Role of sorting-méthylation of the lysine 4 of the histone H3 in the formation of the breaks double stalks méiotiques in S. Cerevisiae

Rôle de la tri-méthylation de la lysine 4 de l’histone H3 dans la formation des cassures double brins méiotiques chez S. Cerevisiae

• Auteur / Autrice : Vérane Sommermeyer
• Direction : Valérie Borde
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Moléculaire
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthylation

Méiose

Chromatine

Résumé

La recombinaison homologue initiée par l’introduction programmée de cassures double brins de l’ADN (CDB) permet la ségrégation des chromosomes homologues en méiose. La chromatine joue un rôle important à différentes échelles dans la position des cassures. Les CDB chez S. Cerevisiae sont notamment associées à une modification post-traductionnelle d’histone, H3K4me3, et aux boucles d’ADN ancrées sur un axe (structure spécifique à la méiose). Le mécanisme liant les CDB à H3K4me3 ainsi que le dépôt de cette marque aux CDB étaient inconnus. J’ai pu montrer qu’aux sites de CDB, H3K4me3 est déposée dès la phase de croissance végétative et est associée à l’ARN pol II transcriptionnellement active, bien que la présence de transcrits ne soit pas toujours observée. Outre son implication connue au sein du complexe Set1 dans le dépôt d’H3K4me3, j’ai identifié un nouveau rôle de Spp1 dans la formation des CDB en méiose. La capacité de lecture d’H3K4me3 par Spp1 (via son PHD finger) est importante pour la formation des CDB. En outre, Spp1 en méiose est localisée à l’axe par une interaction avec Mer2, une des protéines essentielles pour la formation des CDB situées sur l’axe. Nous proposons un modèle où Spp1, en lisant H3K4me3, définit les sites de CDB et les amène à l’axe pour leur coupure. Cependant, en l’absence de ce mécanisme, il reste des CDB, qui conservent les mêmes caractéristiques de catalyse mais un autre mécanisme de définition et d’interaction avec l’axe est mis en jeu, impliquant potentiellement une proximité à l’axe et la transcription. Ces résultats établissent pour la première fois un lien mécanistique entre une marque épigénétique et la formation des CDB en méiose

Homologous recombination is initiated by the introduction of programmed DNA double strand breaks (DSB) and is important for the segregation of homologous chromosomes in meiosis. Chromatin plays an important role in defining the location of DSB, which is correlated in particular to a histone post-translational modification, H3K4me3, and to chromatin loops anchored on the axis, a meiosis-specific structure. H3K4me3 deposition at DSBs and the link between them had so far remained elusive. I showed that H3K4me3 at DSB sites is deposited in vegetative growth and is associated with RNA pol II transcriptionnally active, although transcripts have not been observed in all cases. Besides its known role within the Set1 complex in depositing H3K4me3, I have identified, in meiosis, a new function of Spp1 in DSB formation. Spp1’s ability to read H3K4me3 (through its PHD finger) is important for DSB formation. Spp1 is localized in meiosis at the axis through an interaction with Mer2, one of the axis-localized proteins essential for DSB formation. We propose a model in which Spp1, while reading H3K4me3, defines the position of DSB and is able to tether them to the axis for their formation. However, in the absence of this mechanism, some DSBs that keep the same catalysing characteristics but another way of defining their location and their tethering to the axis must exist, potentially implicating their proximity to the axis and transcription. Those results show for the first time a mechanistic link between an epigenetic mark and meiotic DSBs formation