Le rôle du complexe HIRA coordonnant la dynamique des histones nouvelles et anciennes lors de la transcription

par Júlia Torné Cortada

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire

Sous la direction de Geneviève Almouzni.

Soutenue le 24-09-2020

à l'Université Paris sciences et lettres , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Dynamique de la Chromatine (UMR3664 – Dynamique du noyau, Institut Curie, Paris) (laboratoire) , Institut Curie (Paris) (établissement opérateur d'inscription) et de Dynamique du noyau [Institut Curie] (laboratoire) .

Le président du jury était Valérie Borde.

Le jury était composé de Geneviève Almouzni, Valérie Borde, Laszlo Tora, Marta Radman-Livaja, Guillermo A. Orsi, Luciano Di Croce.

Les rapporteurs étaient Laszlo Tora, Marta Radman-Livaja.


  • Résumé

    Lors de la transcription, le passage de l'ARN polymérase II (RNAPII) entraine des perturbations dans l’organisation des nucléosomes. Ces perturbations posent un vrai défi majeur pour le maintien de l'intégrité de la chromatine et des informations épigénétiques associées aux histones. En particulier, les régions transcrites incorporent le variant d’histone H3.3 s’accumule via une déposition de novo indépendante de la synthèse d’ADN s’appuyant sur un chaperon d’histone dédié à H3.3, le complexe HIRA. Cependant, reste à déterminer comment la chromatine est rassemblé pendant/après la transcription et si les histones préexistantes sont recyclées pour maintenir le profil épigénétique des gènes. En exploitant le système d’étiquette SNAP-tag pour suivre différentes populations d’histones H3.3 par microscopie, j’ai montré que non seulement les nouvelles histones H3.3 mais aussi les anciennes sont localisées aux sites de transcription active. L’arrêt de la transcription par une drogue inhibant la RNAPII, le Flavopiridol, entraîne une augmentation de la quantité de H3.3 retenu, suggérant qu’une partie des anciennes H3.3 sont recyclées pour reconstituer la chromatine suite à la transcription. J’ai montré de même que le chaperon HIRA est essentiel au maintien de ces H3.3 anciennes. Mécaniquement, nous démontrons que le chaperon HIRA est essentiel pour gérer les nouveaux et les anciens H3.3, mais implique différentes voies. Le dépôt de novo H3.3 dépend strictement de HIRA ainsi que son partenaire UBN1 tandis que l'interaction ASF1 avec HIRA peut être contourné. En revanche, le recyclage de H3.3 nécessite HIRA mais se déroule indépendamment d'UBN1 et montre une dépendance absolue d'ASF1. Par conséquent, nous proposons un modèle où HIRA peut coordonner ces différentes voies pour le recyclage de l'ancien H3.3 et le nouveau dépôt de H3.3 pendant la transcription pour réguler différents états de chromatine.

  • Titre traduit

    The role of the HIRA complex coordinating new and old histones dynamics during transcription


  • Résumé

    The packaging of DNA into nucleosomes represents a challenge for transcription. Nucleosome disruption and histone eviction enables RNA Polymerase II progression through DNA, a process that compromises chromatin integrity and the maintenance of epigenetic information. Here, we used the imaging SNAP-tag system to distinguish new and old histones and monitor chromatin re-assembly coupled to transcription incells. First, we uncovered a loss of both old variants H3.1 and H3.3 that depends on transcriptional activity, with a major effect on H3.3. Focusing on transcriptionally active domains, we revealed a local enrichment in H3.3 with dynamics involving both new H3.3 incorporation and old H3.3 retention. Mechanistically, we demonstrate that the HIRA chaperone is critical to handle both new and old H3.3, and showed that this implicates different pathways. The de novo H3.3 deposition depends strictly on HIRA trimerization as well as its partner UBN1 while ASF1 interaction with HIRA can be bypassed. In contrast, the recycling of H3.3 requires HIRA but proceeds independently of UBN1 or HIRA trimerization and shows an absolute dependency on ASF1-HIRA interaction. Therefore, we propose a model where HIRA can coordinate these distinct pathways for old H3.3 recycling and new H3.3 deposition during transcription to finetune chromatin states.


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