La kinase Cdk8 est impliquée dans la régulation de la transcription. Pourtant, cette protéine est retrouvée sur la chromatine lors de la réplication dans le modèle d'extrait d'œufs de xénope, où la transcription n'est pas active. Mon projet de thèse avait pour but de caractériser les fonctions de Cdk8 sur la chromatine en cours de réplication.Les résultats de ma thèse montrent que Cdk8 est impliquée dans la réplication de l'ADN. Le recrutement de Cdk8 sur la chromatine est concomitant avec le recrutement de certaines protéines du complexe de pré-réplication, bien qu'elle ne soit pas accumulée au niveau des foyers de réplication.Cependant, la déplétion de Cdk8 induit des défauts de réplication de l'ADN.Ces défauts ne sont pas induits par une collision entre le réplisome et la machinerie transcriptionnelle. En effet, l'ARN polymérase II, engagée sur la chromatine mais inactive en condition normale, est moins abondante sur la chromatine en absence de Cdk8.La déplétion de Cdk8 conduit à la diminution du recrutement des complexes de pré-réplication et des complexes de pré-initiation de la réplication. Cette diminution conduit à une baisse du taux de réplication sans activation du checkpoint intra-S. L'ensemble de mes résultats montrent que Cdk8 est nécessaire à une réplication normale de l'ADN. Plusieurs mécanismes semblent être mis en jeu, à savoir, un défaut de recrutement de la machinerie de réplication, l'accumulation de la protéine Adenomatous polyposis coli (APC) sur l'ADN ainsi que des modifications post-traductionnelles des histones. / The Cdk8 kinase is involved intranscriptional regulation.This protein is found on chromatin during DNA replication in xenopus egg extract model when transcription is not active. My PhD project was to characterize Cdk8 functions on chromatin during replication.My results show that Cdk8 is involved in DNA replication.Cdk8 is not found at replication foci , but its recruitment on chromatin occurs at the same time as several components of the pre-replication complex.Moreover, Cdk8 depletion leads to DNA replication defects.These defects are not induced by collision between the replisome and transcriptional regulators (RNA polymerase II and transcription factors). Indeed, RNA polymerase II, which is on chromatin in an inactive form under normal conditions, is less abundant on chromatin in absence of Cdk8.Cdk8 depletion leads to a decrease in pre-replication complexes and pre-initiation complexes recruitment. This decrease induces a reduction in DNA replication rate without activating the intra-S checkpoint.My data show that Cdk8 is necessary for proper DNA replication. It seems that Cdk8 depletion involves several mechanisms : altered replication machinery recruitment, presence of Adenomatous Polyposis Coli (APC) protein on DNA, and post-traductional modifications of histones.

Chez Saccharomyces cerevisiae, la methylation de la lysine 4 de l'histone H3 (H3K4) est catalysée par le complexe à activité methyltransférase Set1, conservé au cours de l'évolution. Durant la méiose, l'absence de Set1 conduit à un retard de démarrage de la phase S, et à un défaut dans la formation des coupures double-brin de l'ADN (CDBs). Nous avons cherché à mieux caractériser ces deux conséquences phénotypiques liées à l'absence de Set1. Nous montrons que le retard de réplication est lié à la perte de méthylation de H3K4 mais qu'il ne résulte pas d'un défaut d'activité des kinases responsables de l'activation des origines de réplication ou de l'activation des voies canoniques de surveillance moléculaire liées aux dommages de l'ADN. L'importante diminution de fréquence de CDB sur la majorité des points chauds chez le mutant set1∆ a été corrélée à l'absence de la marque de H3K4 triméthylée. Nous avons confirmé le role de la méthylation de H3K4 sur la base de la diminution générale de la fréquence des CDBs observée en absence des différentes sous-unités du complexe associé à Set1 (COMPASS) ou chez un mutant exprimant une histone H3 non-méthylable (H3K4R). Pour tester la relation de causalité entre méthylation et CDBs, différentes sous-unités du COMPASS, telles que Set1 et Spp1, ont été fusionnées avec le domaine de fixation à l'ADN de Gal4 pour les cibler vers des régions non méthylées et dépourvues de CDB. Gal4BD-Spp1 stimule fortement la fréquence des CDBs à certains loci, y compris en contexte mutant H3K4R. Ainsi, le ciblage de Spp1 peut etre suffisant pour recruter et/ou activer la machinerie