Fonctions de la variante histone H2A.Z chez Fusarium graminearum

The functions of the histone variant H2A.Z in F. graminearum

• Auteur / Autrice : Aurelie Etier
• Direction : Nadia Ponts
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie - immunologie
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mycologie et sécurité des aliments (Villenave d'Ornon)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Noël
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Noël, Fabienne Malagnac, Nicolas Nègre, Emeline Teyssier, Gaël Le Trionnaire
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabienne Malagnac, Nicolas Nègre
• DOI : 10.70675/f8176af2zfe05z4541z972azf486f24c6e39

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mycotoxines

Relations plante-microorganisme pathogène

Champignons

Épigénétique

Mots clés libres

F. graminearum

Phytopathogène

H2A.Z

Régulations épigénétiques

F. graminearum

Phytopathogen

H2A.Z

Epigenetics regulations

Résumé

Fusarium graminearum est un champignon filamenteux phytopathogène contaminant de nombreuses céréales, telles le blé et le maïs, entraînant des pertes économiques majeures à travers le monde. De plus, cette espèce produit des mycotoxines, métabolites secondaires extrêmement stables qui sont toxiques pour l’humain et l’animal après ingestion. A l’heure actuelle, il n’existe pas de moyen de lutte efficace et durable contre les infections par ce pathogène et l’accumulation de mycotoxines dans les grains. Parmi les mécanismes impliqués dans les régulations du développement et de la production de mycotoxines par ce champignon, les dynamiques de modifications de la structure chromatinienne sont d’importance majeure. Un des exemples de modulateurs de la conformation chromatinienne est la variante histone H2A.Z, identifiée comme essentielle chez F. graminearum. Considérant l’importance de la marque, ces travaux de thèse se sont intéressés aux régulations médiées par H2A.Z chez F. graminearum. Ces travaux ont, dans un premier temps, nécessité de mettre au point diverses méthodes adaptées aux études de la structure nucléaire et chromatinienne chez F. graminearum. A l’aide de ces nouveaux outils, nous avons étudié le lien entre H2A.Z et la régulation de l’expression de gènes. Pour ce faire, nous avons tout d’abord utilisé une approche transcriptomique afin d’identifier les réseaux de régulation au sein desquels H2A.Z est impliqué. Ensuite, nous nous sommes focalisés sur la localisation génomique de H2A.Z au sein du génome et mis cette distribution en perspective grâce à nos données d’expression de gènes. Ces premières approches nous ont permis de dessiner la fonction de H2A.Z sur la régulation de l’expression des gènes au sein de son réseau. Ensuite, la distribution relative de H2A.Z par rapport à deux modifications post-traductionnelles (PTMs) d’histone H3K4me3 et H3K27me3 identifiées comme respectivement associées à une activation ou à une répression de l’expression de gènes, nous a permis de confirmer nos hypothèses quant au rôle de H2A.Z dans cette régulation. Les résultats préalablement obtenus ont également été comparés à l’organisation tridimensionnelle du génome nucléaire en compartiments associés à de la chromatine active et inactive, respectivement. Ces premières approches ont ensuite été complétées par une analyse fonctionnelle des points précédemment cités sur des mutants délétés et surexprimés pour H2A.Z, ceci permettant de mettre en exergue de potentiels remaniements. Enfin, une approche exploratoire sans a priori d’identification du répertoire de PTMs d’histones chez F. graminearum a été menée, ainsi qu’une analyse comparative chez des souches de F. graminearum modifiées génétiquement pour ne plus posséder ou surexprimer H2A.Z. L’ensemble de ces données fournit des clefs indispensables pour la compréhension de la fonction de H2A.Z chez F. graminearum. De plus cette analyse globale permet également de mettre en évidence le rôle majeur de la composante épigénétique dans le développement et la production de métabolites secondaire chez F. graminearum.

Fusarium graminearum is a phytopathogenic filamentous fungus contaminating many cereals, such as wheat and maize, causing major economic losses throughout the world. In addition, this species produces mycotoxins, which are extremely stable secondary metabolites that are toxic to humans and animals after ingestion. At present, there is no effective and durable means of controlling infections by this pathogen and the accumulation of mycotoxins in grains. Among the mechanisms involved in the regulation of the development and production of mycotoxins by this fungus, the dynamics of modification of the chromatin structure are of major importance. One example of chromatin conformation modulators is the histone variant H2A.Z, identified as essential in F. graminearum. Considering the importance of the mark, this PhD research project focused on the regulations mediated by H2A.Z in F. graminearum. This work initially required the development of various methods suitable for studying nuclear and chromatin structure in F. graminearum. Using these new tools, we have studied the link between H2A.Z and the regulation of gene expression. To do this, we first used a transcriptomic approach to identify the regulatory networks in which H2A.Z is involved. Next, we focused on the genomic localization of H2A.Z within the genome and put this distribution into perspective using our gene expression data. These first approaches allowed us to draw the function of H2A.Z on the regulation of gene expression within its network. Then, the relative distribution of H2A.Z compared to two histone post-translational modifications (PTMs) H3K4me3 and H3K27me3 identified as respectively associated with activation or repression of gene expression, allowed us to confirm our hypotheses as to the role of H2A.Z in this regulation. The previously obtained results were also compared to the three-dimensional organization of the nuclear genome into compartments associated with active and inactive chromatin, respectively. These first approaches were then supplemented by a functional analysis of the points previously mentioned on mutants deleted and overexpressed for H2A.Z, this making it possible to highlight potential rearrangements. Finally, an exploratory approach of identification of the repertoire of histone PTMs in F. graminearum was carried out, as well as a comparative analysis in strains of F. graminearum genetically modified to no longer possess or overexpress H2A.Z. All of these data provide essential keys for understanding the function of H2A.Z in F. graminearum. In addition, this global analysis also makes it possible to highlight the major role of the epigenetic component in the development and production of secondary metabolites in F. graminearum.