Les lymphocytes T CD4 naïfs sont des cellules plastiques, capables de moduler finement leur programmation selon les signaux environnementaux qu'ils intègrent. Ils adaptent ainsi leur phénotype et leur fonction au type de danger Lors d'une infection par un agent pathogène intracellulaire par exemple, ils acquièrent un phénotype Th1 sous l'influence de médiateurs solubles tels que l'IL-12 et l' IFN-γ. Ces signaux mobilisent un set restreint de facteurs de transcription, coordonné par Tbet, qui programment la cellule afin qu'elle induise l'élimination du danger par des mécanismes impliquant une production massive d'IFN-γ. En réponse à des allergènes ou à des parasites extracellulaires, les lymphocytes T peuvent aussi acquérir un phénotype Th2, caractérisé par l'expression du facteur de transcription Gata-3 et par la production d'IL-4, d'IL-5 et d'IL-13. Afin de garantir la stabilité des lignages, ces processus de différenciation peuvent s'accompagner d'une perte de potentialité. Contrairement aux cellules T naïves, les cellules Th1 sont par exemple incapables d'allumer le programme d'expression génique Th2 en présence d'IL-4, et les lymphocytes Th2 verrouillent le programme Th1. Si nous savons aujourd'hui que l'acquisition des fonctions effectrices, comme l'équilibre entre détermination cellulaire et plasticité, sont régulés par des mécanismes épigénétiques, la plupart des acteurs moléculaires qui contrôlent la programmation des lymphocytes T au niveau de la chromatine reste encore à identifier. Durant ma thèse, j'ai étudié le rôle de la lysine méthyltransférase SETDB1, qui catalyse la di- ou tri-méthylation de la lysine 9 de l'histone 3 (H3K9me3), dans la différenciation des lymphocytes T CD4. Il avait déjà été proposé qu'H3K9me3 ait un impact sur la programmation de ces cellules en réponse aux signaux de l'environnement, mais personne n'avait encore étudié le rôle de SETDB1 dans ces processus lorsque j'ai commencé ma thèse. A l'aide d'une lignée murine déficiente pour SETDB1 spécifiquement dans les lymphocytes T, nous avons montré in vitro et in vivo que la balance Th1/Th2 est fortement augmentée en l'absence de l'enzyme, et que cette dérégulation résulte d'une perte de répression du réseau génique Th1. [...] / Upon activation, naïve CD4 T cells differentiate into distinct helper or regulatory T cell subsets depending on environmental signals received. This process relies on complex and lineage-specific gene expression programs whose dynamics and stability are regulated at the level of the chromatin. The epigenetic pathways involved, however, remain largely unknown. Here, we report that the histone methyltransferase SETDB1 critically controls the Th1 gene expression program. SETDB1-deficient naïve CD4 T cells show exacerbated Th1 priming, and when exposed to a Th1-instructive signal, SETDB1-deficient Th2 cells cross lineage boundaries and transdifferentiate into Th1 cells. Surprisingly, SETDB1 does not appear to control Th1 gene promoter activity. Instead, it deposits the repressive H3K9me3 mark at a restricted and cell-type specific set of endogenous retroviruses (ERVs) strongly associated with genes involved in immune processes. Refined bioinformatic analyses indicated that these retrotransposons either flank and repress Th1 gene cis-regulatory elements or behave themselves as Th1 gene enhancers. In conclusion, H3K9me3 deposition by SETDB1 ensures T cell lineage integrity by repressing a repertoire of ERVs that have been exapted into cis-regulatory modules to shape and control the Th1 gene network.