de CDB. / In Saccharomyces cerevisiae, the methylation of the lysine 4 of histone H3 (H3K4) is catalysed by the evolutionary conserved Set1 methyltransferase complex. During meiosis, the absence of Set1 leads to a delay of S-phase onset and to a defect in the formation of double-strand breaks (DSBs). Our work was intended to give some clues about these two phenotypic consequences of Set1 loss. We show that the replication delay is linked to the absence of H3K4 trimethylation but does not result from a defect of the kinases responsible for the activation of replication origins or the activation of the canonical DNA-damage checkpoints. The severe decrease of DSB levels at the majority of recombination hotspots in set1∆ has been correlated with the specific marking of DSB sites by H3K4 trimethylation at some loci. We have confirmed the role of H3K4 methylation by observing a general decrease in DSB frequency similar to that of set1∆ in mutants lacking various subunits of the Set1- associated complex (COMPASS) or expressing a nonmethylatable histone H3 (H3K4R). To test for a causal relationship between H3K4 methylation and DSB formation, we have fused different proteins of the COMPASS, such as Spp1 or Set1, with the DNA binding domain of Gal4, in order to target them to H3K4-unmethylated and DSB-cold regions. Remarkably, Gal4BD-Spp1 strongly stimulates DSB formation in naturally cold DSB regions, even in the H3K4R mutant context. Thus, the specific tethering of Spp1 to a chromosome site is sufficient to recruit and/or activate the DSB machinery.

La complexe protéique Sir (Silent Information Regulator) de la levure bourgeonnante est l’acteur principal dans la formation de l’hétérochromatine, qui provoque l’atténuation de l’expression génique par un mécanisme épigénétique. Le complexe Sir lié à la chromatine maternelle est démonté lors de la réplication génomique et puis réformé sur les deux brins nouvellement répliqué. La dynamique de maintien de Sir sur la chromatine pendant le cycle cellulaire et dans de variables conditions de croissance n’est pas bien comprise. Pour comprendre comment la structure chromatinienne telle que l’hétérochromatine peut être héritée et par conséquent comment les structures épigénétiques sont transmises d’une génération cellulaire à l’autre, nous avons besoin de mesurer la vitesse d’échange des sous-unités du complexe Sir au cours du cycle cellulaire dans différentes conditions de croissance. Nous avons donc utilisé le système RITE qui permet d’échanger deux épitopes attachés à Sir3 (une des sous-unités de Sir) et par la suite mesurer la cinétique de remplacement de Sir3. Nous avons constaté que la Sir3 maternelle est complètement remplacée par la Sir3 nouvellement synthétisées dans les régions télomériques durant le premier cycle cellulaire après la sortie de la phase stationnaire. Nous proposons que cette reprogrammation du complexe hétérochromatique est un mécanisme d’adaptation qui assure l’activation des gènes de réponse au stress par la déstabilisation transitoire de la structure hétérochromatinienne. / The budding yeast SIR complex (Silent Information Regulator) is the principal actor in heterochromatin formation, which causes epigenetically regulated gene silencing phenotypes. The maternal chromatin bound SIR complex is disassembled during replication and then, if heterochromatin is to be restored on both daughter strands, the SIR complex has to be reformed on both strands to pre-replication levels. The dynamics of SIR complex maintenance and re-formation during the cell-cycle and in different growth conditions are however not clear. Understanding exchange rates of SIR subunits during the cell cycle and their distribution pattern to daughter chromatids after replication has important implications for how heterochromatic states may be inherited and therefore how epigenetic states are maintained from one cellular generation to the next. We therefore used the tag switch RITE system to measure genome wide turnover rates of the SIR subunit Sir3 before and after exit from stationary phase and show that maternal Sir3 subunits are completely replaced with newly synthesized Sir3 at subtelomeric regions during the first cell cycle after release from stationary phase. We propose that the observed “reset” of the heterochromatic complex is an adaptive mechanism that ensures the activation of subtelomeric stress response genes by transiently destabilizing heterochromatin structure.

