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Impact des modifications chromatiniennes des séquences répétées

Personnes impliquées

  • Judith Lopes, CR INSERM
  • Christophe Escudé, CR CNRS
  • François Loll, IE INSERM
  • Sheldon Decombe, Doctorant MNHN

         

Le centromère, élément crucial pour la transmission fidèle des chromosomes au cours de la mitose et de la méiose, se forme la plupart du temps chez les eucaryotes au niveau de séquences satellites. Néanmoins, ces séquences diffèrent beaucoup d'un organisme à un autre, et il est admis que le centromère est défini non par la séquence de l'ADN mais par la présence d'une marque épigénétique particulière, le variant de l'histone H3 appelé CenpA. Cette marque s'étend sur des régions de quelques centaines de milliers de paire de bases, et est entourée par des régions d’hétérochromatine dites péricentromériques caractérisées par une chromatine compacte contenant plusieurs marques épigénétiques particulières dont la triméthylation sur la Lysine 9 de l’histone H3 (H3K9me3). Le rôle précis de ces marques épigénétiques, en particulier leur influence sur la stabilité et l'organisation des génomes, n'a jusqu'ici pas été systématiquement étudié.

          

Afin d’étudier le rôle de la marque H3K9me3 dans les régions centromériques, des modèles cellulaires humains et murins ont été développés au laboratoire. Nous avons mis au point un système d’ingénierie épigénétique visant à cibler des modifications de l’hétérochromatine dans différents types cellulaires. Ce système permet de forcer le recrutement sur les séquences répétées (péri)centromériques, de protéines TALEs (transcription activator-like effectors) fusionnées à des modificateurs de la chromatine (histones lysines déméthylases). Ces enzymes enlèvent un ou deux groupements méthyl à la marque H3K9me3. Dans la lignée cellulaire murine NIH-3T3, la transfection de la TALE fusionnée à l’histone déméthylase mJMJD2D conduit à une perte de la marque H3K9me3 détectée par immunofluorescence, aux sites de recrutement de la TALE, situés au niveau des péricentromères de tous les chromosomes. Un effet similaire a pu être observé dans des cellules humaines U2OS, en utilisant une TALE qui cible des répétitions présentes sur une seule paire de chromosomes (Figure 2).

Image

Figure 2:
A) Représentation schématique de la TALE ciblant les répétitions centromériques du chromosome 7 humain (d’après Mak et al., Science 2012). L’histone lysine déméthylase hJMJD2B ou la forme inactive (hJMJD2B-H188A) sont fusionnées en C-terminal de la TALE. B) Analyse par immunofluorescence des cellules U2OS, après la transfection des TALEs de fusion. Les TALEs déméthylases sont révélées grâce à un anticorps anti-HA (vert). H3K9me3 est révélé par un anticorps spécifique (rouge). La superposition des deux marquages (merge) montre des foyers verts pour la TALE-hJMJD2B et des foyers jaunes pour la TALE-hJMJD2B-H188A (images zoomées à droite), révélant la perte de H3K9me3 au niveau des foyers de TALE-hJMJD2B. C) Quantification du signal H3K9me3 au niveau des foyers des TALEs déméthylases (WT et inactive) (n= nombre de noyaux analysés).

          

Les conséquences biologiques de cette déméthylation (intégrité et stabilité du centromère, positionnement des nucléosomes, localisation nucléaire, organisation globale du génome) sont actuellement à l'étude.

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