Durant ces dernières décennies, la fertilité masculine est en constante diminution à l’échelle mondiale. Même si les facteurs environnementaux ont une part de responsabilité indéniable, il n’en reste pas moins que les altérations génétiques mais également épigénétiques semblent aussi largement impliquées. La compréhension des mécanismes épigénétiques qui régulent la fertilité masculine est récente mais essentielle pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques. Dans ce contexte, l’objectif de mes travaux de thèse s’est focalisé sur l’étude du rôle du variant d’histone H3.3 dans la spermatogenèse. H3.3 possède la capacité de remplacer l’histone canonique H3 dans la chromatine modifiant ainsi les propriétés épigénétiques de cette dernière. H3.3 est nécessaire à la spermatogenèse mais son rôle reste à élucider. Grace à plusieurs modèles murins, mes travaux de thèse ont montré que la forme H3.3B est essentielle à la reproduction masculine notamment pour la transition méiose/post-méiose. Lors de cette transition, on observe une forte régulation des piARN, des rétrotransposons et des chromosomes sexuels. Nos expériences révèlent pour la première fois que la perte de H3.3B provoque une chute de l’expression des piARN. À l’inverse, l’absence de H3.3B est aussi associée à une augmentation de l’expression de l’ensemble des gènes des chromosomes sexuels comme des rétrotransposons RLTR10B et RLTR10B2. Ces changements d’expression se traduisent par une spermatogenèse altérée et une infertilité. Par des expériences de ChIP-seq, nous avons observé que H3.3 est fortement enrichie sur les piRNA, les rétrotransposons RLTR10B et RLTR10B2 et l'ensemble des chromosomes sexuels. Toutes ces expériences ont permis de mieux caractériser la fonction régulatrice de l’histone H3.3B au cours de la spermatogenèse. En particulier, elles démontrent que H3.3B, en fonction de sa localisation sur la chromatine, intervient dans la régulation positive ou négative de l'expression de régions chromatiniennes définies. Ces résultats montrent l’importance des contrôles épigénétiques au cours de la spermatogenèse et ouvrent de nouvelles pistes dans la compréhension des causes d’infertilité masculine. / In last decades, male fertility has been steadily declining worldwide. Even if environmental factors have an undeniable responsibility, the fact remains that both genetic and epigenetic alterations also seem to be widely implicated. The understanding of the epigenetic mechanisms that regulate male fertility is recent but essential to develop a new therapeutic approaches. In this context, the objective of my thesis work focused on the study of the role of histone variant H3.3 in spermatogenesis. H3.3 has the ability to replace the H3 canonical histone in chromatin thus modifying the epigenetic properties of chromatin. H3.3 is necessary for spermatogenesis but its role remains unclear. Used to several mouse models, my thesis work has shown that the H3.3B form is essential for male reproduction and especially for the meiosis/post-meiosis transition. During this transition, there is a strong regulation of piRNAs, retrotransposons and sex chromosomes. Our experiments reveal at the first time that the loss of H3.3B resulted in down-regulation of the expression of piRNA. In contrast, the absence of H3.3B is also associated with increased expression of all sex chromosom genes as well as of both RLTR10B and RLTR10B2 retrotransposons. These expression changes result in altered spermatogenesis and infertility. By ChIP-seq experiments, we observed that H3.3 is markedly enriched on the piRNA clusters, RLTR10B and RLTR10B2 retrotransposons and the whole sexual chromosomes. All these experiments allowed bettering characterizing the regulatory function of histone H3.3B during spermatogenesis. In particular, he demonstrates that H3.3B, depending on its chromatin localization, is involved in either up-regulation or down-regulation of expression of defined chromatin regions. These results show the importance of epigenetic controls during spermatogenesis and open new tracks for understanding the causes of male infertility.