La transcription fidèle d’un gène lors de son activation nécessite l’assemblage d’un ensemble de protéines autour du promoteur. Parmi ces protéines, le complexe TFIIH joue un rôle central et important au travers de ses sous-unités enzymatiques. Des mutations dans les sous-unités XPB, XPD et p8/TTD-A de TFIIH conduisent à trois maladies autosomiques récessives distinctes : xeroderma pigmentosum (XP), parfois associés avec le syndrome de Cockayne (XP/CS) et la trichothiodystrophie (TTD). En étudiant différentes mutations dans ces trois sous unités de TFIIH, nous avons montré que chaque mutation analysée conduit à une dérégulation transcriptionnelle spécifique du gène RARβ2, gène cible des RAR. L’intégrité architecturale et enzymatique de TFIIH conditionne le bon recrutement du complexe TFIIH et également des facteurs de réparation par excision de nucléotides (NER). TFIIH muté perturbe leur recrutement et par conséquence compromet le remodelage de la chromatine médiée par les facteurs NER tels que les modifications post-traductionnelles (PTMs) des histones, l’induction des cassures de l’ADN, la déméthylation de l’ADN et les boucles de chromatine. Par conséquence, en plus de ses activités enzymatiques, TFIIH forme une plate-forme afin de recruter les facteurs NER et orchestres les fonctions connexes de la transcription. Cette pénétrance variable parmi les mutants donne lieu à un gradient de phénotype observé chez les patients TTD, XP ou XP/CS. / Fidelity in transcription of the gene requires assembly of set of proteins around the promoter,upon gene activation. The TFIIH complex is central among these proteins and plays a key role through its enzymatic subunits. Mutations in TFIIH subunits XPB, XPD and p8/TTD-A leads to three distinct autosomal recessive disorders: xeroderma pigmentosum (XP), sometimes associated with Cockayne’s syndrome (XP/CS) and trichothiodystrophy (TTD). By studying the different mutation in these three subunits of TFIIH from mentioned genetic disease models, we have shown that each mutation analyzed led to a specific transcriptional dysregulation of theRAR-target gene RAR 2. The architectural and enzymatic integrity of TFIIH condition the appropriate recruitment of TFIIH complex and further the arrival of the Nucleotide ExcisionRepair (NER) factors. By disturbing their recruitment, mutated TFIIH consequently compromised the chromatin remodeling mediated by NER factors such as histones posttranslational modifications (PTMs), DNA breaks induction, DNA demethylation and genelooping. Hence it can be concluded that in addition to its enzymatic activities, TFIIH provide a platform to recruit the NER factors and orchestrates the related functions in transcription. Such varying penetrance among mutants gives rise to a phenotype gradient as observed in TTD, XPor XP/CS patients.

Le variant d'histone CENP-A est le facteur responsable de la détermination épigéné- tique du centromère. Il permet le recrutement de nombreuses protéines centromériques, et constitue ainsi la brique fondatrice du kinétochore. Il possède un domaine amino-terminal non structuré dont la fonction précise reste encore à élucider, bien qu'il soit déjà établi chez certaines espèces que ce domaine est requis pour le bon fonctionnement du cen- tromère et conséquemment le bon déroulement de la mitose. Nous avons construit des lignées cellulaires humaines exprimant stablement diverses formes mutantes de CENP-A, qui nous ont permis de réaliser des expériences de pseudogénétique en supprimant l'ex- pression de la protéine CENP-A endogène. Nous observons une augmentation drastique du taux de défauts de ségrégation des chromosomes et de cellules plurinucléées dans des cellules exprimant uniquement le domaine globulaire de CENP-A, ce qui est en accord avec les données de la littérature et confirme l'importance du domaine amino-terminal. Un phénotype similaire est observé dans des cellules exprimant une protéine CENP-A entière mais dont le domaine amino-terminal n'est pas phosphorylable. Nos résultats montrent l'implication de la phosphorylation de la sérine de CENP-A dans le bon déroulement de la mitose, et suggèrent que la fonction mitotique du domaine amino-terminal est centrée sur cette seule phosphorylation. / The histone variant CENP-A is the epigenetic factor responsible for centromere deter- mination. It allows the recruitment of a handful of centromeric proteins, and thus acts as the primary foundation for the kinetochore. It comprises an unstructured amino-terminal domain to which no precise function has yet been assigned, although it is established in some species that the mere presence of that domain is required for proper centromere func- tion and thus successful completion of mitosis. We have established several human cell lines stably expressing GFP-tagged CENP-A constructs, allowing us to perform pseudoge- netic experiments by siRNA-mediated silencing of the endogenous CENP-A. Our results show a dramatic increase of mitotic defects and plurinuclear cells when cells express only the globular domain of CENP-A; this is in accordance with the litterature and confirms the importance of the amino-terminal tail. More importantly, a similar increase of mitotic defects is observed when cells express a full-length, but non-phosphatable, CENP-A. Our results show the involvement of the phosphatable serine 7 of CENP-A in the successful completion of mitosis, and may suggest that the role of the whole amino-terminal tail of CENP-A could be reduced to this single phosphorylation event.

