Mécanismes de régulation de la transcription par les insulateurs impliquant leur rôle dans l'organisation de la chromatine

Mechanisms of transcriptional regulation by insulators involve their role in chromatin organization

• Auteur / Autrice : Magali Hennion
• Direction : Emmanuel Kas, Olivier Cuvier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nucléosomes

Chromatine

Mots clés libres

Chromatine

Insulateurs

Beaf

Transcription

Positionnement des nucléosomes

Résumé

L'organisation des chromosomes est essentielle à la régulation de nombreux processus incluant l'activité des gènes, leur transmission fidèle au cours de la division cellulaire et la prolifération des cellules. Les insulateurs sont des séquences d'ADN particulières qui marquent des zones frontières dans la chromatine, subdivisant ainsi le génome en sous-domaines fonctionnellement indépendants. Bien que des insulateurs aient été identifiés chez la plupart des eucaryotes, les mécanismes qui leur permettent de définir des frontières et/ou de réguler les gènes voisins restent à préciser. Mon travail de thèse a porté sur l'étude des insulateurs dont la fonction est assurée par la protéine BEAF chez Drosophila melanogaster. Par une approche de déplétion de BEAF par interférence à l'ARN dans des cellules en culture, j'ai étudié l'influence de cette protéine sur l'organisation d'une frontière putative entre euchromatine et hétérochromatine, ainsi que sur l'expression des gènes environnants. Je me suis ensuite intéressée aux mécanismes de régulation transcriptionnelle impliquant BEAF. Proches de nombreux promoteurs, les insulateurs BEAF régulent la transcription de gènes dont l'expression est essentielle pour la cellule. En combinant plusieurs approches à l'échelle du génome, nous avons montré que BEAF est impliqué dans le positionnement précis des nucléosomes au niveau du site de démarrage de la transcription. Ce positionnement permet la régulation d'une étape précoce de la transcription par la polymérase II, à savoir l'étape de pause à proximité du promoteur qui apparaît comme primordiale pour l'expression normale d'un grand nombre de gènes.

Chromosomes organization is essential for many processes including genes activity, faithful genetic transmission during cell division and cell proliferation. Insulators are specific DNA sequences that specify chromatin borders, dividing the genome into functionally independent sub-domains. Insulators have been identified in most eukaryotes but the mechanisms that enable them to define borders and/or regulate nearby genes are still unclear. During my PhD studies, I focused on specific insulators whose function is carried out by the BEAF protein in Drosophila melanogaster. By depleting BEAF by RNA interference in cultured cells, I've studied the effect of this protein on chromatin organization at a putative border between euchromatin and heterochromatin, as well as on the expression of surrounding genes. I then extended these studies to the mechanisms of transcriptional regulation that involve BEAF. Localized near many promoters, BEAF insulators regulate the transcription of genes whose expression is essential for cells. Combining several genome-wide approaches, we have shown that BEAF is involved in the precise positioning of nucleosomes at transcription start sites. This positioning enables the regulation of an early step of polymerase II transcription, namely the pause near promoters which appears to be essential for the normal expression of many genes.