Durant l’hématopoïèse, les cellules souches hématopoïétiques peuvent soit s’autorenouveler soit se différencier dans les divers types de cellules matures constituant le système hématopoïétique. Un des modèles prédominants sur le développement du système hématopoïétique postule une différenciation par étape des différentes lignées le constituant. Ce modèle débute avec les cellules souches hématopoïétiques qui donnent naissance à des précurseurs multipotents qui peuvent à leur tour se différencier en précurseurs dédiées à la lignée lymphoïde ou myéloïde. Bien que la dernière décennie ait apporté de nombreuses connaissances sur les principales signalétiques transcriptionnelles impliquées dans le développement hématopoïétique, le détail des mécanismes moléculaires en jeu expliquant comment les cellules souches hématopoïétiques sont initialement amorcées puis complètement engagées vers une voie de différenciation reste toujours à élucider. Le travail de notre laboratoire indique que l’assemblage combinatoire du complexe de remodelage de la chromatine SWI/SNF est un élément clé parmi les mécanismes épigénétiques qui gouvernent le destin cellulaire et notamment la famille de sous-unités Smarcd qui comporte 3 membre alternatifs Smarcd1/2/3. Des analyses du transcriptome par séquençage haut débit ont montré que l’expression de la sous-unité Smarcd1 du complexe est élevée dans le compartiment des cellules souches, les précurseurs multipotents et les progénitures lymphoïdes tandis que la sous-unité Smarcd2 est principalement exprimée dans les précurseurs myéloïdes. En utilisant des modèles de délétion conditionnelle dans des modèles murins, nous avons démontré que Smarcd1 et Smarcd2 jouent des rôles critiques et lignés spécifiques durant l’hématopoïèse.
Dans un premier temps, nous avons pu montrer que Smarcd1 collabore avec le facteur de transcription de la famille bHLH E2A pour spécifier le destin lymphoïde des précurseurs multipotents et qu’elle est donc absolument essentielle pour la lymphopoïèse. Notre travail sur les mécanismes moléculaires en jeu a pu montrer que Smarcd1 interagit directement avec E2A et est nécessaire pour l’accessibilité de la chromatine sur un ensemble de régions enrichies avec les modifications d’histones H3K27ac/H3K3me1 qui marquent des régions activatrices (« enhancer ») impliquées dans l’activation d’une signature lymphoïde dans les précurseurs multipotents. Le blocage de l’interaction entre Smarcd1 et E2A inhibe l’amorce de cette signature lymphoïde et bloque l’émergence de précurseurs destinés à la voie lymphocytaire.
Concernant la fonction de Smarcd2, nous avons pu montrer que cette sous-unité est absolument nécessaire pour la granulopoïèse. Les souris ayant subi une délétion génétique de Smarcd2 deviennent très rapidement neutropéniques. Ce phénotype découle d'un blocage au stade de différenciation myélocyte/métamyélocyte, tandis que les autres lignées hématopoïétiques restent non affectées par la délétion. Nous avons pu identifier le facteur de transcription C/ebpƐ comme un partenaire essentiel de Smarcd2 qui interagit avec le complexe SWI/SNF sur les promoteurs de gènes de granules secondaires afin d’en activer la transcription. Les analyses du transcriptome que nous avons effectué lorsque l’interaction de Smarcd2 et C/ebpƐ est interrompue dans des précurseurs de granulocytes ont montré une diminution de l’expression des gènes de granules secondaires liée à une maturation incomplète des granulocytes menant au développement d’un syndrome de myélodysplasie au court du temps. / During hematopoiesis, hematopoietic stem cells (HSCs) either selfrenew
or differentiate into all mature blood cell types through successive
rounds of binary cell fate decisions. The prevailing model of hematopoiesis
predicts a step-by-step model of lineage differentiation in which HSCs first
give rise to multipotent progenitors that subsequently differentiate into
myeloid and lymphoid restricted progenitors. Although key transcriptional
pathways controlling hematopoietic development are beginning to be
deciphered, detailed molecular mechanisms explaining how HSCs and
progenitors are initially primed and then commit to the different
hematopoietic cell lineages are lacking. Work from our laboratory indicates
that combinatorial assembly of the mammalian SWI/SNF (mSWI/SNF)
chromatin remodeling complex is a key epigenetic mechanism that governs
cell fate decisions. Transcriptomics analyses revealed that expression of the
Smarcd1 subunit is enriched in hematopoietic stem/progenitors and early
lymphoid cells, while Smarcd2 is mainly expressed in myeloid progenitors.
Using conditional knock-out mouse models, we demonstrated that Smarcd1
and Smarcd2 subunits perform critical and lineage-specific roles during
hematopoiesis. First, we found that Smarcd1 collaborates with the bHLH
transcription factor E2A to specify lymphoid cell fate during hematopoiesis
and, therefore, is absolutely required for lymphopoiesis. Mechanistically, we
showed that Smarcd1 physically interacts with E2A and is required for
chromatin accessibility of a set of H3K27ac/H3K4me1-enriched enhancers
that coordinate activation of the early lymphoid signature in hematopoietic
stem cells. Impairing the interaction between Smarcd1 and E2A inhibits
lymphoid lineage determination and the emergence of lymphoid-primed
multipotent progenitors.
Conversely, we showed that Smarcd2 is absolutely required for
granulopoiesis. Smarcd2-deficient mice quickly become neutropenic due to a
XIII
block at the myelocyte/metamyelocyte stage of granulocyte maturation while
other lineages remain unaffected. We discovered that Smarcd2 interacts with
the transcription factor C/ebpε to recruit the mSWI/SNF complex on the
promoter of secondary granule genes, thus inducing their transcriptional
activation. As shown by transcriptomic analysis, impairing this interaction
results in decreased expression of secondary granule genes, improper
granulopoietic maturation, and development of a myelodysplastic-like
syndrome over time.
Altogether, this work identifies the Smarcd1 and Smarcd2 subunits of
SWI/SNF complexes as master chromatin remodelers allowing the
recruitment of lineage-specific transcription factors at key regulatory loci
controlling lymphoid lineage priming and granulocyte development,
respectively. More globally, these studies highlight that combinatorial
assembly of alternative subunits of mSWI/SNF complexes is a key epigenetic
mechanism controlling cell fate decisions during hematopoiesis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/26308 |
| Date | 08 1900 |
| Creators | Priam, Pierre |
| Contributors | Lessard, Julie |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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