Epigenetic changes represent chemical modifications of the DNA molecule and histone proteins by which gene expression is altered. Among them, DNA methylation is a known mechanism of silencing of tumor-suppressor and DNA repair genes, with an important role in carcinogenesis. Many studies have been done in order to identify the methylation signatures of these genes in different types of cancer. In our study, we investigated the methylation status of promoter regions of eight mismatch repair genes (MLH1, MSH2, MSH3, MLH3, PMS1, PMS2, MSH6 and EXO1) in 45 sporadic colorectal cancer cases and 12 head and neck cancer patients. Two out of eight genes, MLH1 and MLH3, exhibited promoter methylation. The results from both groups of patients were concordant. We summarize that the methylation profiles of MLH1 and MLH3 promoters could be potential candidates for epigenetic biomarkers in colorectal cancer, and eventually in head and neck cancer. Further investigations, which would confirm this theory, should be carried out.

A detailed family health history is currently the most potentially useful tool for diagnosis and risk assessment in clinical genetics. We developed and evaluated the usability and analytic validity of a patient-driven web-based family health history collection and analysis tool. Health Heritage © guides users through the collection of their family health history by relative, generates a pedigree, completes risk assessment, stratification, and recommendations for 89 conditions. We compared the performance of Health Heritage to that of Usual Care using a nonrandomized cohort trial of 109 volunteers. We contrasted the completeness and sensitivity of family health history collection and risk assessments derived from Health Heritage and Usual Care to those obtained by genetic counselors and genetic assessment teams. Nearly half (42%) of the Health Heritage participants reported discovery of health risks; 63% found the information easy to understand and 56% indicated it would change their health behavior. Health Heritage consistently outperformed Usual Care in the completeness and accuracy of family health history collection, identifying 60% of the elevated risk conditions specified by the genetic team versus 24% identified by Usual Care. Health Heritage also had greater sensitivity than Usual Care when comparing the identification of risks. These results suggest a strong role for automated family health history collection and risk assessment and underscore the potential of these data to serve as the foundation for comprehensive, cost-effective personalized genomic medicine.

Background/Aims: Neonatal quinpirole (NQ) treatment to rats increases dopamine D2 (DAD2) receptor sensitivity in adult animals. We investigated if increased DAD2 sensitivity would be passed to the next (F1) generation, and if these animals demonstrated sensorimotor gating deficits and enhanced behavioral responses to nicotine. Methods: Male and female rats were intraperitoneal (IP) administered quinpirole (1 mg/kg) or saline (NS) from postnatal day (P)1–21. Animals were either behaviorally tested (F0) or raised to P60 and mated, creating F1 offspring. Results: Experiment 1 revealed that F1 generation animals that were the offspring of at least one NQ-treated founder increased yawning behavior, a DAD2-mediated behavioral event, in response to acute quinpirole (0.1 mg/kg). F1 generation rats also demonstrated increased striatal β arrestin-2 and decreased phospho-AKT signaling, consistent with increased G-protein independent DAD2 signaling, which was equal to F0 NQ-treated founders, although this was not observed in all groups. RNA-Seq analysis revealed significant gene expression changes in the F1 generation that were offspring of both NQ-treated founders compared to F0 NQ founders and controls, with enrichment in sensitivity to stress hormones and cell signaling pathways. In Experiment 2, all F1 generation offspring demonstrated sensorimotor gating deficits compared to controls, which were equivalent to F0 NQ-treated founders. In Experiment 3, all F1 generation animals demonstrated enhanced nicotine behavioral sensitization and nucleus accumbens (NAcc) brain-derived neurotrophic factor (BDNF) protein. Further, F1 generation rats demonstrated enhanced adolescent nicotine conditioned place preference equivalent to NQ-treated founders conditioned with nicotine. Conclusions: This represents the first demonstration of transgenerational effects of increased DAD2 sensitivity in a rodent model.

