Etude de la dynamique d'activation de la transcription des gènes par l'ARN Polymerase2

The precise spatial and temporal control of gene expression is an essential aspect of life. Every living organism, wether bacterial or eukaryotic, unicellular or pluricellular, requires that the genes encoded by its DNA be transcribed at the right time and according to the requirements imposed by its environment. Failure to do so can lead to dangerous situations, ranging from cell death to tumourigenesis, and including aberrant response, such as diabetes. Transcription, the first step of gene expression, has been studied in a great variety of ways, and the scientific community has accumulated vast knowledge on the particularly complex mechanisms involved. The controls and dynamics of these processes have both been studied in vitro and in vivo; however, many questions remain, notably when it comes to control of transcriptional activation. This document recapitulates my work during these last 4 years in the field of transcriptional dynamics. I have opted for an approach based almost exclusively on advanced fluorescence microscopy techniques. The reason for this choice is that microscopy gives us a very powerful temporal resolution of cellular processes. It is now the preferred way for the investigation of in vivo dynamics. The use of microscopy also allows the experimentator to study cells from a same sample individually, thereby avoiding so called " averaging bias " inherent to other sample based methods. This work describes the methodologies that have been developed during these past 4 years, the results these new techniques have yielded, and the questions and prospects that they in turn lead to.Un des aspects essentiels du vivant est la capacité de controler spatialement et temporellement l'expression génétique, et ce d'une façon très précise. La portion transcrite du génôme de chaque être vivant varie continuellement en fonction du temps, mais est également dictée par l'environnement de la cellule, qu'elle soit d'organisme unicellulaire, pluricellulaire, prokaryote ou eukaryote. Un défaut dans le contrôle de la transcription peut avoir des conséquences particulièrement dangereuses, allant de la mort cellulaire à la prolifération non contrôlée, en passant par les cas de réponses inadaptées à un signal environnant, par exemple certains diabètes. La transcription est la première étape de l'expression génétique. A ce titre ce processus a été fortement étudié, sous de très nombreux aspects. Notamment, la dynamique et le contrôle de la transcription a été l'objet de nombreuses recherches in vitro et in vivo. Cependant, de très nombreuses questions demeurent, en particulier en ce qui concerne le contrôle dynamique de l'activation de la transcription. Cette thèse récapitule mes 4 dernières années de travail dans ce domaine. Nous avons choisi de mener une étude de la transcription axée quasi-exclusivement sur des techniques de pointe en microscopie à fluorescence. En effet, la microscopie offre la possibilité d'étudier in vivo un phénomène avec une résolution temporelle inaccessible par d'autres moyens. Par ailleurs, la microscopie permet également de franchir la barrière du " biais de moyenne " qui existe lorsque l'on étudie un échantillon. Cela devient possible tout simplement parce que la microscopie permet d'étudier chaque cellule d'un même échantillon de façon indépendante, permettant ainsi d'étudier les disparités au sein même d'un éhantillon, et notamment d'observer des phénomènes exceptionnels qui seraient passés inaperçus avec des methodes biochimiques. Cette thèse decrit les methodologies qui ont été développées durant ces 4 dernières années, les résultats que ces nouvelles techniques nous ont permis d'obtenir, et discutera des questions et des possibilités soulevées par ces résultat