This dissertation describes the development of a rapid method for determining the acetylation and methylation sites of core histories (H2B, H2A, H3 and H4) that gives the relative abundance of the acetylation isoforms by a method superior to the traditional micro-chemical sequencing method. The method created in this dissertation emphasizes speed, sensitivity and general applicability to all sorts of histone acetylation (methylation) scenarios. In this study, mass spectrometry method was first used to identify histone acetylation and methylation sites. Although there are 15 possible acetylation sites, only four acetylated peptide sequences were observed. The tetra-acetylated form is acetylated at lysines 5, 8, 12 and 16, the tri-acetylated form is mostly acetylated at lysines 8, 12 and 16, and the diacetylated form is acetylated at lysine 12 and 16. The only significant amount of mono-acetylated form is modified at lysine 16. These results are consistent with the hypothesis of a “zip” model whereby acetylation of histone H4 proceeds in the direction from Lys16 to Lys5 and deacetylation goes in the reverse direction. This acetylation pattern is conserved in mammal species including HeLa cells, colon carcinoma cells and chicken erythrocyte. Core histones from chicken erythrocyte were isolated by the acid precipitation method. LC/MS simultaneously identified each subclass of histories and its potential acetylated or methylated isoforms. Acetylation and methylation sites of chicken core histories were identified. Histone H4 is acetylated at lysine residues 16, 12, 8 and 5 in the direction from lysine 16 to 5 as observed in butyrate treated HeLa cells. Lysine 20 in all isoforms of histone H4 is predominately di-methylated. About 17% of H2A is acetylated with a roughly even distribution of mono-acetylated at lysine 9 and di-acetylated at lysines 5 and 9. Lysine residues 18 and 23 in H3 are acetylated in the direction from lysine 23 to lysine 18 based on the observation that if lysine 18 is acetylated, lysine 23 also acetylated. Lysine 14 was determined to be partially acetylated (two thirds), partially methylated (one third) by high accuracy mass measurement. Lysine 4 of H3 is un- and mono-methylated. Lysine residues 9, 27 and 36 in H3 are un-, mono-, di- and trimethylated while lysine 79, a newly found methylation site for H3, is un, mono- and dimethylated. H2B is partially methylated (about 50%) at lysine 30 with a rough distribution of 1 : 0.4 : 0.3 : 0.2 for un-, mono-, di- and tri-methylated forms. (Abstract shortened by UMI.)

Sepsis is life-threatening organ dysfunction produced by a dysregulated host response to infection in which neutrophils release neutrophil extracellular traps (NETs). NETs consist of DNA, histones, and antimicrobial peptides which kill pathogens. However, DNA and histones also exert damage by activating the intrinsic pathway of coagulation and inducing endothelial cell death, respectively. AADH, a 15kDa non-anticoagulant unfractionated heparin (UFH), prevents histone-mediated cytotoxicity in vitro and improves survival in septic mice. We explored the effectiveness of Vasoflux, a 5.5kDa low-molecular-weight-heparin as an anti-sepsis treatment as compared to enoxaparin and UFH. Vasoflux has reduced anticoagulant functions and hence reduces the risk of bleeding as compared to enoxaparin or UFH. We showed that UFH, enoxaparin, or Vasoflux at concentrations of up to 13.3uM, 40uM, or 40uM, neutralize histone-mediated cytotoxicity. These results suggest that these glycosaminoglycans (GAGs) are able to neutralize histone-mediated cytotoxicity independent of the AT-binding pentasaccharide. To quantitate the binding affinity between GAGs and histones, surface plasmon resonance was conducted. UFH is a more potent inhibitor of histone-mediated cytotoxicity compared to Vasoflux as UFH has a 10-fold greater binding affinity to histones compared to Vasoflux. To translate our in vitro findings to in vivo, Vasoflux, enoxaparin, and UFH were administered in a murine model of sepsis. Vasoflux at 8mg/kg - 50mg/kg reduced survival and exhibited damage in the lung, liver, and kidney in septic mice compared to 10 mg/kg of UFH or 8mg/kg of enoxaparin. This may be due to Vasoflux and UFH disrupting the DNA-histone complex, thereby releasing free procoagulant DNA. This is evident by our gel