Dans les cancers, la transcription des gènes peut être altérée par des mécanismes génétiques ou épigénétiques. En 2011, mon laboratoire a montré que la progression des cancers de la vessie pouvait être liée à un mécanisme épigénétique appelé MRES (« Mutiple Regional Epigenetic Silencing »). Les tumeurs possédant ce phénotype présentent une inactivation simultanée de gènes voisins dans 7 régions du génome. A l’aide d’une nouvelle approche bio-informatique : « SegCorr », nous avons identifié plus de 400 régions du génome dont l’expression des gènes est corrélée indépendamment du nombre de copie du gène. Ces régions se répartissent en 7 groupes et sont associées à 6 phénotypes de cancer de la vessie. De plus, l’extinction de l’expression des gènes d’une faible proportion de régions est associée à la méthylation de l’ADN et/ou une perte sur les histones de de marques d’activation de la transcription : H3K9ac et H3K4me3 ou des gains de marques de répression de la transcription : H3K27me3 et H3K9me3. Grâce au nouvel algorithme « Musette », J’ai montré que le phénotype MRES n’était probablement pas dû à des altérations génétiques. Enfin, pour comprendre à quel stade de la progression tumorale du cancer de la vessie le phénotype MRES pourrait apparaître, j’ai montré que les tumeurs de cancer de vessie induites chez les souris par ingestion d’un carcinogène (N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)nitrosamine) pouvait être un bon modèle d’étude. / In cancers, gene transcription can be altered by genetic or epigenetic mechanisms. In 2011, my laboratory showed that the progression of bladder cancer could be linked to an epigenetic mechanism called MRES ("Mutiple Regional Epigenetic Silencing"). Tumors with this phenotype exhibit simultaneous inactivation of neighboring genes in 7 regions of the genome. Using a new bioinformatics approach: "SegCorr", we have identified more than 400 genomic regions in which gene expression is correlated. These regions fall into 7 groups and are associated with 6 phenotypes of bladder cancer. In addition, the extinction of gene expression from a small proportion of regions is associated with DNA methylation and / or loss of histone marks associated with active transcription: H3K9ac and H3K4me3 or gains of histone marks associated with transcription repression: H3K27me3 and H3K9me3. Using a new algorithm “Musette”, I have shown that the MRES phenotype is probably not due to genetic alterations. Finally, to understand at which stage of tumor progression of bladder cancer the MRES phenotype might appear, I have shown that bladder cancer tumors induced in mice by ingestion of a carcinogen (N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) nitrosamine) could be a good model.

ATAD2 est un facteur très conservé mais peu caractérisé qui possède différents domaines fonctionnels : un domaine AAA ATPase et un bromodomaine (BRD). Normalement, ATAD2 est exprimé fortement dans les cellules germinales males ainsi que dans les cellules souches embryonnaires (cellules ES). De plus, la surexpression de cette protéine a été détectée dans de nombreux cancers. Il a été montré qu'ATAD2 agit comme co-activateur des récepteurs aux androgènes et aux œstrogènes. Cette protéine semble aussi agir comme co-facteur de l’oncogène Myc et joue un rôle dans la voie pRb/E2F. La surexpression d’ATAD2 prédit un mauvais prognostic dans les cancers du poumon et du sein. Toutes ces caractéristiques font d'ATAD2 un candidat de choix comme biomarqueur pronostic et une cible potentielle pour des agents thérapeutiques dans le cadre de cancers agressifs.Dans ce projet de thèse, nous montrons que hATAD2 interagit avec l'histone H4 acétylée via son bromodomaine, et que le domaine ATPase est responsable de la multimérisation d’ATAD2 et permet au BRD d’interagir avec les lysines acétylées dans les cellules. Des investigations complémentaires, comprenant notamment des études structurales, montrent que le