The role of Chd7 & Chd8 chromatin remodelers in oligodendrogenesis and (re)myelination

par Corentine Marie

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Carlos Parras.

Soutenue le 29-09-2017

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris) , en partenariat avec Institut du Cerveau et de la Moëlle Epinière = Brain and Spine Institute (laboratoire) .

Le président du jury était Ann Lohof.

Le jury était composé de Jeannette Nardelli, Jean Livet.

Les rapporteurs étaient Elisabeth Traiffort.

  • Titre traduit

    Le rôle de Chd7 & Chd8 facteurs du remodelage de la chromatine dans l'oligodendrogenese et la (re)myélinisation


  • Résumé

    Les oligodendrocytes (OLs) sont les cellules myélinisantes du système nerveux central, s’enroulant autour des axones et permettant la conduction saltatoire du potentiel d’action. Dans la Sclérose en Plaques, des gaines de myélines sont détruites et l’efficacité de la remyélinisation par les précurseurs d’oligodendrocytes (OPCs) diminue avec la progression de la maladie. Une meilleure compréhension du mécanisme qui contrôle la génération des OPCs et leur différentiation est donc essentielle pour développer des thérapies efficaces de remyélinisation. L’oligodendrogenèse, qui comprend les étapes de génération des OPCs, de différenciation et de maturation des OLs, est un processus contrôlé par des facteurs de transcription spécifiques incluant Ascl1, Olig2 and Sox10 mais le mécanisme impliqué est encore peu connu. Sachant que les facteurs du remodelage de la chromatine sont des régulateurs nécessaires à la formation de la boucle promoter-enhancer permettant l’initiation de la transcription, nous nous sommes focalisé sur Chd7 (Chromodomain-Helicase-DNA-Binding 7), un membre de la famille de protéine CHD. Dans une première étude, nous avons montré que Chd7 est hautement enrichi dans le lignage oligodendroglial avec un pic d’expression pendant la différenciation des OLs. Nous avons également montré que la délétion conditionnelle de Chd7 diminuait la différentiation des OLs pendant la (re)myélinisation. Dans un seconde étude, nous avons utilisé des techniques de génomique sur les OPCs purifiés pour étudier la régulation par Chd7 de gènes impliqués dans la différenciation, la survie et la prolifération des OPCs. Dans ce but, nous avons générer des délétions inductible de Chd7 spécifiquement dans les OPCs (Chd7iKO) et nous avons analysé le transcriptome (RNA-seq) d’OPCs purifiés à partir de cerveaux de souris P7 comparé à des contrôles. Nous avons trouvé que Chd7 activait l’expression des gènes impliqué dans la différenciation des OPCs et la myélinisation et inhibait l’apoptose, sans montré de défaut de prolifération. Pour aller plus loin, nous avons étudié Chd8, un paralogue de Chd7, et nous avons montré qu’il est exprimé dans le lignage oligodendrocytaire avec un pic d’expression dans les OL en différenciation, similairement à Chd7. Les données de fixation (ChIP-seq) de Chd7 et Chd8 indiquent que ces deux facteurs du remodelage de la chromatine se fixent sur des gènes communs reliés au processus de différenciation, de survie et de prolifération des OPCs. Intégrant ces données avec celles de facteurs transcriptionnels clés dans l’oligodendrogenèse (Olig2, Ascl1 et Sox10), nous avons construit un modèle de la régulation de l’expression de gènes contrôlés dans le temps et impliqué dans chacune des étapes de la différenciation des oligodendrocytes.


  • Résumé

    Oligodendrocytes (OLs) are myelin-forming cells of the central nervous system wrapping axons and allowing the saltatory conduction of action potentials. In Multiple sclerosis (MS), myelin sheath is destroyed and effective remyelination by oligodendrocyte precursor cells (OPCs) diminishes with disease progression. Therefore, a better understanding of the mechanisms controlling OPC generation and differentiation is essential to develop efficient remyelinating therapies. Oligodendrogenesis, involving the steps of OPC generation, OPC differentiation and maturation of OLs, is a process controlled by specific transcription factors including Ascl1, Olig2 and Sox10 but the mechanisms involved are poorly understood. As it is known that chromatin remodelers are regulatory factors necessary in the formation of the promoter-enhancer loop prior to transcription, we focused our study on Chd7 (Chromodomain-Helicase-DNA-Binding 7), a member of the CHD protein family. In a first study, we showed that Chd7 is highly enriched in the oligodendroglial lineage cells with a peak of expression during OL differentiation and that Chd7 OPC-conditional deletion impairs OL differentiation during (re)myelination. In a second study, we used unbiased genome wide technics in purified OPCs to study Chd7 regulation of genes involved in OPC differentiation, proliferation and survival. To this aim, we have generated OPC-specific inducible Chd7 knock-out (Chd7-iKO) and analyse the transcriptome (RNA-seq) of purified OPCs from P7 mouse cortices compared to control littermates. We found that Chd7 promote the expression genes involved in OPC differentiation and myelination and inhibits apoptosis, without affecting OPC proliferation. Furthermore, we investigated Chd8, a paralog of Chd7, showing that it is expressed in the oligodendroglial lineage with a peak of expression in differentiating oligodendrocytes, similar to Chd7. Genome wide binding (ChIP-seq) profiling for Chd7 and Chd8 indicate that these two chromatin remodelers bind to common genes related to OPC differentiation, survival and proliferation. Integrating these datasets with other key transcriptional regulators of oligodendrogenesis (Olig2, Ascl1 & Sox10), we have built a model accounting for the time-controlled regulate expression of genes involved in each step of OL differentiation.


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