L'ADN des cellules eucaryotes est enroulé autour de protéines appelées histones pour former la chromatine. Le niveau de compaction de la chromatine est dynamique. Ceci permet de réguler via l'accessibilité de l'ADN, les processus comme la transcription. Les histones peuvent subir des modifications post traductionnelles comme la méthylation, qui influencent le niveau de compaction de la chromatine. Par exemple, au niveau des promoteurs des gènes, la méthylation sur la lysine 9 de l'histone H3 (H3K9) est associée à la répression transcriptionnelle, tandis que la méthylation sur la lysine 4 (H3K4) est associée a l'activation transcriptionnelle. Ces marques sont mises en place par des histones méthyltransférases et enlevées par des histones déméthylases qui sont spécifiques des résidus méthylés. Ma thèse a porté sur l'étude d'histone déméthylases dans la régulation transcriptionnelle de gènes clé de la prolifération cellulaire, les gènes cibles de E2F et l'ADN ribosomique. Les facteurs E2Fs régulent des gènes comme CCNE et CDC6 impliques dans l'entrée et la progression en phase S. Ces gènes sont activés au début de la phase S. Le contrôle de la transcription de ces gènes est crucial pour un cycle cellulaire normal et leur dérégulation est associée à l'apparition de cancers. La répression et l'activation des gènes cibles de E2F au cours du cycle cellulaire fait intervenir le contrôle de la méthylation des résidus H3K4 et H3K9. Cependant, les histone déméthylases impliquées sont mal connues. Nous avons montré que les histones déméthylases JARID1A et JARID1B, spécifiques de H3K4, régulent la transcription de CCNE et CDC6 en phase S. JARID1A et JARID1B sont recrutées au promoteur de ces gènes. Elles sont importantes pour limiter leur activation lors de la progression en phase S. Cette étude montre pour la première fois l'implication de ces histones déméthylases dans la régulation fine des gènes cibles de E2F au cours du cycle cellulaire. La transcription des gènes ribosomiques ou ADNr par l'ARN Polymérase I (Pol-I) est la première étape de la biogénèse des ribosomes. Elle a lieu dans les nucléoles. Ce processus est étroitement lié à la croissance et la prolifération cellulaire. Une transcription Pol-I accrue et des nucléoles hypertrophiés sont des caractéristiques communes à un grand nombre de cellules cancéreuses. La transcription Pol-I est adaptée à la disponibilité en facteurs de croissance. Ainsi, elle est réprimée lorsque les cellules sont privées en facteurs de croissance et activée en leur présence. Cette réponse est sous le contrôle de cascades de signalisation cellulaire comme la voie Phosphatidyl-Inositol-3-Phosphate (PI3K). Il est connu que des événements dynamiques de méthylation d'histones participent à cette régulation. Cependant, on sait peu de choses sur comment les voies de signalisation régulent ces événements. En collaboration avec l'équipe du Dr. Konstantin Panov, nous avons observé que l'histone déméthylase JMJD2A, spécifique de H3K9, est présente dans les nucléoles de cellules humaines. JMJD2A, via sa capacité à déméthyler H3K9, est requise pour activer la transcription Pol-I en réponse aux facteurs de croissance. Nous montrons également que PI3K régule cette réponse chromatinienne en déclenchant l'accumulation de JMJD2A dans les nucléoles en réponse aux facteurs de croissance. Cette étude indique que la régulation de la localisation subnucléraire de JMJD2A en réponse à la voie PI3K est un des mécanismes par lesquels les cellules adaptent leur capacité de synthèse protéique à la disponibilité de facteurs de croissance. Mes travaux de thèse renforcent notre compréhension des mécanismes impliquant des histones déméthylases dans la régulation de la prolifération cellulaire. Comprendre ces mécanismes est crucial et permettra de