electrophoresis experiments, where addition of 1uM Vasoflux or 3.3uM UFH to DNA-histone complexes lead to histone dissociation from DNA. UFH bound to histones may be able to inhibit DNA-mediated thrombin generation, as it retains its anticoagulant properties, demonstrated by UFH-histone complexes attenuating DNA and TF-mediated thrombin generation. In contrast, Vasoflux may not neutralize the procoagulant DNA leading to a hypercoagulable state in the mice. Our study may have important clinical implications as there is an ongoing trial, HALO, which will administer intravenous UFH to patients suspected to have septic shock to reduce mortality. Based on our results, future clinical trials should consider the antithrombin-dependent anticoagulant activity of UFH being used as a sepsis treatment. / Thesis / Master of Science (MSc) / Sepsis is a life threatening condition caused by the body’s extreme response to microbial infection of the blood, whereby neutrophils release traps composed of cell-free DNA (cfDNA), histones, and antimicrobial proteins. In addition to fighting off infections, these traps also exert harmful effects like triggering clotting and killing host cells. Currently, no specific anti-septic drugs exist. Studies have shown that DNase1 (a recombinant protein that digests double stranded cfDNA) or a modified form of heparin (neutralizes histones) improves survival in septic mice. Our goal was to explore the protective effects of Vasoflux, (a non-anticoagulant heparin) and DNase1 in a mouse model of sepsis. We hypothesize that the combined therapy of DNase1 and Vasoflux will improve survival. We found that Vasoflux has minimal blood thinning activity and can prevent histones from killing cells. However, Vasoflux administered into septic mice worsened organ damage and decreased survival. We hypothesize that this damage may be due to Vasoflux’s ability to displace histones from histone-DNA complexes, thereby releasing free DNA, which promotes excessive blood clotting in sepsis.

Les positions des évènements de recombinaison s’agrègent ensemble, formant des hotspots déterminés en partie par la protéine à évolution rapide PRDM9. En particulier, ces positions de hotspots sont déterminées par le domaine de doigts de zinc (ZnF) de PRDM9 qui reconnait certains motifs d’ADN. Les allèles de PRDM9 contenant le ZnF de type k ont été préalablement associés avec une cohorte de patients affectés par la leucémie aigüe lymphoblastique. Les allèles de PRDM9 sont difficiles à identifier à partir de données de séquençage de nouvelle génération (NGS), en raison de leur nature répétitive. Dans ce projet, nous proposons une méthode permettant la caractérisation d’allèles de PRDM9 à partir de données de NGS, qui identifie le nombre d’allèles contenant un type spécifique de ZnF. Cette méthode est basée sur la corrélation entre les profils représentant le nombre de séquences nucléotidiques uniques à chaque ZnF retrouvés chez les lectures de NGS simulées sans erreur d’une paire d’allèles et chez les lectures d’un échantillon. La validité des prédictions obtenues par notre méthode est confirmée grâce à analyse basée sur les simulations. Nous confirmons également que la méthode peut correctement identifier le génotype d’allèles de PRDM9 qui n’ont pas encore été identifiés. Nous conduisons une analyse préliminaire identifiant le génotype des allèles de PRDM9 contenant un certain type de ZnF dans une cohorte de patients atteints de glioblastomes multiforme pédiatrique, un cancer du cerveau caractérisé par les mutations récurrentes dans le gène codant pour l’histone H3, la cible de l’activité épigénétique de PRDM9. Cette méthode ouvre la possibilité d’identifier des associations entre certains allèles de PRDM9 et d’autres types de cancers pédiatriques, via l’utilisation de bases de données de NGS de cellules tumorales. / The positions of recombination events cluster tightly together in recombination hotspots, which are determined in part by the rapidly evolving protein PRDM9 via its tri- methyltransferase activity. The locations of hotspots are determined by the repetitive ZnF array of PRDM9, which binds to DNA. Alleles of PRDM9 containing the k-ZnF have previously been associated with patients affected with childhood acute lymphoblastic leukaemia. PRDM9 alleles are notoriously difficult to type due to the