Human satellite sequences transcription
Etude de la transcription des séquences satellites du génome humain
Résumé
The gene is defined as a functional unit of heredity. Indeed, genes, transcribed into RNA, encode proteins that provide the bulk of cellular functions. However, genes account for only 2% of the human genome. Thus, our genome is composed almost exclusively of non-coding DNA (ncDNA) which, due to an apparent lack of function (ie of transcription and translation), is also known as
"junk DNA". Surprisingly, the amount of ncDNA present in the cell is proportional to the complexity of organisms, suggesting that ncDNA could have a function. Particularly, centromere and pericentromere, which contain satellite DNA (a part of ncDNA), allow proper segregation of sister chromatid during mitosis. More studies realized in the yeast S.pombe show that pericentromeric regions
could be transcribed. The ncRNA participate in
the establishment and maintenance of pericentromeric heterochromatin . Although mechanisms involved in these processes are largely identified, very little
is known about the transcription ability of these satellites sequences in others species.
Thus, the objective of my thesis was to evaluate the ability of satellite sequence of the human genome to be transcribed.
When I arrived in the laboratory, the team of Pr. Claire Vourc'h was particularly committed to this project since they have just shown that satellites 3 sequences of 9q12 locus could be transcribed during the stress response.
My first work was to identify new satellite sequences whose transcription is induced by heat stress.
Furthermore, I have developed the first transcriptomic approach dedicated to the expression of satellite sequence of the human genome: the RepChip. The model of the stress response allowed me to validate this tool. So I could identify not only new cellular contexts allowing the expression of these sequences but also two independent mechanisms involved in their transcription. In particular, a link between the ability of transcription of these sequences and changes in the epigenome could be established. Finally, I identified an inhibition model
of the transcription of satellites sequences during heat shock, the ICF syndrome (Immunodeficiency, centromeric instability and facial anomalies).
"junk DNA". Surprisingly, the amount of ncDNA present in the cell is proportional to the complexity of organisms, suggesting that ncDNA could have a function. Particularly, centromere and pericentromere, which contain satellite DNA (a part of ncDNA), allow proper segregation of sister chromatid during mitosis. More studies realized in the yeast S.pombe show that pericentromeric regions
could be transcribed. The ncRNA participate in
the establishment and maintenance of pericentromeric heterochromatin . Although mechanisms involved in these processes are largely identified, very little
is known about the transcription ability of these satellites sequences in others species.
Thus, the objective of my thesis was to evaluate the ability of satellite sequence of the human genome to be transcribed.
When I arrived in the laboratory, the team of Pr. Claire Vourc'h was particularly committed to this project since they have just shown that satellites 3 sequences of 9q12 locus could be transcribed during the stress response.
My first work was to identify new satellite sequences whose transcription is induced by heat stress.
Furthermore, I have developed the first transcriptomic approach dedicated to the expression of satellite sequence of the human genome: the RepChip. The model of the stress response allowed me to validate this tool. So I could identify not only new cellular contexts allowing the expression of these sequences but also two independent mechanisms involved in their transcription. In particular, a link between the ability of transcription of these sequences and changes in the epigenome could be established. Finally, I identified an inhibition model
of the transcription of satellites sequences during heat shock, the ICF syndrome (Immunodeficiency, centromeric instability and facial anomalies).
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.
Ainsi, l'objectif de ma thèse a été d'évaluer le potentiel transcriptionnel des séquences satellites du génome humain.
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).
Ainsi, l'objectif de ma thèse a été d'évaluer le potentiel transcriptionnel des séquences satellites du génome humain.
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).