cibler ces enzymes dans le traitement des pathologies de la prolifération cellulaire comme le cancer. / In eukaryote nuclei, DNA is wrapped around histone proteins. This structure is called the chromatin. The compaction level of chromatin is highly dynamic. This allows the regulation of gene transcription which requires free access to the DNA. Histone proteins undergo several post translational modifications including methylation that impact chromatin compaction. For example, at genes promoters, methylation on the lysine 9 of histone H3 (H3K9) is associated with chromatin compaction and thereby transcription repression, whereas methylation on histone H3 lysine 4 (H3K4) is associated with transcriptional activation. Histone methylation is set by enzymes called histone methyltransferases and removed by histone demethylases which are specific for methylated residues. During my PhD, I studied the role of histone demethylases in the transcriptional regulation of cell proliferation master genes, E2F-regulated genes and rDNA transcription. E2F transcription factors regulate genes like CCNE or CDC6 involved in entry and progression through S phase. Those genes must be activated at the onset of S phase. The transcriptional control of those genes is crucial for a normal cell cycle, and their deregulation is associated with cancer development. Histone methylation events are involved in the repression and activation of E2F target genes during cell cycle progression. However the histone demethylases involved are still unclear. We have shown that the H3K4-specific histone demethylases JARID1A and JARID1B are involved in the fine-tuning of CCNE and CDC6 transcription during S phase. JARID1A and JARID1B are recruited on the promoter of those genes and help limiting their activation at the beginning of S phase. This study shows for the first time the role of those histone demethylases in the fine tuned regulation of E2F targets genes during S phase. Ribosomal DNA (rDNA) transcription is the first step of ribosome biogenesis. rDNA is transcribed in the nucleolus by RNA polymerase I (Pol-I). Pol-I transcription is tightly linked to cell growth and proliferation. High levels of Pol-I transcription along with hypertrophied nucleoli is a hallmark of several cancers cells. Pol-I transcription must be regulated according to the availability of growth factors. It is repressed when the cells are deprived of growth factors and activated when growth factors are available. This regulation is under the control of cellular signaling pathways including the Phosphatidyl-Inositol-3-Kinase (PI3K) pathway. Histone methylation events are known to play a role in this regulation. However little is known about how the cell signaling pathways modulate the chromatin response in this process. In collaboration with the team of Dr. Konstantin Panov, we observed that the H3K9-specific histone demethylase JMJD2A is present in the nucleoli of human cells. We showed that JMJD2A, through its ability to demethylate H3K9, is required for the activation of Pol-I transcription in response to growth factors. We further show that PI3K regulate this chromatin response by triggering accumulation of JMJD2A in the nucleoli in response to growth factors. This study demonstrates a yet unknown role for JMJD2A in Pol-I transcription and suggests that the control of JMJD2A localization by the PI3K pathway is a crucial mechanism by which cells adapt protein synthesis to the availability of growth factors. My PhD work helps strengthening our understanding of the mechanisms that involve histone demethylases in the regulation of cell proliferation genes. Understanding those mechanisms is crucial as it might help targeting those enzymes for the treatment of cell proliferation-associated diseases like cancer.