repetitive nature of the ZnF arrays. Here, we propose a method to characterize the alleles of PRDM9 from next- generation sequencing samples, by identifying the number of alleles containing a specific ZnF type. Our method is based on the correlation between profiles from the sample, representing the counts of nucleotide sequences unique to each ZnF, and from ideal sets of short reads representing an allele pair. We conduct a simulation analysis to examine the validity of the predictions obtained by our method with all pairs of known alleles. We confirm that the method can accurately genotype previously unobserved PRDM9 alleles. We also conducted a preliminary analysis to identify the PRDM9 k-ZnF genotype in a cohort of paediatric glioblastoma (pGBM), a childhood cancer characterized by the recurrent mutations in the coding sequence of the histone H3, the target of the enzymatic activity of PRDM9. Although no associations of k-ZnF containing PRDM9 alleles is found in our pGBM cohort, this method opens the possibility of identifying associations between certain PRDM9 alleles with other types of early onset childhood cancers, through a data-mining effort in public cancer databases.

L'une des stratégies mise en œuvre pour améliorer la prise en charge thérapeutique des patients concerne le développement d'outils diagnostiques sensibles et spécifiques. Les aptamères sont des oligonucléotides artificiels obtenus par SELEX avec une très haute affinité ainsi qu'une excellente spécificité pour leurs cibles. L'immobilisation de ces motifs de reconnaissance moléculaire à la surface de nanomatériaux tels que des nanoparticules d'or (AuNPs), dont les propriétés optiques et électroniques sont uniques, permet d'amplifier le signal généré par l'interaction du ligand avec sa cible. Deux systèmes de biosensing ont été élaboré en fonctionnalisant des AuNPs avec des aptamères, l'un dirigé contre la thrombine et le second dirigé contre une marque épigénétique portée par une protéine histone. La réduction des sels d'or aurique précurseurs a été réalisée en présence de PEG4 et a conduit à l'obtention d'une population homodisperse de AuNPs sphériques d'un diamètre moyen de 14 nm et présentant une isotropie de taille et de forme. Ces AuNPs ont ensuite été fonctionnalisées par des bras espaceurs de longueur variable constitués d'unités tétraéthylène glycol successives reliées entre elles par des ponts éthers ou triazoles. L'acide lipoique a été utilisé comme motif d'ancrage à la surface des AuNPs via une liaison covalente Au-S et a été couplé aux différents bras espaceurs via une réaction de Steglich. Les linkers étaient porteurs d'un groupement terminal azoture afin de réaliser le couplage par chimie-click avec les aptamères. La stratégie de détection de la thrombine utilisait les propriétés de quenching de fluorescence des AuNPs alors que la détection de l'histone était colorimétrique et mettait à profit l'effet de résonance plasmonique de surface des nanoparticules d'or. / Improving patients therapeutic care needs the development of sensitive and specific diagnostic tools. Aptamers are synthetic oligonucleotides obtained by SELEX with a very high affinity and excellent specificity for their targets. Grafting of these molecular recognition patterns onto nanomaterials such as gold nanoparticles (GNPs), which unique optical and electronic properties, can amplify the signal induce by the interaction between the ligand and its target. Two biosensing systems have been developed by GNP functionalization with aptamers, one is directed against thrombin and the second against an epigenetic mark carried by a histone protein. Gold precursors was reduced in the presence of PEO4 and led to a homodisperse population of spherical GNP with an average diameter of 14 nm and an isotropy of size and shape. GNP were functionalized with tetraethylene glycol units interconnected by ether or triazoles bridges as a linker. Lipoic acid was used as an anchor moiety onto gold surface via a covalent Au-S bond and was coupled to the spacer through a Steglich reaction. The linkers were functionalized with an azide group to perform the coupling with aptamers by click chemistry. The thrombin sensing strategy used the fluorescence quenching properties of GNPs while the histone detection involved the gold nanoparticle plasmon resonance surface effect.

