Régulation de la topologie de la chromatine et de l'épissage alternatif par les ARN hélicases DDX5 et DDX17 – CHROTOPAS

La réponse cellulaire à des changements environnementaux ou la transition d'un état cellulaire à l'autre sont généralement définis par des modifications coordonnées de l'expression des gènes, un processus complexe impliquant la production d’ARNm. Lors de la production de ces ARNm, l’épissage alternatif est une étape très importante qui affecte 95% des gènes humains, et qui permet d’augmenter la diversité du protéome d’une façon dépendante de l’état cellulaire. Il est maintenant reconnu que les mécanismes de régulation de l’expression des gènes sont coordonnés dans l'espace et impliquent des changements de topologie de la chromatine. Par exemple, des boucles de chromatine mettent des éléments « enhancers » distaux en contact direct avec les promoteurs des gènes, et l'activité de ces enhancers transcriptionels semble être orchestrée au sein de domaines topologiques (TADs) formés par le repliement et une organisation précise dans l’espace de la chromatine. Ces « hubs » actifs de la chromatine formés entre enhancers et promoteurs sont consécutivement organisés dans l'espace en structures sub-nucléaires riches en régulateurs transcriptionels et de facteurs impliqués dans la maturation des ARNm. L'initiation et l'arrêt de transcription semblent également dépendre de boucles entre extrémités 5’ et 3’ des gènes. Les études récentes ont démontré des liens fonctionnels entre la topologie de la chromatine et l'initiation de transcription, mais aussi entre la chromatine, la transcription et l’épissage. Cependant, les conséquences de l’organisation spatiale du génome sur les décisions d’épissage n’ont pas encore été étudiées.
Nous avons récemment montré que les hélicases DDX5 et DDX17 orchestrent et coordonnent finement les programmes d'expression des gènes au cours de processus de (trans)-différenciation cellulaire, en agissant à différents niveaux, y compris la transcription et l’épissage alternatif. De façon intéressante, ces protéines interagissent avec des facteurs jouant un rôle majeur sur l'organisation topologique de la chromatine. Pour cette raison et étant donné les liens avérés entre chromatine, transcription et épissage, nous avons fait l'hypothèse que la régulation de l’épissage alternatif par DDX5/DDX17 résulte, au moins en partie, de leur implication dans l'organisation spatiale de leurs gènes cibles, par exemple en établissant ou en perturbant des boucles de chromatine autour de leurs exons régulés par ces protéines. Sur la base d’expériences préliminaires fortes qui soutiennent clairement cette hypothèse, notre projet étudiera les relations fonctionnelles des facteurs impliqués dans l’organisation spatiale de la chromatine et DDX5/DDX17 en termes de régulation de l’expression génique et d’épissage alternatif. Utilisant des approches adaptées à grande échelle, combinées à des approches de biologie moléculaire et cellulaire ainsi que de génétique moléculaire, nous étudierons l’interrelation bidirectionnelle entre organisation topologique des gènes et épissage alternatif de façon dépendante de DDX5 et DDX17. Pour cela nous utiliserons deux modèles cellulaires dynamiques, l’un de différenciation neuronale et l’autre portant sur des lymphocytes infectés par le virus HTLV-1, dans lesquels nous avons montré un rôle majeur des protéines DDX5 et DDX17. Ce projet innovateur fera progresser notre connaissance des mécanismes moléculaires contrôlant la topologie de la chromatine, la transcription et l’épissage alternatif et devrait permettre de nouvelles avancées démontrant le rôle de l'organisation spatiale de la chromatine dans la régulation de l’expression des gènes aussi bien au niveau quantitatif (niveau d’expression des gènes) que qualitatif (épissage alternatif).