Au cours de la spermiogenèse, une réorganisation très importante de la chromatine se produit : la quasi-totalité des histones sont progressivement enlevées et remplacées par des protéines de transition puis par des protamines. Mon travail de thèse a alors consister à caractériser l'organisation finale de cette chromatine dans les spermatozoïdes ainsi que les mécanismes mis en jeu. Nos résultats montrent pour la première fois l'existence, dans les spermatides condensées de souris, de structures nucléoprotéiques contenant l'histone testiculaire TH2B ainsi que de nouveaux variants d'histones identifiés au laboratoire. De plus, ces structures organisent de manière préférentielle l'hétérochromatine péricentromérique de ces cellules. Cette réorganisation impliquerait la protéine chaperonne NAP1L4, qui pourrait être ciblée sur la chromatine en interagissant avec les queues N-terminales des histones H3. D'autres régions particulières du génome pourraient être la cible de la réorganisation différentielle de la chromatine par ces structures, permettant de les différencier du reste du génome et constituant ainsi le support d'une information épigénétique mâle transmise lors de la fécondation. L'analyse des protéines présentes dans les cellules germinales nous a également permis d'identifier deux autres protéines, HMGB4 et FYTTD1, qui ne semblent pas impliqués dans le processus de réorganisation de la chromatine dans les stades tardifs de la spermiogénèse. Néanmoins, le rôle potentiel de FYTTD1 dans le phénomène de maturation des ARN, ces derniers pouvant être un autre support de l'information épigénétique, pourrait s'avérer être un nouveau champ d'investigations très intéressant.

Notre laboratoire s'intéresse aux mécanismes impliqués dans la régulation de l'expression génique et plus particulièrement au rôle de la chromatine dans cette régulation. En effet, chez les eucaryotes l'ADN est compactée autour de protéines appelées histones créant ainsi des nucléosomes lesquels forment une structure plus complexe, la chromatine. Cette dernière est une barrière aux processus cellulaires touchant l'ADN dont la transcription. La compréhension de la régulation de la structure de la chromatine est essentielle pour saisir les variations de l'expression génique. Mon projet de doctorat a porté sur l'étude de la régulation des gènes cibles du récepteur aryl hydrocarbone (AhR), CYP1A1 et CYP1B1, et plus particulièrement sur le rôle du variant d'histone H2A.Z dans l'expression de ces gènes. AhR est un senseur moléculaire auquel va [i.e. vont] se lier de nombreux polluants appartenant principalement à ces deux grandes familles : les hydrocarbones aromatiques halogènes (HAH) et les hydrocarbones aromatiques polycycliques (PAH). En réponse à la liaison de ces polluants, AhR va induire l'expression de ses gènes cibles. CYP1A1 et CYP1B1 sont impliquées dans le métabolisme de l'estradiol (E2) en 2hydroxyestradiol et 4-hydroxyestradiol respectivement. Il a été proposé qu'une diminution du ratio CYP1A1/CYP1B1 soit importante pour l'initiation du cancer du sein. Au cours de mon doctorat, j'ai pu mettre en évidence un rôle du variant H2A.Z dans la régulation de l'expression de CYP1A1 et CYP1B1. J'ai aussi pu montrer que le statut de ER[alpha] déterminait l'importance de H2A.Z lors de l'induction de CYP1A1. De plus, nous avons observé que la déplétion de H2A.Z induit une augmentation de la méthylation de l'ADN au promoteur de CYP1A1. En parallèle, nous avons confirmé que ER[alpha] réprime spécifiquement l'induction de CYP1A1 sans affecter celle de CYP1B1. Nos résultats montrent qu'en présence de TCDD et d'E2, ER[alpha] et DNMT3B sont recrutés au promoteur de CYP1A1, ce qui conduit à une augmentation de la méthylation du promoteur de CYP1A1 et conséquemment à une diminution de son induction. AhR possède de nombreux ligands d'origine très variée qui peuvent être aussi bien toxiques que bénéfiques. Nous avons choisi de comparer deux de ces ligands : le TCDD et le DIM. Au cours de ces travaux, nous avons montré que le DIM utilisé à forte concentration (>50[mu]M) induit les gènes cibles de AhR (CYP1A1 et CYP1B1) mais aussi un arrêt de la croissance et la mort des cellules. À l'opposé, le traitement avec des concentrations plus faible [i.e. faibles] de DIM (10[mu]M) induit principalement les gènes cibles de ER[alpha] (TFF1 et GREB1) et la prolifération des cellules. Nous avons aussi montré que l'activation de ER[alpha] par le DIM est due à l'action de la protéine kinase A (PKA). En effet, l'inhibition de la PKA ainsi que la déplétion de ER[alpha] abolissent les effets du DIM sur l'expression de GREB1 et CYPIA1 ainsi que sur la prolifération cellulaire. En conclusion, nous avons dans un premier temps mis en évidence le rôle de deux protéines, DNMT3B et H2A.Z, dans la régulation de CYP1A1 dans les cellules MCF7. Nous avons ainsi découvert un nouveau corépresseur partenaire de ER[alpha] en DNMT3B et nous avons proposé une nouvelle façon pour ER[alpha] de promouvoir la carcinogenèse en dérégulant le ratio CYP1A1/CYP1B1. Dans un deuxième temps, nous avons montré que la concentration de DIM utilisée dans les expériences peut conduire à des résultats diamétralement opposés sur la croissance cellulaire.

