Le gène est défini comme une unité fonctionnelle de l'hérédité. En effet, les gènes, transcrits en ARN, codent pour des protéines qui assurent l'essentiel des fonctions cellulaires. Cependant, les gènes ne représentent que 2% du génome humain. Ainsi, notre génome est presque exclusivement composé d'ADN non codant (ADNnc) qui, en raison d'une absence apparente de fonction (c'est-à-dire de transcription et de traduction), est également connu sous le terme peu élogieux d' « ADN poubelle ». De manière surprenante, la quantité d'ADNnc présente dans les cellules est proportionnelle au degré de complexité des organismes, suggérant ainsi que cet ADNnc pourrait avoir une fonction. En particulier, les centromères et des péricentromères, qui contiennent des séquences d'ADNnc de type satellite, permettent la ségrégation correcte de chromatides sœurs lors de la mitose. De plus des études récentes réalisées chez la levure S.pombe montrent que les régions péricentromériques peuvent être transcrites. Les ARNnc ainsi produits participent à l'établissement et au maintien de l'hétérochromatine péricentromérique. Bien que les mécanismes impliqués dans ces processus soient en grande partie identifiés, très peu de choses sont connues quant à la capacité transcriptionnelle de ces séquences satellites chez d'autres espèces.<br /><br />Ainsi, l'objectif de ma thèse a été d'évaluer le potentiel transcriptionnel des séquences satellites du génome humain.<br /><br />A mon arrivée dans le laboratoire, l'équipe du Pr Claire Vourc'h était particulièrement engagée dans ce projet puisqu'elle venait de mettre en évidence la transcription des séquences satellites 3 du locus 9q12 au cours de la réponse au stress. Mon travail de thèse m'a conduit à approfondir cette étude en identifiant de nouvelles séquences satellites dont la transcription est induite par le stress thermique. Par ailleurs, j'ai développé la première approche trancriptomique dédiée à l'expression des séquences satellites du génome humain : la RepChip. Le modèle de la réponse au stress m'a permis de valider cet outil. Ainsi, j'ai pu identifier non seulement de nouveaux contextes cellulaires permettant l'expression de ces séquences mais également deux mécanismes indépendants impliqués dans leur transcription. En particulier, un lien entre la capacité transcriptionnelle de ces séquences et des modifications de l'épigénome a pu être établi. Finalement, j'ai identifié un modèle d'inhibition de la transcription des séquences satellites au cours du choc thermique, le syndrome ICF (Immunodeficiency, Centromeric instability and Facial anomalies).

Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à deux modifications épigénétiques dans les cellules humaines, la méthylation de l'ADN et les modifications d'histones, et à leur relation avec deux processus cellulaires fondamentaux : l'expression génique et la réplication de l'ADN, en accordant une attention particulière aux gènes hétéro-chromatiques. J'ai étudié ces relations à travers des projets distincts en utilisant le syndrome ICF (Immunodeficiency, Centromeric instability, Facial abnormalities) comme modèle commun. Causé par un défaut épigénétique constitutif (inactivation de la DNA méthyltransfèrase 3B), le syndrome ICF (OMIM #242860) représente une source exclusive d'informations sur le rôle des modifications épigénétiques chez l'Homme. Dans un premier projet, nous avons montré que les gènes hétérochromatiques sont soumis à une hypométhylation importante et échappent à la répression transcriptionnelle dans le syndrome ICF, avec la conservation des marques d'histones. Dans une deuxième étude, nous avons observé que dans les cellules ICF la réplication du génome était plus rapide, concomitant avec une réduction de la longueur de phase S. De plus, nous avons observé un timing de réplication avancé au niveau de deux loci hétérochromatiques chez les patients ICF analysés. En parallèle de ces deux projets, j'ai mené un troisième projet, plus appliqué, centré sur le cancer colorectal.Dans ce projet, nous avons étudié la fiabilité d'un nouveau biomarqueur épigénétique (hypométhylation des loci B melanoma antigen) dans la détection des lésions pré-cancéreuses et montré que l'hypométhylation des loci BAGE est un événement précoce de la transformation des cellules du colon et est fréquent dans les adénomes histologiquement avancés. / During my PhD I studied two epigenetic modifications that occur in human cells, DNA methylation and histone modifications, and their relationship with two fundamental cellular processes: gene expression and DNA replication, with a particular attention to heterochromatic genes. I investigated this relationship in distinct projects using ICF (Immunodeficiency, Centromeric instability, Facial anomalies) syndrome as a common model. ICF syndrome (OMIM ID #242860) represents an exclusive source of information on the role of epigenetic modifications in humans, being caused by a constitutive epigenetic defect (i.e. de novo DNA methyltransferase 3B mutations). In a first project we showed that heterochromatic genes undergo hypomethylation and escape from silencing in ICF syndrome, with preservation of histone marks. In a second study we observed that whole-genome DNA replication is faster in ICF cell lines, with a concomitant shortening of the S-phase length. Besides, we observed earlier replication timing at two heterochromatic loci. In addition to these two studies, I carried out a third more applicative project focused on colorectal cancer. In this project we investigated the reliability of a new epigenetic biomarker (hypomethylation of B melanoma antigen loci) in the detection of pre-cancerous lesions and showed that BAGE loci hypomethylation is an early event in colon transformation and is frequent in histologically advanced adenomas.