Dynamique de la reméthylation de l'ADN chez les eucaryotes – REMETH

1-La méthylation de l'ADN: une marque épigénétique essentielle chez les mammifères.
La méthylation est une marque épigénétique abondante de l'ADN chez les vertébrés. Elle se produit sur les cytosines des dinucléotides CpG, qui sont notamment présents dans les régions appelées îlots CpG qui colocalisent avec les promoteurs. La méthylation est catalysée par des enzymes de la famille des ADN méthyltransférases (DNMT): DNMT3a et DNMT3B réalisent la méthylation de novo pendant le développement, tandis que DNMT1 maintient la méthylation de l'ADN pendant la réplication. La délétion des DNMTs chez la souris conduit à la létalité à mi-gestation, indiquant que la méthylation de l'ADN est essentielle pour le développement. En particulier, la méthylation de l'ADN sert à établir la répression épigénétique stable de gènes spécifiques tels que les gènes soumis à empreinte et les gènes de la lignée germinales. La méthylation de l'ADN est perturbée dans de nombreuses pathologies. Ainsi, des mutations de DNMT3B causent le syndrome ICF, DNMT1 est muté dans une forme de neuropathie et de démence, et Dnmt3a et TET2 (une déméthylase de l'ADN) sont mutés dans la leucémie. Par conséquent, l'étude de méthylation de l'ADN est d'un grand intérêt pour comprendre les mécanismes épigénétiques de développement et l'étiologie de nombreuses maladies.

2-La méthylation de l'ADN doit être rétablie à chaque cycle de réplication de l'ADN.
Lors de la réplication, les ADN polymérases intègrent uniquement des cytosines non méthylées. Par conséquent, les positions qui étaient auparavant symétriquement méthylées deviennent hémiméthylées. Si un autre cycle de réplication se produit avant que l'ADN soit remethylé, une cellule fille perdra la méthylation de l'ADN à ce site spécifique. Pour éviter cette perte d'information, qui peut avoir des conséquences néfastes, des mécanismes de maintien de la méthylation d'ADN ont évolué. Deux protéines sont connues pour être cruciales pour la reméthylation de l'ADN: DNMT1 et UHRF1. Le modèle actuel dans le domaine est que UHRF1 remplit sa fonction en reconnaissant l'ADN hémiméthylé, puis en recrutant et activant DNMT1, mais plusieurs aspects du modèle ne sont pas satisfaisants.

3-La méthylation de l'ADN doit être rétablie après réparation de l'ADN.
Outre la réplication normale, il existe une autre situation au cours de laquelle la reméthylation doit se produire: après la réparation de l'ADN. En effet, au cours de certains types de réparation de grandes étendues de l'ADN sont excisées, éliminant ainsi la méthylation locale de l'ADN. Il est important de déterminer comment la réparation épigénétique est couplé à la réparation génétique, de sorte que les régions qui étaient méthylés le redeviennent. Nos résultats suggèrent que UHRF1 pourraient être impliqué dans cette fonction.

4-Notre programme de recherche.
Notre objectif est de comprendre le mécanisme par lequel la mémoire épigénétique, et plus spécifiquement, la méthylation de l'ADN est maintenue au long de la division cellulaire, et après réparation de l'ADN. Notre consortium comprend un spécialiste de la méthylation de l'ADN chez les mammifères, un spécialiste des marques d'histones, et un épigénéticien des plantes. Nous allons utiliser une combinaison d'approches: biologie moléculaire, cellulaire, génomique et biologie structurale, sur UHRF1 et d'autres protéines, pour mieux comprendre les mécanismes de l'ADN reméthylation.