DYNAMIQUES EPIGENETIQUES DU MACROSATELLITE D4Z4 PAR LA PROTEINE SMCHD1 DANS DEUX MALADIES RARES: EXPLOITATION DU MODELE IPS

par Camille Dion

Thèse de doctorat en Pathologie humaine

Sous la direction de Frederique Magdinier.

Thèses en préparation à Aix-Marseille , dans le cadre de Sciences de la vie et de la santé (62) .


  • Résumé

    La dystrophie Facio-Scapulo-Humérale (FSHD) est caractérisée par un affaiblissement asymétrique des muscles de la face, de la ceinture scapulaire et des bras. Dans 95% des cas (FSHD1), elle est liée à la contraction d’un élément macrosatellite en 4q35, D4Z4. Dans les 5% des cas qui ne présentent pas de contraction de D4Z4 (FSHD2), des mutations dans le gène SMCHD1 sont retrouvées. Des mutations dans ce gène sont aussi associées à un syndrome développemental très rare, le syndrome de Bosma (BAMS). Les individus présentent des anomalies cranio-faciales mais aucun signe musculaire. Nous avons développé une méthode pour l’analyse de la méthylation de D4Z4 associant modification de l’ADN au bisulfite de sodium et séquençage à haut débit. Nous observons une hypométhylation marquée chez les patients FSHD2 et BAMS au niveau de la partie proximale de cet élément. L’étude de la méthylation au cours de la reprogrammation de fibroblastes primaires en cellules souches pluripotentes induites montre que D4Z4 est reméthylé de façon spécifique dans les cellules contrôles et FSHD1 mais est peu modulée dans les cellules FSHD2 et BAMS. Cette méthylation élevée est une caractéristique de la pluripotence et implique SMCHD1. La reméthylation ne dépend pas non plus de la mémoire épigénétique héritée des fibroblastes ni du nombre de répétitions D4Z4. Ces résultats suggèrent un mécanisme de régulation dynamique. L’hypométhylation de D4Z4 n’est pas observée lors de l’invalidation somatique du gène indiquant que SMCHD1 est impliqué dans la mise en place de la méthylation et non sa maintenance. SMCHD1 est donc impliqué dans la mise en place de la méthylation de D4Z4 dans les cellules pluripotentes.

  • Titre traduit

    Macrosatellite D4Z4 epigenetic dynamics by the SMCHD1 protein in two unrelated diseases : lesson from IPSC


  • Résumé

    Facio-Scapulo-Humeral Dystrophy is characterized by the involvement of specific facial, scapulo-humeral and anterior foreleg muscles. In 95% of cases (FSHD1) the disease is associated with a reduction of a macrosatellite element, D4Z4, at the 4q35 locus. In the 5% remaining cases (FSHD2), there is no D4Z4 contraction and patients carry mutations in the SMCHD1 gene. Mutations in SMCHD1 are also involved in a very rare developmental syndrome called Bosma Arhinia Microphtalmia syndrome (BAMS) characterized by cranio-facial abnormalities but no muscular dystrophy. To analyze D4Z4 methylation we developed an approach based on the Sodium Bisulfite treatment method followed by high-throughput sequencing. We showed a significant hypomethylation in the proximal region of D4Z4 in FSHD and BAMS patients compared to controls. Our methylation analysis in primary fibroblasts and corresponding human induced pluripotent stem cells showed that D4Z4 is specifically remethylated upon reprogramming in FSHD1 cells but not in SMCHD1-mutated cells. The high methylation level is a feature of pluripotency likely dependent on SMCHD1. Strikingly, hypomethylation is not observed in somatic cells invalidated for SMCHD1 suggesting a key role for this factor in de novo the methylation. D4Z4 methylation pattern does not depend on the epigenetic memory inherited form donor cells and on the number of the D4Z4 copies and it is a tightly regulated process. In conclusion, SMCHD1 plays a role in the D4Z4 methyl mark deposition at the pluripotency state.