Control à différents niveaux de l’empreinte du domaine DLK1-DIO3 dans le developpement et des maladies. – IMP-REGULOME

Les mécanismes épigénétiques jouent des rôles importants durant le développement et sont impliqués dans de nombreuses pathologies. Des gènes soumis à l’empreinte représentent un paradigme fort, de part leur expression mono-allélique dépendant de l’origine parentale mais aussi de part de leurs rôles essentiels dans le développement et l’émergence de maladies. Le projet IMP-REGULOME est focalisé sur le domaine génomique Dlk1-Dio3 soumis à l’empreinte et s’intéresse à comprendre comment ce locus pourrait contrôler des gènes localisés ailleurs sur le génome. Le domaine Dlk1-Dio3 est conservé d’une manière évolutive et exprime le ligand du Notch-1 ‘Delta-like-1’ (Dlk1) et d’autres gènes développementaux à partir du chromosome paternel. Le chromosome maternel exprime de multiples ARN non codant (ncRNAs), incluant le long ncRNA Meg3, et ceci dépend d’une séquence régulatrice du locus appelée « ICR » (Kota et al. Developmental Cell 2014). Nous avons récemment découvert que l’expression maternelle de Meg3 contrôle en cis l’empreinte du gène Dlk1 durant de développement (Sanli et al. Cell reports 2018). A la suite de ces travaux et d’autres découvertes, notre projet ANR déterminera d’une manière globale le rôle du lncRNA Meg3 dans la régulation génique. Lié à cette nouvelle question, il est d’une grande importance de savoir comment le domaine Dlk1-Dio3 est structuré sur les chromosomes maternels versus les chromosomes paternels, et quel est son positionnement au sein du noyau de la cellule. Le projet présenté ci-dessous utilise des approches alléliques de 4C-seq, Hi-C, ainsi que l’approche DAM-ID combinées à des techniques d’imagerie par FISH pour déterminer l’existence d’une structuration différentielle du domaine, et si celle-ci est influencée par Meg3, mais aussi par la marque H3K9me2 qui est contrôlée par la lysine méthyltransferase G9A, et par le recrutement allélique de CTCF et des complexes cohésines présents. Ces approches mécanistiques chez la souris seront complémentées par des études sur des cellules des patients ayant des maladies liées à l’empreinte notamment dues à une surexpression de MEG3 sur le chromosome 14 (Geoffron et al. J Clin Endoc Metab 2018). De façon intéressante, nous avons observé que ceci corrèle aussi avec une expression réduite du gène IGF2 sur le chromosome 11. Dans ce contexte, notre but est de dériver des cellules iPSC à partir des cellules de patients, pour pouvoir explorer des effets géniques et développementaux, et étudier si des défauts peuvent être corrigés en ré-établissant un taux normal de l’expression de MEG3. Ce projet collaboratif entre trois laboratoires avec des expertises complémentaires donnera des indices mécanistiques et développementaux sur le domaine Dlk1-Dio3 et comment sa perturbation épigénétique est impliquée dans des maladies. IMP-REGULOME fournira aussi des données sur comment le domaine soumis à l’empreinte influence l’expression génique ailleurs dans le génome chez la souris et chez l’Homme. D’une manière générale, l’approche multidisciplinaire du projet devrait fournir des indications mécanistiques et cliniques d’une importance plus large, au-delà de l’empreinte génomique.