Une grande partie du génome des eucaryotes est constituée d’éléments transposables(ET). Ces séquences d’ADN répétées ont la capacité de se déplacer d’un site chromosomiqueà un autre et de multiplier le nombre de leurs copies, pouvant ainsi être la cause d’uneinstabilité génétique. Face à ce potentiel de mutagénèse, un certain nombre de systèmes ontété sélectionnés dans les génomes eucaryotes qui conduisent à une réduction de l’activité desET. Notamment, chez la drosophile, on a récemment mis en évidence des mécanismes derégulation impliquant les modifications d’histones, et une nouvelle classe de petits ARN,appelés piARN, qui contrôlent spécifiquement les éléments transposables dans les tissusreproducteurs.tirant est un rétrotransposon à LTR de la drosophile, de type Gypsy, isolé au sein dulaboratoire dans les populations naturelles de D. simulans, où le nombre de ses copies estvariable entre populations. Cet ET possède la même structure génomique que les rétrovirus.Dans la première partie de cette thèse, j’ai caractérisé un élément tirant actif dans lespopulations naturelles de D. simulans. Je me suis intéressé en particulier au gène de laprotéine d’enveloppe (env), qui confère le caractère infectieux du rétrovirus. La comparaisondes transcrits et de la protéine du gène env entre populations de D. simulans a montré quetirant est actif dans une population, et cette activation est associée à sa mobilisation, alors quedans les autres populations tirant est présent, mais régulé.Dans la deuxième partie de mon travail, je me suis intéressé à l’étude de l’influence detirant sur la structure de la chromatine au niveau de son site d’insertion et à son influence surl’expression des gènes voisins. J’ai étudié trois modifications d’histones dans troispopulations naturelles, dont une où tirant est inséré dans un intron du gène tkv. Les résultatsobtenus montrent que tirant est capable de modifier la structure de la chromatine au niveau deson site d’insertion, mais aussi en amont, par l’hétérochromatinisation d'un promoteur du gènetkv, en affectant ainsi son taux de transcription.Enfin, je me suis intéressé à la régulation post-transcriptionnelle de tirant par lespiARN. Par l’analyse de croisements intraspécifiques entre des souches contenant ou non descopies de tirant dans l’euchromatine, j’ai montré qu’une régulation post-transcriptionnelle parles piARN germinaux qui contrôle tirant dans les cellules folliculaires de l’ovaire. J’ai aussipu montrer une expression variable entre populations des gènes de la voie piARN. / Eukaryotic genomes harbor a wide variety of repeated sequences, such as transposableelements (TE). These sequences are able to move from one chromosomal site to another, tomultiply their number of copies, and can be the cause of a genetic instability. Sophisticatedgenomic defenses have evolved to restrict their activity. In Drosophila, epigeneticmodification such as post-translational histone modifications and RNAi interference areinvolved in TE silencing in reproductive tissues. The silencing of an LTR like element, tirant,has been deeply analyzed in this work. Tirant is a Gypsy like element, isolated in ourlaboratory in natural populations of D. simulans, in which a high level of copy numbervariability is observed between strains.Here, I first describe an active tirant element in natural populations of D. simulans. Ihave focused on the envelope protein gene (env), which confers the infectious behavior to theretrovirus. By comparison of tirant transcripts level and protein localization between naturalpopulations of D.simulans, I showed that tirant is active in one population, and this activationis correlated with its mobilization.I then focused on the effects of TE insertions on chromatin structure and in its influenceon the expression of the nearby genes. I studied three histone modification marks in threenatural populations, in the locus in which tirant was inserted. I show that tirant is associatedwith repressive marks and active marks, which explains the activity of the element. We alsoshowed that tirant modifies the structure of the chromatin at the level of its site of insertion,but also upstream, by the heterochromatinization of the promoter of tkv gene, interfering withthe level of transcription of the gene.Finally, I was interested in the post-transcriptional regulation of tirant involving thepiRNA pathway. By crossing D.simulans strains which contains different copy numbers ofthe tirant element, I showed that tirant is regulated in the follicular cells by the germ linepiRNA pathway. I was also able to show a variable expression between populations of theproteins of the piRNA pathway.