BRD d'ATAD2 est responsable de son interaction spécifique avec la forme acétylée de la lysine 5 de l'histone H4. Nous avons aussi analysé le domaine AAA ATPase et découvert des éléments qui contrôlent son rôle dans la multimérisation des protéines. De plus, nous avons étudié ATAD2 dans la lignée de cellules cancéreuses pulmonaires, H1299, ainsi que dans les cellules ES et démontré que ce facteur est essentiel pour la prolifération des cellules en l'absence des facteurs de croissance. En combinant des approches ChIP-seq, ChIP-protéomics et RNA-seq dans les cellules ES, nous avons montré qu'ATAD2 est très enrichi dans les régions à haute activité transcriptionnelle et maintient la chromatine accessible pour les facteurs impliqués dans les activités de la chromatine. Ces données indiquent qu'ATAD2, dans son contexte physiologique, assure un rôle essentiel dans les activités générales de la chromatine, telles que la transcription, en maintenant l'accessibilité de la chromatine pour les facteurs de transcription.Enfin, afin de caractériser la structure d’ATAD2 et celle de son homologue dans Schizosaccharomyces pombe, ABOI, différents fragments contenants le domaine AAA ATPase ont été produits dans des bactéries ainsi que dans des cellules d'insectes en utilisant des vecteurs d’expression de baculovirus. Les conditions de production de fragments solubles ont été établies et certains de ces fragments ont été purifiés. Néanmoins, l’obtention de la structure cristalline de l'ATAD2 nécessite des travaux supplémentaires. / ATAD2 is an evolutionarily conserved but poorly characterized factor that bears different types of func¬tional domains: an AAA ATPase domain and a bromodomain (BRD). ATAD2 is normally highly ex¬pressed in male germ cells and in embryonic stem cells (ESC), however the overexpression of this protein has been detected in a large variety of independent cancers. ATAD2 is proposed to act as a co-activator of androgen and estrogen receptors and in addition, this protein also seems to act as a co-factor for Myc oncogene and plays a role in the pRb/E2F pathway. Moreover, the overexpression of ATAD2 predicts poor prognosis in lung and breast cancers. All of these characteristics make ATAD2 a valuable prognosis biomarker and a promising therapeutic target in aggressive cancers.Herein, we show that hATAD2 binds to acetylated H4 tail through its BRD, and that its ATPase domain enables ATAD2 multimerization, affecting the ability of the BRD to bind acetylated lysine in cells. Additional investigations, including structural studies, show that ATAD2’s BRD is responsible for its specific interaction with acetylated lysine 5 of histone H4. We have also functionally analyzed the AAA ATPase domain and discovered elements that control its role in protein multimerization. In addition, we studied ATAD2 in ESC and in the H1299 lung cancer cell line, and demonstrated that this factor has crucial roles in cell proliferation in the absence of growth factors. Moreover, by using a combination of ChIP-seq, ChIP-proteomics and RNA-seq experiments in ESC, we found that ATAD2 is highly enriched in regions with high transcriptional activity and that it keeps chromatin accessible for chromatin templated factors. These data indicate that ATAD2 in its physiological context ensures a critical role in general chromatin-templated activities, such as transcription, by maintaining the accessibility of chromatin for transcription factors. Finally, in order to structurally characterize either ATAD2 or its homologue in Schizosaccharomyces pombe, ABOI, different fragments containing the AAA ATPase domain were produced in bacteria as well as in insect cells using baculovirus expression vectors. Conditions to produce soluble fragments were established and some of these fragments were purified. Nonetheless, solving the crystal structure of ATAD2 still requires further investigation.

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.