Les complexes histones méthyltransférases SET1, hautement conservés de la levure aux mammifères, sont ciblés aux régions promotrices par la protéine CFP1/CXXC, résultant en l’implémentation de la méthylation de la lysine 4 de l’histone H3 (H3K4me), modification post-traductionnelle influençant l’expression des gènes selon le contexte chromatinien. La présence de plusieurs complexes SET1 distincts dans différents systèmes modèles eucaryotes a compliqué l’étude de leurs fonctions dans un contexte développemental. Caenorhabditis elegans contient une seule protéine homologue de SET1, SET-2, et d’uniques homologues des autres sous-unités du complexe, RBBP5, ASH2, WDR5, DPY30 et CFP1. Cependant, la composition biochimique du complexe n’a pas été décrite. En couplant des expériences de co-immunoprécipitation avec des analyses de spectrométrie de masse, j’ai identifié le complexe SET-2/SET1 dans les embryons de C. elegans. D’autre part, j’ai montré que le complexe SET-2/SET1 co-immunoprécipite aussi un autre complexe conservé modifiant la chromatine et j’ai mis en évidence les interactions mises en jeu entre ces deux complexes. Mon analyse génétique a démontré que les mutants de perte de fonction des sous-unités des deux complexes partagent des phénotypes communs, en cohérence avec des fonctions développementales communes. Le laboratoire a également entrepris des expériences de transcriptomique et d’immunoprécipitation de la chromatine montrant un nouveau rôle de CFP-1 dans le recrutement de ce complexe au niveau de sites spécifiques de la chromatine. / The highly conserved SET1 family complexes are targeted by CFP1/CXXC protein to promoter regions through multivalent interactions to implement methylation of histone H3 Ly4 (H3K4me), a modification that correlates with gene expression depending on the chromatin context. The presence of distinct SET1 complexes in multiple eukaryotic model systems has hampered studies aimed at identifying the complete array of functions of SET1/MLL regulatory networks in a developmental context. Caenorhabditis elegans contains one SET1 protein, SET-2, one MLL-like protein, SET-16, and single homologs of RBBP5, ASH2, WDR5, DPY30 and CFP1. The biochemical composition of the complex however, has not been described. Through the use of co-immunoprecipitation coupled to mass spectrometry-based proteomics, I identified the SET-2/SET1 complex in C. elegans embryos. Most importantly, I showed that the SET-2/SET1 complex also co-immunoprecipitates another conserved chromatin-modifying complex and I highlighted the interactions involved between these two complexes. My genetic analysis revealed that loss of function mutants of the two complex subunits share common phenotypes, consistent with common developmental functions. The laboratory has also undertaken transcriptomic and chromatin immunoprecipitation experiments showing that CFP-1 has a role in the binding of this complex at specific chromatin regions.

