected a QTL linked in trans- to the expression of 190 transcripts, the majority of which are known to be sensitive to type I interferon. The same locus also corresponded to that of a cis-eQTL for the Ypel5 gene, suggesting that it could be a common regulator of the trans-eQTL genes. Therefore, the main purpose of this thesis was to biologically validate the role of the cis-eQTL gene in the regulation of the ‘trans-eQTL hotspot’. The work presented in this thesis showed that the silencing of Ypel5 expression in mouse macrophages stimulated the expression of several genes that belong to the ‘trans-eQTL hotspot’ in an IFNB1-dependent manner. YPEL5 knockdown also increased IFNB1 induction in human HEK293T cells. When the latter were subjected to stimuli that activate the TBK1/IKBKE kinases, we detected functional interactions of YPEL5 with the activity of these kinases and physical interactions with IKBKE. Our preliminary results (presented in Chapter 3) suggest also the involvement of YPEL5 in the regulation of cell cycle progression and / or senescence. In conclusion, we are among the first groups to provide biological evidence showing the role of a cis-eQTL gene as a common regulator of genes belonging to a ‘trans-eQTL hotspot’. The biological validation of genomic analysis thus revealed Ypel5 as a new negative regulator of the innate antiviral response that acts (at least in part) at the level of the TBK1 / IKBKE kinases.

L’inflammation est un procédé complexe qui vise l’élimination de l’agent causal de dommages tissulaires en vue de faciliter la réparation du tissu affecté. La persistance de l’agent causal ou l’incapacité à résoudre l’inflammation mène à un dérèglement homéostatique chronique qui peut avoir une incidence sur la morbidité et la mortalité. L’athérosclérose est une condition inflammatoire chronique des vaisseaux sanguins dont l’origine est multifactorielle. L’hypertension et l’état infectieux représentent respectivement des facteurs de risque classiques et émergents du développement de cette maladie. Les fondements initiaux de l’inflammation font intervenir l’immunité innée, la première ligne de défense dont disposent les cellules pour répondre à un signal de danger. Le but de cette thèse est d’examiner le rôle pro-inflammatoire d’une famille de kinases essentielles à l’immunité innée, soit celle des kinases de IkappaB (IKK) et des kinases IKK-related. Les kinases IKKalpha et IKKbeta forment le complexe IKK avec la molécule adaptatrice NEMO/IKKgamma. Ce complexe est chargé d’effectuer la phosphorylation de l’inhibiteur de NF-kappaB, IkappaBalpha, ce qui mène à sa dégradation et à la libération du facteur de transcription NF-kappaB. Nous montrons que le peptide vasoactif angiotensine II (AngII) induit l’activité phosphotransférase d’IKKbeta dans les VSMC par immunoprécipitation de NEMO puis essai kinase in vitro. Grâce à une approche ARN interférence (ARNi) dirigée contre IKK, nous montrons que cette kinase est responsable de la phosphorylation de p65/RelA. Nous montrons que le mécanisme d’induction de NF-kappaB par l’AngII est atypique, puisqu’il ne module pas IkappaBalpha, et montrons à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques que l’activation de p65 est indépendante des voies MEK-ERK-RSK, PI3K et de la transactivation du récepteur de l’EGF. Les kinases IKK-related Tank-binding kinase 1 (TBK1) et IKK-i sont quant à elles principalement activées suite à une infection bactérienne ou virale. Ces kinases phosphorylent directement le facteur de transcription interferon regulatory factor (IRF)-3. Nous montrons que le cytomégalovirus humain, un pathogène associé à l’athérosclérose, a la capacité d’induire l’activation de TBK1 dans les VSMC. L’usage d’ARNi dirigé contre TBK1 et IKKi montre que les 2 kinases sont impliquées dans l’activation d’IRF-3. De plus, nous montrons à l’aide d’une lignée de VSMC exprimant une version dominante négative d’IRF-3 que ce dernier est essentiel à la synthèse des chimiokines RANTES et IP-10, tel qu’analysé par RT-PCR. Par ailleurs, il a récemment été montré que les kinases IKK-related étaient étroitement liées à la transformation oncogénique, et que TBK1 était pro-angiogénique. Or, l’angiogenèse est le plus souvent modulée par la réponse hypoxique qui est d’ailleurs commune à la majorité des processus inflammatoires. Le facteur de transcription hypoxia inducible factor (HIF)-1 module l’angiogenèse, l’inflammation et la survie cellulaire. Nous montrons à l’aide de cellules Tbk1 et Ikbke -/- et d’une approche lentivirale que TBK1 est spécifiquement impliquée dans l’induction traductionnelle de HIF-1alpha en condition de stress hypoxique. L’expression de TBK1 est induite sous ces conditions, et cette kinase module la phosphorylation de ERK, RSK, Akt et TSC1. Les résultats originaux présentés dans cette thèse montrent donc que les kinases IKK et IKK-related exercent leurs actions pro-inflammatoires par des mécanismes distincts., Inflammation is a complex process that allows elimination of tissular damaging agents and thus facilitates wound repair. Persistance of a damaging agent or the incapacity to resolve the inflammatory state leads to chronic homeostatic deregulation with putative incidence on morbidity and mortality. Atherosclerosis is an inflammatory state of blood vessels which origins are multifactorial. Hypertension and the infectious state represent classical and emerging factors of atherosclerosis development, respectively. The innate immune response takes place in the initial steps of inflammation, and represents the first cellular line of defense against danger signals. The goal of this thesis is to examine the pro-inflammatory roles of the IkB kinases (IKK) and the IKK-related kinases, which are essential innate immune response protein kinases. IKKalpha and IKKbeta form, together with NEMO/IKKgamma, the IKK complex. This