Signatures épigénétiques du gène suppresseur de tumeur RARβ2

par Céline Moison

Thèse de doctorat en Science de la Vie

Sous la direction de Paola Barbara Arimondo.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .

mots clés

• Épigénétique
• Prostate -- Cancer
• Protéines Polycomb

Résumé

Le cancer est une maladie complexe de par son étiologie multiple. Les gènes suppresseurs de tumeurs, véritables gardiens du génome, peuvent être mis sous silence par une répression épigénétique anormale qui présente l'avantage thérapeutique d'être réversible. Afin d'étudier ce phénomène, nous avons focalisé nos études sur le récepteur à l’acide rétinoïque beta 2 (RARβ2) dont la méthylation du promoteur conduit à sa perte d'expression dans les cancers de la prostate et du sein. L'étude de son profil épigénétique dans plusieurs modèles cellulaires a montré que la méthylation de l'ADN et la répression par les protéines polycomb pouvait co-exister sur ce locus. Pourtant, ces deux mécanismes répressifs sont décrits comme mutuellement exclusifs. Nous avons recherché l'existence d'ARN non codants associés au promoteur de RARβ2 et pouvant guider cette répression épigénétique mais de tels ARN n'ont pas été identifiés. Nous avons ensuite mis en place un système d'expression inductible de la protéine polycomb EZH2 dans une lignée prostatique qualifiée de "pré-tumorale". Ce modèle original est destiné à éprouver l'hypothèse du ciblage de l'hyperméthylation par les protéines polycomb sur le gène modèle RARβ2 avant d'étendre les analyses à l'échelle génomique. Enfin, nous nous sommes intéressés à un niveau supérieur de régulation de l'expression des gènes, l'organisation nucléaire. Nous avons abordé cette problématique complexe par des études de microscopie et nous montrons que le positionnement de RARβ2 dans l'espace nucléaire ne semble pas être corrélé à son état d'expression. De manière intéressante, nous avons identifiés des foyers de protéines polycomb dans les cellules tumorales

Titre traduit

Epigenetic signatures of the tumor suppressor gene RARβ2

Résumé

Today it has become clear that epigenetic alterations also are critical in the initiation and the progression of the disease. In fact tumor suppressor genes, that prevent tumorigenesis, can be abnormally silenced by epigenetic factors. As epigenetic repression is reversible, the understanding of such deregulation is of great interest and opens new therapeutic perspectives. In order to study this phenomenon, we chose as model the retinoic acid receptor beta 2 (RARβ2), a tumor suppressor gene which expression is lost in prostate and breast cancers by DNA methylation. Upon studying several cell models, we actually found that DNA methylation and polycomb repression can co-occur at this locus, although these distinct epigenetic processes are usually described as mutually exclusive. We investigated the existence of non-coding RNA associated to RARβ2 promoter that could direct epigenetic silencing. Such RNAs were not identified in our models. Then, we developed an inducible expression system of EZH2, a polycomb protein, in a pre-tumoral prostate cell line. This original model will be useful to test the hypothesis according to which polycomb protein can target DNA hypermethylation. RARβ2 will be the model gene before performing genome-wide analysis that will allow to find the genes targeted by polycomb repression in prostate tumorigenesis. Finally, we got interested in how higher order of chromatin architecture influences gene regulation. We addressed nuclear organization by microscopy studies and showed that RARβ2 position seems not to be correlated with its transcriptional level. Interestingly, we found polycomb spots in human cancer cells