Identification et caractérisation des gènes cibles du corépresseur TIF1β : vers une meilleure compréhension de son rôle en tant que régulateur épigénétique de l'activité transcriptionnelle du génome murin

Identification and characterization of TIF1β (beta) target genes : Toward a better understanding of its role in the epigenetic regulation of the transcriptional activity of the murin genome

• Auteur / Autrice : Raphaël Riclet
• Direction : Florence Cammas, Régine Losson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transcription génétique

Répresseurs

Épigénétique

Protéines

Histones

Résumé

Mon travail de thèse a porté sur l’identification et la caractérisation des gènes directement régulés par TIF1β dans les cellules de carcinome embryonnaire F9. Par analyse transcriptomique et ChIP, nous avons identifié MEST comme un gène cible primaire de TIF1β. Nous avons ensuite démontré que TIF1β est essentiel à l’établissement et à la maintenance d’une structure de type hétérochromatine dans la région promotrice de ce gène, caractérisée par la triméthylation de H3K9 et de H4K20, l’ hyperméthylation de l’ADN et un enrichissement en protéines HP1. Enfin, cette structure semble entrainer une localisation préférentielle du gène MEST à proximité de l’hétérochromatine. Nous avons démontré que cette organisation nécessite l’interaction entre TIF1β et les HP1, puisqu’elle est complètement perturbée dans des cellules F9 qui expriment une protéine TIF1β n’interagissant plus avec les protéines HP1. Dans ces cellules, le promoteur MEST est hypométhylé et caractérisé par une triméthylation de H3K27, associée à la réactivation de l’expression de ce gène et à son éloignement de l’hétérochromatine. Par des expériences de ChIP-seq réalisées dans des cellules F9 au cours de la différenciation cellulaire, nous avons mis en évidence un grand nombre de régions du génome enrichies en TIF1β correspondant principalement à des régions promotrices proximales et distales. Cette étude nous a permis d’établir que TIF1β régule majoritairement des gènes impliqués dans l’expression des gènes, la mort cellulaire, la croissance et la prolifération cellulaire ainsi que dans le cancer; cette analyse suggère aussi que TIF1β pourrait jouer un rôle au niveau des séquences répétées de type LTR et SINE.

During my thesis, we were interested in the identification and characterization of genes directly regulated by TIF1β in F9 embryonal carcinoma cells. By transcriptomic and TIF1β chromatin-immunoprecipitation (ChIP) analysis, we first identified MEST as a TIF1β target gene. We then demonstrated that TIF1β, through its interaction with HP1 proteins, is essential in establishing and maintaining a local heterochromatin-like structure on the promoter region of this gene, characterized by H3K9 and H4K20 trimethylation, DNA hypermethylation, and enrichment in HP1 proteins that correlates with preferential association to foci of pericentromeric heterochromatin and transcriptional repression. We demonstrate that upon disruption of the interaction between TIF1β and HP1 proteins, TIF1β is released from the promoter region, leading to a switch from DNA hypermethylation and histone H3K9 trimethylation to DNA hypomethylation and histone H3K27 trimethylation associated with rapid reactivation of MEST expression. To identifie new TIF1β target genes, we have perfomed a large scale TIF1β ChIP (ChIP-seq) experiments in differentiating F9 cells. We were able to identified a large number of genomic regions enriched in TIF1β corresponding predominantly to promoter and promoter proximal regions (86%). We demonstrated that TIF1β is a major regulator of cell physiology by regulating genes implicated in gene expression, cell death, cell growth and proliferation, and cancer. This analysis also strongly suggests that TIF1β plays a role in the transcriptionnal regulation on LTR and SINE repeated sequences.