complex is responsible of the phosphorylation of the inhibitor of NF-kappaB, IkappaBalpha, a process that leads to its degradation and NF-kappaB release. By immunoprecipitation of NEMO and assessment of the IKK complex activity in vitro, we show that the vasoactive peptide angiotensin II (AngII) induces IKKbeta phosphotransferase activity in vascular smooth muscle cells (VSMC). The use of RNA interference (RNAi) against IKKbeta reveals that this kinase is responsible for p65/RelA phosphorylation. AngII modulation of NF-kappaB is atypical since it does not modulate IkappaB. Moreover, the use of pharmacological inhibitors shows that p65 induction is independent of both MEK-ERK-RSK and PI3K pathways, and that it does not involve EGF receptor transactivation. IKK-related kinases Tank-binding kinase 1 (TBK1) and IKK-i are known to be induced by bacterial and viral infections. These kinases are able to phosphorylate directly interferon regulatory factor (IRF)-3 transcription factor. Human cytomegalovirus (HCMV) seropositivity was shown to be linked to atherosclerosis development. We show that TBK1 activity is induced in HCMV-infected VSMC. RNAi directed against TBK1 and IKK-i reveals that both kinases are required for IRF-3 activation. The use of a VSMC line that express a dominant negative version if IRF-3 shows that this transcription factor is involved in the induction of RANTES and IP-10 chemokines, as assessed by RT-PCR. In addition, IKK-related kinases were recently shown to be implicated in oncogenic transformation. TBK1 was also shown to be pro-angiogenic. Angiogenesis is known to be regulated by the hypoxic response, a common condition of inflammatory processes. Hypoxia-inducible factor (HIF)-1 is a transcription factor that modulates angiogenesis, inflammation and cell survival. We show with the use of Tbk1 and Ikbke -/- cells combined with the use of a lentiviral approach that TBK1 is specifically involved in HIF-1alpha translational induction under hypoxic stress. We also show that TBK1 expression is enhanced under theses conditions, and that this kinase modulates the phosphorylation of ERK, RSK, Akt and TSC1. In conclusion, the results presented in this thesis show that the IKK and IKK-related kinases are both pro-inflammatory, and exert their actions by distinct mechanisms.

Adenoviruses enter host cells by endocytosis and then escape from the endosomal compartment by lysing the endosomal membrane, thereby preventing its degradation via lysosomes. However, damaged membranes are recognized as danger signals by the cell intrinsic immune system and trigger an antiviral response, such as expression of interferon (IFN). In our experimental conditions we have shown that adenovirus infection does not induce the expression of IFNβ. On the contrary, our data suggest that the virus appears to inhibit the IFNβ response. However, adenovirus entry activates TBK1 (Tank Binding Kinase 1), which is a key kinase of the IFN pathway but is also involved in the regulation of autophagy, a cellular degradation pathway. Our laboratory previously showed that autophagy is activated upon rupture of the endosomal membrane during adenovirus entry. We therefore studied the activation mechanism and the role of TBK1 during adenovirus infection. Our results show that virus-induced endosomal membrane rupture is required for activation of TBK1 and that this kinase is specifically recruited at membrane damage sites. In addition, we show that TBK1 is involved in the activation of autophagy induced by adenovirus. TBK1 activation is independent of NDP52 and other conventional autophagic adapters, which is in contrast to membrane damaging bacteria. Thus, autophagy targeting membrane penetrating adenoviruses differs from the one induced by bacteria. In summary our work shows that adenovirus is able to control the IFN response and that membrane rupture induced by adenoviruses activates TBK1 and autophagy by a novel mechanism. In contrast our data suggest a conserved role for TBK1 in driving selective autophagy against invading pathogens.; L’Adénovirus (AdV) entre dans la cellule hôte par endocytose puis s’échappe de l’endosome en lysant la membrane de ces vésicules, empêchant ainsi sa dégradation via les lysosomes. Or, les membranes endommagées sont reconnues comme des signaux de danger par le système immunitaire et peuvent déclencher une réponse antivirale, telle que l’expression d’interféron (IFN). Dans nos conditions expérimentales, nous avons montré que l’infection par l’AdV n’induit pas l’expression d’IFNβ et qu’au contraire, le virus semble inhiber cette réponse. En revanche, l’entrée du virus active TBK1 (Tank Binding Kinase 1) qui est une kinase clef de la voie IFN mais qui est également impliquée dans la régulation de l’autophagie, une voie de dégradation cellulaire. Notre laboratoire a précédemment montré que l’autophagie est activée lors de l’entrée de l’AdV, par la rupture de la membrane endosomale. Nous avons donc étudié le mécanisme d’activation et le rôle de TBK1 lors de l’infection par l’AdV. Nos résultats montrent que la rupture de la membrane endosomale induite par le virus est nécessaire pour l’activation de TBK1 et que cette kinase est recrutée spécifiquement sur les sites de dommage membranaire. De plus, nous avons montré que TBK1 est impliqué dans l’activation de l’autophagie induite par l’AdV. Cependant, contrairement à ce qui est décrit pour l’autophagie dirigée contre les bactéries, cette activation de TBK1 est indépendante de NDP52 et d’autres adaptateurs conventionnels de l’autophagie. En résumé, nos travaux montrent que l’AdV est capable de contrôler la réponse IFN et que les ruptures de membrane induites par le virus activent TBK1 et l’autophagie par un nouveau mécanisme. Nos données suggèrent un rôle conservé de TBK1 dans l’activation de l’autophagie sélective contre les agents pathogènes.