Caractérisation moléculaire et fonctionnelle d’une usine inédite de méthylases de la lysine 9 de l’histone H3 (H3K9) – H3K9-methylome

Outre les facteurs de transcription spécifiques de tissu, les modifications de la chromatine jouent un rôle central dans la régulation du destin cellulaire. La différenciation musculaire terminale est ainsi régulée par les facteurs de transcription des familles MEF2 et MyoD. Ces facteurs de transcription coopèrent avec les enzymes modifiant la chromatine pour réguler la myogenèse. En effet, les mécanismes épigénétiques jouent un rôle central pendant ce processus. C?est en particulier le cas de la voie de méthylation de la lysine 9 de l?histone H3 (H3K9), qui est associée à l?extinction des gènes, mais également dans la formation et la maintenance de l?hétérochromatine. Le but principal de notre projet d?origine était d?élucider les mécanismes épigénétiques impliqués dans la régulation des gènes musculaires squelettiques (cibles de MyoD) durant la différenciation terminale. Pour y parvenir, nous avons effectué une caractérisation biochimique exhaustive des partenaires protéiques de MyoD, un facteur de transcription majeur de la détermination musculaire. Ainsi, en plus de partenaires connus, nous avons trouvé que MyoD interagit physiquement et fonctionnellement avec les protéines de l?hétérochromatine HP1 (Yahi et al. 2008). Ces protéines HP1 sont connues pour reconnaître H3K9 méthylé pour assurer l?extinction des gènes et la maintenance de l?hétérochromatine. Par ailleurs, nos résultats montrent pour la première fois que MyoD co-purifie avec 4 histone méthyltransférases (HMTs) spécifiques de H3K9 : G9A, GLP, SETDB1 et Suv39h1! Nous, ainsi que d?autres équipes, avions déjà montré que Suv39h1 (et la méthylation de H3K9) intervient dans la régulation des gènes cibles de MyoD. Nos données récentes confirment, dans un autre système cellulaire, l?existence d'une "usine" de méthylases de H3K9 composée de Suv39h1, G9A, GLP et SETDB1 (Fritsch et al. soumis, manuscrit disponible sur demande). Ainsi, la méthylation de H3K9 semble jouer un rôle crucial dans l?établissement de l?hétérochromatine facultative durant le différenciation musculaire. De plus, Suv39h1, G9A, GLP et SETDB1 sont toutes liées à diverses pathologies humaines (maladie de Huntington, syndrôme de Prader-Willi, tumorigenèse ...), ce qui montre leur importance au sein de la cellule. Il est donc très important de comprendre comment ces HMTs de H3K9 fonctionnent, plus particulièrement durant la différenciation musculaire. Le projet proposé ici a pour but de déterminer le rôle de cette usine de méthylases de H3K9 pendant la différenciation musculaire terminale. Pour cela nous allons procéder comme suit : 1- Étudier le rôle de chacune des 4 HMT de H3K9 G9A, GLP, SETDB1 et Suv39h1, dans la régulation de la myogenèse (sortie du cycle cellulaire et différenciation terminale). 2- Caractérisation biochimique exhaustive des complexes protéiques correspondant à chacune des 4 HMTs Suv39h1, G9A, GLP et SETDB1 dans des cellules musculaires. Nous espérons ainsi confirmer l?existence d?une usine de méthylases de H3K9 et étudier son rôle dans la régulation des gènes cibles de MyoD. 3- Identification globale des gènes cibles des 4 HMT dans des myoblastes (ChIP-seq, SACO). Obtenir une vision globale des voies physiologiques (co)-régulées par cette usine de méthylases dans les myoblastes. Cette étude permettra de comprendre le rôle d?une usine de méthylases de H3K9 inédite dans la myogenèse. Ce même complexe d?enzymes joue un rôle dans les cellules ES (Fritsch et al, soumis). Nos résultats pourraient aider au moins à améliorer l?efficacité de la reprogrammation cellulaire utilisée en thérapie cellulaire pour traiter certaines myopathies. Par ailleurs, contrairement aux défauts génétiques, les dérégulations épigénétiques sont réversibles par l?utilisation de molécules chimiques. Nos résultats contribueront au développement de thérapies ciblant les composants des complexes de méthylases de H3K9.