Les oligodendrocytes (OLs) sont les cellules myélinisantes du système nerveux central, s’enroulant autour des axones et permettant la conduction saltatoire du potentiel d’action. Dans la Sclérose en Plaques, des gaines de myélines sont détruites et l’efficacité de la remyélinisation par les précurseurs d’oligodendrocytes (OPCs) diminue avec la progression de la maladie. Une meilleure compréhension du mécanisme qui contrôle la génération des OPCs et leur différentiation est donc essentielle pour développer des thérapies efficaces de remyélinisation. L’oligodendrogenèse, qui comprend les étapes de génération des OPCs, de différenciation et de maturation des OLs, est un processus contrôlé par des facteurs de transcription spécifiques incluant Ascl1, Olig2 and Sox10 mais le mécanisme impliqué est encore peu connu. Sachant que les facteurs du remodelage de la chromatine sont des régulateurs nécessaires à la formation de la boucle promoter-enhancer permettant l’initiation de la transcription, nous nous sommes focalisé sur Chd7 (Chromodomain-Helicase-DNA-Binding 7), un membre de la famille de protéine CHD. Dans une première étude, nous avons montré que Chd7 est hautement enrichi dans le lignage oligodendroglial avec un pic d’expression pendant la différenciation des OLs. Nous avons également montré que la délétion conditionnelle de Chd7 diminuait la différentiation des OLs pendant la (re)myélinisation. Dans un seconde étude, nous avons utilisé des techniques de génomique sur les OPCs purifiés pour étudier la régulation par Chd7 de gènes impliqués dans la différenciation, la survie et la prolifération des OPCs. Dans ce but, nous avons générer des délétions inductible de Chd7 spécifiquement dans les OPCs (Chd7iKO) et nous avons analysé le transcriptome (RNA-seq) d’OPCs purifiés à partir de cerveaux de souris P7 comparé à des contrôles. Nous avons trouvé que Chd7 activait l’expression des gènes impliqué dans la différenciation des OPCs et la myélinisation et inhibait l’apoptose, sans montré de défaut de prolifération. Pour aller plus loin, nous avons étudié Chd8, un paralogue de Chd7, et nous avons montré qu’il est exprimé dans le lignage oligodendrocytaire avec un pic d’expression dans les OL en différenciation, similairement à Chd7. Les données de fixation (ChIP-seq) de Chd7 et Chd8 indiquent que ces deux facteurs du remodelage de la chromatine se fixent sur des gènes communs reliés au processus de différenciation, de survie et de prolifération des OPCs. Intégrant ces données avec celles de facteurs transcriptionnels clés dans l’oligodendrogenèse (Olig2, Ascl1 et Sox10), nous avons construit un modèle de la régulation de l’expression de gènes contrôlés dans le temps et impliqué dans chacune des étapes de la différenciation des oligodendrocytes. / Oligodendrocytes (OLs) are myelin-forming cells of the central nervous system wrapping axons and allowing the saltatory conduction of action potentials. In Multiple sclerosis (MS), myelin sheath is destroyed and effective remyelination by oligodendrocyte precursor cells (OPCs) diminishes with disease progression. Therefore, a better understanding of the mechanisms controlling OPC generation and differentiation is essential to develop efficient remyelinating therapies. Oligodendrogenesis, involving the steps of OPC generation, OPC differentiation and maturation of OLs, is a process controlled by specific transcription factors including Ascl1, Olig2 and Sox10 but the mechanisms involved are poorly understood. As it is known that chromatin remodelers are regulatory factors necessary in the formation of the promoter-enhancer loop prior to transcription, we focused our study on Chd7 (Chromodomain-Helicase-DNA-Binding 7), a member of the CHD protein family. In a first study, we showed that Chd7 is highly enriched in the oligodendroglial lineage cells with a peak of expression during OL differentiation and that Chd7 OPC-conditional deletion impairs OL differentiation during (re)myelination. In a second study, we used unbiased genome wide technics in purified OPCs to study Chd7 regulation of genes involved in OPC differentiation, proliferation and survival. To this aim, we have generated OPC-specific inducible Chd7 knock-out (Chd7-iKO) and analyse the transcriptome (RNA-seq) of purified OPCs from P7 mouse cortices compared to control littermates. We found that Chd7 promote the expression genes involved in OPC differentiation and myelination and inhibits apoptosis, without affecting OPC proliferation. Furthermore, we investigated Chd8, a paralog of Chd7, showing that it is expressed in the oligodendroglial lineage with a peak of expression in differentiating oligodendrocytes, similar to Chd7. Genome wide binding (ChIP-seq) profiling for Chd7 and Chd8 indicate that these two chromatin remodelers bind to common genes related to OPC differentiation, survival and proliferation. Integrating these datasets with other key transcriptional regulators of oligodendrogenesis (Olig2, Ascl1 & Sox10), we have built a model accounting for the time-controlled regulate expression of genes involved in each step of OL differentiation.