<p>Oncogenic mutations in KRAS are present in approximately 95% of patients diagnosed with pancreatic ductal adenocarcinoma (<b>PDAC</b>) and are considered the initiating event during the development of pancreatic intraepithelial neoplasia (<b>PanIN</b>) precursor lesions. While it is well established that KRAS mutations can drive the initiation of pancreatic oncogenesis, the effects of oncogenic KRAS signaling on regulation of phosphatases during this process is not fully appreciated. Protein Phosphatase 2A (<b>PP2A</b>) has been implicated in suppressing KRAS-driven cellular transformation. However, low PP2A activity is observed in PDAC cells compared to non-transformed cells, suggesting that suppression of PP2A activity is an important step in the overall development of PDAC. In the current study, we demonstrate that KRASG12D induces the expression of both Cancerous Inhibitor of PP2A (<b>CIP2A</b>), an endogenous inhibitor of PP2A activity, and the PP2A target, c-MYC. Consistent with these findings, KRASG12D sequestered the specific PP2A subunit responsible for c-MYC degradation, B56a, away from the active PP2A holoenzyme in a CIP2A-dependent manner. During PDAC initiation <i>in vivo</i>, knockout of B56a promoted KRASG12D tumorigenesis by accelerating acinar-to-ductal metaplasia (<b>ADM</b>) and the formation of PanIN lesions. The process of ADM was attenuated <i>ex vivo</i> in response to pharmacological re-activation of PP2A utilizing direct small molecule activators of PP2A (<b>SMAP</b>s). Together, the results of this study suggest that suppression of PP2A-B56a through KRAS signaling can promote Myc-driven initiation of pancreatic tumorigenesis.</p>

Le raccourcissement progressif des télomères, en grande partie dû à la réplication incomplète des télomères, est l’une des caractéristiques principales du vieillissement. De façon encore plus frappante, une attrition trop marquée ou rapide des télomères est l’une des causes majeures d’un vieillissement prématuré. Les patients diagnostiqués avec un tel syndrome présentent généralement des mutations délétères dans un gène de maintien de l’homéostasie des télomères. Parmi les symptômes physiologiques, on remarque chez ces patients, des dégénérescences dans les tissus hautement prolifératifs, dus à l’exhaustion des cellules souches. Les cellules souches adultes, spécialisées et présentes dans nos tissus, permettent normalement la régénération des organes grâce à leur potentiel prolifératif et de différenciation. Afin de maintenir leur intégrité génomique, les cellules souches expriment une enzyme, la télomérase, capable de rallonger les extrémités terminales des chromosomes, et ainsi de maintenir intègre les télomères de ces cellules subissant des divisions cellulaire et subsistant dans l’organisme durant la vie de l’individu. En revanche, l’expression de la télomérase s’amenuise au cours du temps, les télomères se raccourcissent et les fonctions des cellules souches sont altérées. Nous étudions ce phénomène en utilisant comme modèle cellulaire, les cellules souches embryonnaires de souris, dont le gène de la télomérase réverse transcriptase a été anéanti génétiquement (mESC Tert -/-). Notamment, ces cellules, qui possèdent des télomères extrêmement courts n’arrivent pas à se différencier correctement. D’une étude précédente, mon laboratoire avait montré que ces cellules ne réussissaient pas à réprimer l’expression des gènes de pluripotence, comme Pou5F1/Oct4 et Nanog, et donc montraient des difficultés à sortir de l’état indifférencié. Au cours de mes recherches, nous avons montré que ce défaut était en fait dû à une altération en profondeur de l’épigénétique de ces cellules. Après avoir observé une déméthylation globale de l’ADN, nous avons constaté une augmentation de la marque d’histone H3K27me3 à travers le génome. De plus, moduler la présence de H3K27me3 via des petits inhibiteurs du complexe PRC2, ou par une approche génétique, modifie également le potentiel de différenciation des cellules souches. À la suite de cette étude, nous avons voulu en savoir davantage sur le signal liant attrition des télomères et défaut de différenciation. Lorsque les télomères sont très courts, la voie de réparation de l’ADN les reconnait comme une cassure double-brin. Parmi les acteurs de la réparation de l’ADN, la protéine p53 joue un rôle central puisqu’elle influence le destin cellulaire. Candidat idéal, nous avons cherché à savoir si p53 influençait la différenciation des mESC Tert -/- en utilisant une approche génétique. Nous avons été surpris de constater que l’absence de p53 restaurait le potentiel de différenciation des mESC Tert -/-. Ainsi et pour la première fois, nous avons montré que