The role of the histone variant cenp-a and its chaperone hjurp in mouse centromere propagation and tumorigenesis

par Dan Filipescu

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Geneviève Almouzni.

Soutenue le 17-09-2014

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) .

Le jury était composé de Saadi Khochbin, Pierre-Antoine Defossez, Muriel Umbhauer, Eric Gilson, Christian Jaulin.

  • Titre traduit

    Le rôle du variant d'histone cenp-a et de son chaperon hjurp dans la propagation des centromères et la tumorigenèse chez la souris


  • Résumé

    Les centromères contribuent à garantir la distribution égale de l'ADN en mitose. Leur identité n'est pas codifiée par la séquence d'ADN, mais de manière épigénétique par le variant de l'histone H3 CENP-A. Dans des lignées cellulaires humaines transformées, CENP-A est incorporé au centromère par son chaperon HJURP, au début de la phase G1. Pendant ma thèse, j'ai utilisé le modèle murin pour étudier les particularités de la chromatine centromérique et son dysfonctionnement dans le cancer. J'ai montré que CENP-A est maintenu sur le génome paternel au cours de la spermatogenèse, contrairement aux autres histones, et peut constituer une marque transgénérationnelle du centromère. Nous avons généré une souris KO pour HJURP pour l'étudier in vivo, et avons détecté son amplification dans de multiples souches de souris. En parallèle, nous avons étudié l'interaction entre la dynamique des variants d'histone et la structure d'ordre supérieur de la chromatine centromèrique. Nous avons découvert que la réorganisation de l'hétérochromatine péricentrique au cours du cycle cellulaire contrôle les deux modes distinctifs d'incorporation des variants d'H2A et la stoechiométrie de CENP A. Pour explorer le lien entre la tumorigenèse et la surexpression de CENP A/HJURP dans des cancers humains, nous avons utilisé un modèle de transformation de fibroblastes murins embryonnaires. Dans le fond génétique nul pour p53 de ces cellules, la surexpression exogène des deux facteurs n'apportait pas un avantage prolifératif mesurable, mais leur accumulation était une conséquence de la transformation. Actuellement, nous analysons si cette surexpression contribue à augmenter la capacité de transformation.


  • Résumé

    Centromeres are genomic loci ensuring equal distribution of the two sets of chromosomes in mitosis. Their identity is not encoded in the underlying DNA sequence but specified epigenetically by the histone H3 variant CENP-A. In transformed human cell lines, CENP A is deposited at centromeres by the histone chaperone HJURP in a distinct window of the cell cycle. During my PhD I have taken advantage of the mouse model to address cell cycle and developmental features of centromeric chromatin, as well as its dysfunction in cancer.Using an organism-level approach, I could observe that contrary to most histones, CENP-A is retained on the paternal genome during spermatogenesis, acting as a transgenerational mark of the centromere. To study the role of HJURP in vivo, we generated a knockout mouse and discovered that its genomic locus underwent amplification in several mouse subspecies.In parallel, we addressed the crosstalk between histone variant dynamics and higher-order chromatin structure at the centromere, and revealed that the dynamic reorganization of pericentric heterochromatin during the cell cycle controls the distinct incorporation of H2A variants and CENP-A stoichiometry.Finally, to explore the connection between tumorigenesis and CENP-A/HJURP overexpression, recorded in a number of human cancers, we used a mouse embryonic fibroblast model of transformation. We determined that whereas their overexpression did not confer a measurable proliferative advantage in a p53-deficient background, CENP-A/HJURP upregulation was a consequence of transformation. Whether their accumulation has a functional role to enhance tumorigenesis in this system was further investigated.

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