Imagerie à haute résolution spatio-temporelle de la dynamique chromatinienne en cellules vivantes : étude de l'interaction entre le bromodomaine et l'histone H4 acétylée

par Nicolas Audugé

Thèse de doctorat en Génome et protéine

Sous la direction de Maïté Coppey-Moisan.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .

mots clés

• Transfert d'énergie par résonance de fluorescence -- méthodes
• Protéines à fluorescence verte
• Histone
• Acétylation
• Chromatine

Résumé

Le développement des techniques de microscopie de fluorescence offre de nouvelles perspectives dans l'étude des processus cellulaires. La possibilité de suivre en temps réel des interactions protéiques en cellules vivantes conduit à une vision plus dynamique des mécanismes moléculaires mis en place tout au long de la vie d'une cellule. Le but de l'étude menée au cours de ma thèse consiste à étudier l'interaction entre l'histone H4 acétylée et le double bromodomaine de la protéine TAFII250. Cette interaction a été analysée par une technique de microscopie de fluorescence, FLIM par FRET, développée au sein du laboratoire et permettant d'obtenir à une haute résolution spatio-temporelle un suivi en temps réel de l'interaction en cellules vivantes. Cette interaction, dépendante du niveau d'acétylation de l'histone H4, semble être très dynamique et s'effectuer de façon très localisée au niveau de la chromatine, sur des domaines de 0,7\im de diamètre. De la même manière, l'analyse des déclins de fluorescence de la protéine EGFP fusionnée à l'histone H4 nous révèle des fluctuations de la durée de vie de fluorescence de ce fluorophore. Les analyses que nous avons effectuées nous conduisent à interpréter ces fluctuations comme étant la conséquence des variations du microenvironnement local dans lequel se situe l'EGFP, traduisant ainsi des variations de l'état supra-nucléosomal de la chromatine. Nous montrons que l'interaction entre le double bromodomaine de TAFII250 et l'histone H4 est conditionnée par ces fluctuations de l'état supra-nucléosomal. De façon plus générale, nous pensons que ces fluctuations moduleraient l'accessibilité de la chromatine aux facteurs protéiques.

Titre traduit

High Space and Time Resolution Imagery of Chromatin Dynamic in Living Cells : study of the interaction between the bromodomain and the acetylated histone H4

Résumé

Fluorescence microscopy is rapidly evolving and the development of novel techniques offers new prospects in thé study of the cellular processes. The possibility of following protein interactions in real-time and in living cells leads to a more dynamic vision of the molecular mechanisms occurring throughout the life of a cell. The purpose of my thesis was to study the interaction between the acetylated histone H4 and the double bromodomain of protein TAFII250. This interaction was analyzed by a technique of fluorescence microscopy, FLIM by FRET, developed within the laboratory and making possible to obtain in real-time, with a high space and time resolution, a follow-up of the interaction in living cells. This interaction, dependent on the histone H4 acetylation rate, seems to be very dynamic and to be carried out in a very localized way on the chromatin, on the domains of 0,7}in of diameter. Similarly, the analysis of the fluorescence of the protein EGFP-H4 reveals fluctuations of the fluorescence lifetime of this fluorophore. Further analyses strongly argue that these fluctuations are due to the variations of the microenvironment of the EGFP and thus reflecting the variations of the supra-nucleosomal state of chromatin. Also, we show that the interaction between the double bromodomain of TAFII250 and the histone H4 is driven by these fluctuations of the supra-nucleosomal state. In a more general way, we propose that these fluctuations would modulate the accessibility of chromatin to the protein factors.