le raccourcissement des télomères pouvait avoir un effet très global sur les cellules. Nos recherches permettront de mieux appréhender certaines problématiques, notamment en matière de vieillissement. / The progressive decline of telomere length, mainly due to incomplete DNA replication at telomeres, is one of the main features of aging. Even more strikingly, excessive or rapid telomere attrition is one of the major causes of premature aging. Patients diagnosed with such syndromes have deleterious mutations in genes that maintain telomere homeostasis. For these patients, physiological manifestations include degeneration in highly proliferative tissues due to stem cell exhaustion. Adult stem cells, present in our tissues, typically allow the regeneration of organs due to their proliferative and differentiation potential. To maintain their replicative potential, stem cells express an enzyme, called telomerase, that is capable of lengthening the terminal ends of chromosomes. The maintenance of telomere length and, consequently favoring genomic stability, is crucial for stem cells that undergo cell division and remain in the organism throughout the individual's life. However, in stem cells, telomerase expression decreases over time, leading to telomere attrition and defects in stem cell functions. We studied this phenomenon using mouse embryonic stem cells disrupted for telomerase reverse transcriptase (mESC Tert -/-) as a model. In particular, these cells, which have extremely short telomeres, are unable to differentiate appropriately. Previously, my colleagues had shown that these cells failed to repress the expression of pluripotency genes, such as Pou5f1/Oct4 and Nanog, and therefore were refractory to differentiation. Here, we uncovered that profound epigenetic alterations influenced mESC Tert-/- cell fate. In addition to global DNA demethylation, we found an increase in H3K27me3 throughout the genome. Furthermore, modulating the levels of H3K27me3 via small inhibitors of the PRC2 complex or by a genetic approach also altered the differentiation potential of stem cells. Following this study, we wanted to learn more about the signals linking telomere attrition and differentiation failure. When telomeres are very short, the DNA repair pathway recognizes them as a double-strand break. Among the actors in DNA repair, the p53 protein plays a central role in influencing cell fate. As an ideal candidate, we investigated whether p53 influenced the differentiation of Tert-/- mESCs using a genetic approach. We were surprised to find that the absence of p53 restored the differentiation potential of Tert-/- mESCs. Thus, for the first time, we have shown that telomere shortening can have a very global effect on stem cells. Our research will allow us to better understand specific problems, particularly in the field of aging.

Epigenetic regulatory mechanisms play important roles in the control of lineage-specific differentiation during development. However, mechanisms that regulate higher-order chromatin remodelling and transcription of keratinocyte-specific genes that are clustered in the genome into three distinct loci (Keratin type I/II loci and Epidermal Differentiation Complex (EDC) during differentiation of the epidermis are poorly understood. By using 3D-Fluorescent In Situ Hybridization (FISH), we determined that in the epidermal keratinocytes, the KtyII and EDC loci are located closely to each other in the nuclear compartment enriched by the nuclear speckles. However, in KtyII locus knockout mice, EDC locus moved away from the KtyII locus flanking regions and nuclear speckles towards the nuclear periphery, which is associated with marked changes in gene expression described previously. Chromatin architectural protein Ctcf has previously been implicated in the control of long-range enhancer-promoter contacts and inter-chromosomal interactions. Ctcf is broadly expressed in the skin including epidermal keratinocytes and hair follicles. Conditional Keratin 14-driven Ctcf ablation in mice results in the increase of the epidermal thickness, proliferation, alterations of the epidermal barrier and the development of epidermal pro-inflammatory response. Epidermal barrier defects in Krt14CreER/Ctcf fl/fl mice are associated with marked changes in gene expression in the EDC and KtyII loci, which become topologically segregated in the nucleus upon Ctcf ablation. Therefore, these data suggest that Ctcf serves as critical determinant regulating higher-order chromatin organization in lineage-specific gene loci in epidermal keratinocytes, which is required for the proper control of gene expression, maintenance of the epidermal barrier and its function.