Une maladie rare pour décoder le lien fonctionnel entre méthylation de l'ADN et maintien de l'intégrité du centromère – MEliCENDre

Dans tous les organismes vivants, le maintien de l'intégrité du génome et la transmission fidèle de l'information génétique à chaque division cellulaire sont essentiels au développement normal et à la survie. Chez les mammifères, la méthylation de l'ADN et le maintien de l'intégrité du centromère sont des déterminants majeurs de la stabilité génomique.
La méthylation de l'ADN est une marque épigénétique essentielle ayant de multiples effets sur les fonctions du génome, y compris la répression transcriptionnelle. La méthylation de l'ADN est le principal mécanisme responsable de la répression des éléments d’ADN répété - qui représentent près de la moitié du génome humain - pour prévenir les altérations génétiques, par inhibition de la transposition et de la recombinaison mitotique. Les centromères sont des domaines chromosomiques spécialisés essentiels à la ségrégation fidèle des chromosomes dans les cellules en division. Dans la plupart des eucaryotes, les centromères sont assemblés sur de larges régions composées d'éléments répétés en tandem, souvent intégrés dans des domaines péricentriques ayant des marques d'hétérochromatine, enrichis en ADN methylé.
Des altérations pathologiques des profils de méthylation de l’ADN et de la fonction du centromère ont été associées à l'instabilité chromosomique dans de nombreuses maladies humaines, mais les liens fonctionnels entre hypométhylation de l’ADN et l’instabilité centromérique restent à établir formellement. Notre hypothèse de travail est que la méthylation de l’ADN ou sa machinerie sont des déterminants majeurs de l'identité et de la fonction du centromère. Nous postulons également que l'hypométhylation pathologique des centromères peut entraîner des altérations de l'assemblage correct du complexe centromérique, ou une activation transcriptionnelle des séquences répétées sous-jacentes, provoquant la formation de structures génotoxiques ou l'accumulation non programmée de transcrits centromériques conduisant à la délocalisation des protéines associées.
Notre objectif est d'aborder ces questions dans une perspective originale, en tirant parti des connaissances acquises grâce à l'étude d'une maladie génétique rare, le syndrome ICF. Contrairement aux maladies complexes et multifactorielles d’instabilité génomique, ICF fournit un contexte monogénique dans lequel les défauts constitutifs de la méthylation de l’ADN entraînent une perte d'intégrité centromérique et des aberrations chromosomiques. Outre des mutations dans une ADN méthyltransférase (DNMT3B), des mutations dans trois protéines (ZBTBTB24, CDCA7 et HELLS) ont été récemment associées au syndrome. Bien que ces facteurs aient très peu de fonctions connues et soient dépourvus d'activité méthyltransférase, ils représentent des candidats attractifs à prendre en compte dans les voies de méthylation de l’ADN et dans le maintien de l'intégrité du centromère.
Grâce à un ensemble d'études fonctionnelles intégrées, fondées en grande partie sur la conception de nouveaux outils cellulaires basées sur les techniques d’édition du génome, d'études génomiques à haut débit et de microscopie à haute résolution, nous aborderons les questions : 1) du rôle des nouveaux facteurs ICF dans les voies de méthylation de l’ADN; 2) de l'impact des mutations ICF sur l’identité et la fonction centromérique ; 3) de l'impact des mutations ICF sur la transcription et la stabilité des répétitions centromériques.
Notre proposition apportera une nouvelle dimension à notre vision de la façon dont la méthylation de l’ADN contrôle l'identité et la fonctionnalité de régions chromosomiques très spécialisées, les centromères, et génèrera de nouveaux axes de recherche sur la manière dont leurs altérations entraînent une instabilité génomique et des aberrations chromosomiques.