Dans ce travail, nous avons étudié en détails l'interaction de l'histone H1 avec l'ADN nucléosomal afin de comprendre comment cette interaction conduit à l'organisation en fibre nucléosomale. Nous avons pu résoudre ce problème ancien par l'utilisation de : (i) l'incorporation de H1 par une chaperonne d'histone physiologique, NAP-1, (ii) la reconstitution de nucléosomes parfaitement homogènes sur une matrice d'ADN contenant la séquence 601 fortement positionnante, (iii) une combinaison de cryo-microscopie électronique (EC-M) et de technique d'empreinte aux radicaux OH°, (iv) une modélisation mécanique du polymère ADN de type « coarse-grain ». Notre « cartographie » par empreinte OH° de résolution d'un nucléotide montre que le domaine globulaire de H1 (GH1) interagit à travers le petit sillon avec des « patch » d'ADN de 10 pb de part et d'autre de la dyade du nucléosome. De plus, GH1 organise environ un tour d'hélice d'ADN de chaque ADN de liaison du nucléosome. En même temps, une suite de 7 acides aminés (120-127) de la partie COOH-terminale est requise pour la formation de la structure en tige de l'ADN de liaison.

L'organisation de la chromatine eucaryote ainsi que les mécanismes qui régulent sa compaction restent discutés. Nous proposons de comprendre le rôle de variations locales de charges et de concentrations ioniques dans l'organisation supramoléculaire de la chromatine. Nous utilisons un système modèle, la particule cœur de nucléosome (NCP) constituée de 146pb d'ADN qui s'enroulent autour d'un octamère d'histones sur un 1.75 tours. Les extensions terminales des histones, les queues, sont mobiles et positivement chargées. A l'aide de NCPs reconstituées à partir d'ADN et d'histones intactes ou globulaires recombinants, nous montrons que les queues des histones H3 et H4 sont essentielles pour l'établissement d'interactions attractives entre NCPs, en solution diluée. Le rôle d'ions multivalents dans les interactions entre NCPs et la formation de précipités ont été étudiés. Le rôle des queues d'histones est également abordé pour la formation de phases denses obtenues sous stress osmotique.

La nature stochastique de l'expression génique est maintenant clairement établie expérimentalement et apparaît comme une composante à part entière de la dynamique cellulaire. Une source importante de cette variabilité est liée au caractère dynamique des diverses structures multiprotéiques impliquées dans le processus d'expression génique. Nous étudions ici, par la modélisation, comment les interactions entre des molécules au comportement individuel probabiliste sont susceptibles de faire naître des dynamiques globales pouvant influencer l'expression génique. Nous nous concentrons plus particulièrement sur deux aspects du processus d'expression : d'une part, son caractère spatialisé au sein d'un noyau cellulaire structuré et dynamique et, d'autre part, la combinatoire des événements moléculaires stochastiques au niveau du promoteur d'un gène. Pour l'étude des phénomènes d'organisation mésoscopique au sein du noyau cellulaire, nous proposons un modèle de simulation "4D" (intégrant l'espace et le temps). Il emprunte différentes techniques aux formalismes des échelles inférieures (moléculaires) et supérieures (cellulaires), en gardant les aspects essentiels à notre étude (individualité de certaines molécules, exclusion stérique, interactions électromagnétiques, réactions chimiques . . .). Afin d'étudier spécifiquement la dynamique stochastique de la régulation transcriptionnelle, nous proposons un second modèle décrivant les événements d'association/dissociation et de modification de la chromatine en se basant sur l'affinité coopérative/compétitive des molécules et leur potentielle activité enzymatique ou de remodelage. Par des techniques analytiques et computationnelles, nous caractérisons alors l'activité du promoteur à l'aide d'outils de théorie du signal, mais aussi en reproduisant les mesures obtenues par diverses techniques expérimentales (cinétique de ChIP, FRAP, FRET, cytométrie de flux . . .). L'analyse de ce modèle démontre que l'activité spontanée du promoteur peut être complexe et structurée, présentant en particulier des dynamiques multi-échelles similaires à celles observées expérimentalement (turnover rapide des molécules, comportements cycliques lents, hétérogénéités transcriptionnelles . . .). Nous montrons enfin comment la confrontation de mesures expérimentales de diverses natures peut renseigner sur la structure du système sous-jacent. Ce modèle apparaît alors comme un cadre théorique général pour l'étude de la dynamique des promoteurs et pour l'interprétation intégrée de données expérimentales.

