Dynamique en molecule unique des chaperones d'histone et des variants d'histone dans les cellules souches embryonnaires

par Stefano Arfè

Projet de thèse en Biologie cellulaire et développement

Sous la direction de Geneviève Almouzni et de Jean-Pierre Quivy.

Thèses en préparation à l'Université Paris sciences et lettres , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant , en partenariat avec Dynamique du noyau (laboratoire) et de Institut Curie (établissement opérateur d'inscription) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Une question centrale pour l'étude de la chromatine est de savoir comment organiser structurellement le génome et marquer des régions spécifiques avec des variants d'histones. Les chaperones d'histones, facteurs escortant ces protéines afin de réguler leur approvisionnement, leur éviction et leur dégradation, sont essentiels pour incorporer les variants d'histones à des régions précises de la chromatine et faire le lien avec l'organisation de la chromatine. Récemment, des déséquilibres survenant dans des contextes naturels et pathologiques ont souligné l'importance de ces interactions sélectives entre variants et chaperones. Les altérations des variants d'histones et de leurs chaperones sont en effet devenues des marques distinctives de cancers spécifiques chez l'enfant, avec une organisation inappropriée de la chromatine et des troubles du développement. Dans un contexte tumoral plus large, nous avons récemment décrit une "dépendance épigénétique" à des facteurs impliqués dans l'organisation du centromère. Ainsi, des modifications dans le réglage fin entre les variants des histones et leurs chaperones peuvent affecter de manière distincte l'homéostasie tissulaire, l'effet final dépendant de la nature des modifications, du contexte cellulaire et du moment donné du développement. Objectifs: L'étudiant exploitera des méthodes d'imagerie de pointe, notamment le suivi de molécule unique par microscopie de localisation photo-activée (smtPALM) et de la microscopie stochastique par reconstruction optique (STORM), afin d'analyser la dynamique des histones au niveau d'une cellule et d'une molécule. Il décrira comment les déséquilibres des chaperones d'histones et des variants d'histones influent sur ces dynamiques. Il réalisera ces études au cours de la réplication de l'ADN et de la réparation de l'ADN dans les cellules ES de souris afin de définir comment ces paramètres dynamiques sont uniques aux cellules souches et à la pluripotence.

  • Titre traduit

    Single molecule dynamics of histone chaperones & histone variants in ES cells


  • Résumé

    A central question in chromatin biology is how to both structurally organize the genome and mark specific regions with a choice of histone variants. Histone chaperones-escort factors that regulate the supply, loading eviction, and degradation of histone variants- are key in the placement of histone variants at specific chromatin landmarks and bridge organization scales from the nucleosome to higher order structures. Recently, dosage imbalances occurring in natural and pathological contexts have underlined the importance of this selective chaperone-histone variant partnerships. Indeed, alterations of histone variants and their chaperones have emerged as the hallmarks of specific childhood cancers, linking improper chromatin organization to developmental disorders. On the other hand, in a broader tumor context, we recently described an "epigenetic addiction" to factors involved in centromere organization. Thus, alterations in the fine-tuning between variants of histones and their chaperones, can profoundly affect tissue homeostasis in distinct manners, the final effect depending on the nature of the alterations, the cellular context and the given developmental timing. Objectives: The student will exploit state-of-the-art imaging approaches including single molecule tracking by photo-activated localization microscopy (smtPALM) and stochastic optical reconstruction microscopy (STORM) to investigate at the single cell, single molecule level histone dynamics. He will characterize how dosage imbalances of histone chaperones and histone variants impinge on these dynamics. He will perform these studies during DNA replication and DNA repair in mouse ES cells to define how these dynamics parameters that are unique to stem cells and pluripotency.