– EpigenetiX

Nos recherches sont centrées sur l'étude de l'inactivation du chromosome X chez la souris. Ce processus conduit, au cours du développement précoce, à la transformation de l'un des deux chromosomes X présents chez les mammifères femelles, d'un état euchromatique actif à un état hétérochromatique inactif. Il représente l'un des cas les plus examplaires de régulation de l'activité des gènes au cours du développement. L'action du transcrit fonctionnel non codant, Xist, est indispensable à la mise en place de ce processus. Ce transcrit possède les propriétés uniques de n'être produit qu'à partir du chromosome X inactif et de recouvrir entièrement ce chromosome en cis. Une fois établie, l'inactivation est stable et héritée de façon clonale au cours des divisions cellulaires, la réactivation n'ayant lieu que dans la lignée germinale. Néanmoins, une réactivation sporadique de gènes sur le chromosome X inactif peut être observé au cours du vieillissement ou de la cancérisation. L'inactivation du chromosome X représente ainsi un modèle puissant pour l'étude des modifications épigénétiques dans la régulation de l'expression des gènes au cours du développement. Le fait que ce processus se passe à l'échelle d'un chromosome entier permet aussi son utilisation pour l'étude du rôle de l'organisation nucléaire dans l'expression monoallélique. Chez les rongeurs, l'inactivation est détectée en premier lieu dans les blastocystes préimplantatoires (3,5 jours), et plus précisément au niveau des cellules qui contribueront aux tissus extra-embryonnaires. Cette inactivation est soumise à l'empreinte puisqu'elle touche préférentiellement le chromosome X paternel. L'inactivation au hasard du chromosome X paternel ou maternel se produit un peu plus tard (5,5-6,5 jours), dans des cellules dérivées de la masse interne et qui formeront l'embryon. Les changements chromatiniens qui sous-tendent l'inactivation soumise à l'empreinte étaient peu connus jusqu'à maintenant. Récemment, nous avons pu montrer que l'inactivation du X paternel a lieu très tôt au cours de l'embryogenèse précoce (stade 4 cellules), bien avant l'apparition des premiers signes de différenciation cellulaire (Okamoto et al, 2004, Science 303: 644-649). Ce chromosome X paternel restera inactif dans les cellules extra-embryonnaires (qui formeront ensuite le placenta). En revanche, il est réactivé au stade « 64 cellules » dans les cellules de la masse cellulaire interne qui donneront le futur embryon. Cette réactivation se manifeste par la perte de l'ARN de Xist et des facteurs du groupe Polycomb, ainsi que par la disparition des modifications des histones caractéristiques de l'état inactif. Une telle dynamique de l'inactivation du chromosome X au cours de l'embryogenèse était inattendue et souligne la plasticité des marques épigénétiques au cours du développement. Nos résultats démontrent aussi la capacité remarquable de reprogrammation de la masse interne du blastocyste. Plus récemment, nous avons démontré, au moyen de transgènes Xist portés par des autosomes, que l'inactivation préferentielle du chromosome X paternel n'est pas dûe à son passage par le vesicule sexuel (XY) dans la lignée germinale mâle, comme certains l'ont proposé (Huynh et Lee, 2003), mais plutôt à la capacité propre au gène Xist porté par le chromosome d'origine paternelle de s'exprimer très tôt au cours du développement précoce. Notre étude a aussi démontré que l'inactivation soumise à l'empreinte et l'inactivation aleatoire reposent sur deux mécanismes moléculaires bien distincts (Okamoto et al Nature 438: 369-373). A la suite de ces observations, les objectifs de ce projet sont: (i) L'étude des différences au niveau de la chromatine, l'organisation nucléaire ou l'activité transcriptionelle entre les chromosomes X maternel et paternel, afin de comprendre la base de la mise en place de l'inactivation du chromosome X paternel (ii) L 'analyse des profils d'expression de gènes sur le chromosome X au cours du développement précoce dans différentes lignées cellulaires (trophéctoderme, endoderme primitif et epiblaste) (iii) L'analyse de la dynamique de réactivation du chromosome Xp dans la masse interne et le comportement du Xp dans l'endoderme primitif (iv) L'identification des séquences régulatrices nécessaires à la fonctiion du centre d'inactivation du X pour l'inactivation aléatoire et l'inactivation soumise à empreinte (v) L'analyse de la conservation entre souris et homme du processus d'inactivation du chromosome X