In eukaryotes, the defined loci on each chromosome, the centromeres, accomplish the critical task of correct cell division. In some organisms, centromeres are composed of a euchromatic central core region embedded in a stretch of heterochromatin and the inheritance and maintenance of centromeres are controlled by dynamic epigenetic phenomena. Although the size of centromeres differs between organisms, its organization, and the placement of euchromatic and heterochromatic regions is conserved from the fission yeast, Schizosaccharomyces pombe, to humans, Homo sapiens. However, relatively little is known about centromeres in the filamentous fungi from the Ascomycota, representing the largest group of fungi and fungal pathogens. Further, studies from humans, flies, yeast and plants have shown that the inheritance of centromeres is not strictly guided by centromeric DNA content, which is highly AT-rich, repetitive and constantly evolving. Therefore, it is difficult to align ans assemble the sequenced contigs of centromeric regions of higher eukaryotes, including most filamentous fungi. A genetic technique, tetrad (or octad) analysis has helped to map the centromeres of the filamentous fungus Neurospora crassa early on. The research presented in this dissertation used N. crassa as a model to focus on characterizing different features of centromeres with an emphasis on the centromere-specific histone H3 (CenH3) protein. Data included here represent the first study on centromere-specific proteins in Neurospora, and demonstrate that the central core of the centromeres are heterochromatic, showing enrichment of silent histone marks, which is in contrast to the centromere arrangement in fission yeast. The CenH3 protein, whose deposition on the genome licenses formation or maintenance of centromeres, shows highly divergent N-terminal regions and a conserved histone fold domain (HFD) in all eukaryotes. This bipartite nature of CenH3 is also observed in the Ascomycota, which provides an opportunity for functional complementation assays by replacing Neurospora CenH3 (NcCenH3) with CenH3 genes from other species within the Ascomycota. The results from this experimental approach provide good measures for (1) determining the specific regions of CenH3 required for the assembly of centromeres during meiotic and mitotic cell divisions and (2) analyzing the resistance to changes in the organization of centromeres in N. crassa. The genetic analysis showed that the divergent N-terminal region is essential for the proper assembly of centromeres, and that the conserved carboxy-terminus of CenH3 is important for the process of meiosis but not mitotic cell division. ChIP-seq analyses suggest that the observed loss of Podospora anserina CenH3 (PaCenH3- GFP) from certain N. crassa centromeres does not result in obvious phenotypic defects, e.g. diminished growth or evidence for aneuploidy. Further, the low enrichment of PaCenH3-GFP at certain centromeres is possibly predetermined during meiosis, which results in irreversible and progressive decreases in enrichment. It remains to be determined if this process is random as far as selection of centromeres is concerned. Together the results presented here suggest that during meiosis more stringent structural requirements for centromere assembly apply and that these are dependent on CenH3, and that depletion of CenH3 from centromeres does not critically affect mitosis in the asynchronously dividing nuclei of Neurospora hyphae. / Graduation date: 2013