ARN, hétérochromatine et différenciation germinale : “silencing” épigénétique de l’expression génique dirigé par l’ARN – RNAGermSilence

Le rôle de l'ARN dans la modification de la structure et de la fonction de la chromatine a gagné beaucoup d'intérêt au cours des dernières années. par La formation d'hétérochromatine ou de chromatine silencieuse médiée par l’ARN joue un rôle majeur dans la régulation de l'expression génique et la stabilité du génome pour un large éventail d'eucaryotes.
La découverte que le processus de l'ARN interférence (RNAi) est directement impliqué dans la formation de l'hétérochromatine dans la levure Schizosaccharomyces pombe a grandement contribué à notre compréhension actuelle des mécanismes et des rôles joués par l'ARN dans ses processus de modification de la chromatine et de réduction au silence (ou « silencing ») de la chromatine.
Le RNAi est apparu comme étant essentiel à l'initiation de la formation d’hétérochromatine. La purification du complexe RITS (RNA-Induced Transcriptional Silencing complex), qui contient de petits ARN essentiels à sa localisation à la chromatine, a conduit à proposer un modèle où les petits ARNs chargés dans RITS cible des régions spécifiques de la chromatine grâce à la séquence des petits ARNs. Plus tard, d'autres études ont fortement suggéré que la transcription de régions non-codantes produirait des ARNs naissant (ou en cours de transcription) qui serviraient alors de plateforme pour le recrutement de complexes du RNAi et d'autres complexes nécessaires à la formation d’hétérochromatine. Par ailleurs, d’autres études ont révélé que le RNAi, en dégradant les transcrits issus de régions d'hétérochromatine, contribue activement au « silencing » associé à la formation d’hétérochromatine.
La plupart de ces nouvelles fonctions du RNAi sont susceptibles d'être conservées dans de nombreux autres eucaryotes bien que l’implication du RNAi spécifiquement dans la formation de l'hétérochromatine pourrait ne pas l’être. C'est apparemment le cas chez les plantes où le RNAi induit la méthylation de l'ADN dans un processus connu sous le nom de « RdDM » (RNA-directed DNA Methylation).
Nos travaux ainsi que ceux réalisés par d’autres ont maintenant trouvé qu’une machinerie impliquant l’ARN mais pas le RNAi peut aussi diriger la méthylation de la lysine 9 de l'histone H3 (H3K9) chez S. pombe (Hiriart et al, EMBOJ, 2012; Zofall et al, Science, 2012). De manière remarquable, comme la machinerie impliquée dans ce processus joue un rôle central dans l’inhibition d’une partie du programme d'expression génique nécessaire à la différenciation sexuelle, des connexions directes entre la méthylation H3K9 et le contrôle de la différenciation sexuelle pourrait exister dans la levure.
Ici, nous proposons à travers le projet « RNAgermSilence » un programme de recherche qui définira au cours de la croissance végétative et de la différenciation sexuelle de S. pombe cette machinerie et les mécanismes moléculaires par lesquels elle induit la méthylation H3K9. Ce programme s'appuiera sur un consortium qui regroupe une combinaison d’expertise en génétique des levures et de la chromatine, en spectrométrie de masse de pointe et la dynamique des protéomes et en méthodes de séquençage à haut débit. De plus, ce programme examinera si ce processus épigénétique est également présent chez les mammifères.
Pour plusieurs processus impliquant l’ARN dans la formation d'hétérochromatine ou d’une chromatine silencieuse, comme dans le cas de l’inactivation du chromosome X et de la mise en place d'empreinte génétique, le RNAi ne semble pas être impliqué ou jouer un rôle dominant. Le nouveau mécanisme que nous allons étudier ici pourrait apporter des informations précieuses sur le rôle et le mode d’action de l’ARN dans ce type de processus.