Epigenetic modifications, heterochromatic gene expression and DNA replication in ICF syndrome

par Erica Lana

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie moléculaire

Sous la direction de Albertina De Sario.

Le président du jury était Gérard Lefranc.

Le jury était composé de Albertina De Sario, Gérard Lefranc, Mariano Rocchi.

Les rapporteurs étaient Marie-Noëlle Prioleau, Yegor Vassetzky.

  • Titre traduit

    Modifications épigénétiques, expression des gènes hétérochromatiques et réplication de l' ADN dans le syndrome ICF


  • Résumé

    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.


  • Résumé

    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.

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