Role des modifications des histones dans le maintien et la lecture de l’empreinte génomique chez la souris.

Role of histone modifications in the maintenance and reading of genomic imprinting in mice

• Auteur / Autrice : Lionel Sanz
• Direction : Robert Feil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 07/12/2010
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier
• Jury : Président / Présidente : Jean Marie Blanchard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Robert Feil, Zdenko Herceg
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Slimane Ait-Si-Ali, Deborah Bourc'his

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthylation

Histones

Empreintes génomiques

Mots clés libres

Empreinte genomique

Méthylation des histones

Domaine bivalent

Grb10

G9a

Genomic imprinting

Histone methylation

Bivalent chromatin

Grb10

G9a

Résumé

L'empreinte génomique est un mécanisme épigénétique qui conduit à l'expression d'un seul des deux allèles parentaux pour une centaine de gènes autosomaux chez les mammifères. La majorité des gènes soumis à l'empreinte est regroupée en clusters et tous ces gènes sont sous le contrôle de séquences discrètes appelées ICR (Imprinting Control Region). Les ICRs sont marquées épigénétiquement par une méthylation d'ADN et des modifications des histones alléliques. La méthylation d'ADN au niveau de ces ICRs est un facteur clé de l'empreinte et va être établie dans les lignées germinales suivant le sexe de l'embryon. Après fécondation, le nouvel embryon portera les empreintes paternelles et maternelles, ces empreintes devront alors être maintenues pendant tout le développement et interprétés dans le but de conduire à l'expression allélique des gènes soumis à l'empreinte. Cependant, la méthylation d'ADN ne peut expliquer à elle seule tous les aspects de l'empreinte génomique. Ainsi, d'autres marques épigénétiques doivent agir dans le maintien et la lecture de ces empreintes. Nous avons mis en évidence dans un premier temps que le contrôle de l'expression allélique dans le cerveau de Grb10 repose sur la résolution d'un domaine bivalent allélique spécifiquement dans le cerveau. Ces résultats mettent en avant pour la première fois un domaine bivalent dans le contrôle de l'expression des gènes soumis à l'empreinte et propose un nouveau mécanisme dans l'expression tissu spécifique de ces gènes. D'autre part, bien que des études en cellules ES aient démontré un rôle de G9a dans le maintien des empreintes au cours du développement embryonnaire, nos données suggèrent que G9a ne serait pas essentielle a ce maintien dans un contexte in vivo.

Genomic imprinting is a developmental mechanism which leads to parent-of-origin-specific expression for about one hundred genes in mammals. Most of imprinted genes are clustered and all are under control of sequence of few kilobases called Imprinting Control Region or ICR. ICRs are epigenetically marked by allelic DNA methylation and histone modifications. DNA methylation on ICRs is a key factor which is established in germ cells according to the sex of the embryo. After fecundation, the new embryo will harbored both paternal and maternal imprints which have to be maintained during the development and read to lead to allelic expression of imprinted genes. However, allelic DNA methylation alone cannot explain every aspect of genomic imprinting. Thus, there should be other epigenetic marks which act in the maintaining and reading of the imprints.Our data first indicate that bivalent chromatin, in combination with neuronal factors, controls the paternal expression of Grb10 in brain, the bivalent domain being resolved upon neural commitment, during the developmental window in which paternal expression is activated. This finding highlights a novel mechanism to control tissue-specific imprinting. On an other hand, although previous studies in ES cells show a role for G9a in the maintaining of imprints during embryonic development, our data suggest that G9a would not be essential in an in vivo model.