Analyse intégrée d'un régulateur épigénétique essentiel – INTEGER
INTEGER : analyse intégrative d’un régulateur épigénétique clé
La méthylation de l’ADN est établie au cours du développement par des ADN méthyltransférases "de novo" qui méthylent les deux brins d’un ADN auparavant non méthylé. Après cette mise en place, l’ensemble du génome devient hémi-méthylé à chaque réplication de l’ADN, et il doit être fidèlement reconverti à son état entièrement méthylé avant le cycle de réplication suivant, sinon la marque est perdue. Par conséquent, les mécanismes garantissant le maintien fidèle de la méthylation sont cruciaux.
La question générale à laquelle nous souhaitons répondre dans cette proposition est : « Comment le maintien de la méthylation de l'ADN est-il couplé à la réplication de l'ADN ? »
Premièrement, la réplication de l’ADN est intrinsèquement asymétrique, avec des machineries moléculaires distinctes utilisées pour les brins avancé et retardé. Notre Objectif 1 cherche à répondre à la question suivante : les mécanismes de maintien de la méthylation de l’ADN sont-ils symétriques ou asymétriques sur les deux chromatides filles ? Deuxièmement, le recrutement et l’activité de la méthyltransférase de maintien dépendent de l’ubiquitylation préalable de résidus lysine spécifiques dans les queues d’histones. Notre Objectif 2 explore : quels sont les facteurs qui dirigent l’ubiquitylation précise des queues d’histones, essentielle au maintien de la méthylation de l’ADN ? Troisièmement, comment ces mécanismes moléculaires sont-ils intégrés au niveau cellulaire ?
Nous avons combiné la biologie des cellules souches, la génomique, la bioinformatique et la protéomique.
Résultat 1 : Revue publiée par tous les partenaires du projet
Nataliya Petryk était une chercheuse soutenue par le projet. Avec les autres partenaires, elle a rédigé une revue résumant l’état actuel de la recherche et les perspectives futures. Plus précisément, nous avons expliqué que la méthylation de l’ADN est essentielle au développement et au bon fonctionnement des cellules. Nous avons discuté de son rôle dans la régulation des modifications de la chromatine, de la transcription et de l’épissage. Nous avons également passé en revue les mécanismes de maintien de la méthylation de l’ADN lors de la réplication afin d’éviter sa perte. Les découvertes récentes sur les mécanismes et la fidélité de ce processus ont été mises en avant. Enfin, nous avons exploré la régulation de la méthylation dans le développement normal ainsi que sa dérégulation dans les maladies.
Petryk et al, Nucleic Acids Res. 2021 Apr 6;49(6):3020-3032
Résultat 2 : Organisation d'une rencontre franco-allemande sur la chromatine
L’événement que nous avons organisé visait à favoriser les interactions scientifiques entre les communautés de recherche en épigénétique de Paris et de Munich. Bien que ces deux communautés soient individuellement très solides, elles peuvent tirer un bénéfice encore plus grand du partage des connaissances et des réseaux.
L’événement était composé de deux volets :
- Un atelier destiné aux doctorants et jeunes chercheurs postdoctoraux.
- Un symposium une rencontre scientifique classique comprenant des présentations orales de différentes durées (conférences inaugurales pour les invités prestigieux, présentations standards et courtes), ainsi que des sessions de présentation de posters.
L'inscription était gratuite et ouverte à l’international, réunissant un total de 188 participants
Résultat 3 : Article publié en collaboration avec tous les partenaires
Ensemble, nous avons montré que **UHRF1 joue un rôle plus large dans la méthylation de l’ADN que la simple stimulation de DNMT1**. Nous avons démontré que l’appauvrissement en UHRF1 entraîne une perte de méthylation plus importante que l’appauvrissement en DNMT1, indépendamment de la déméthylation passive. Nos analyses ont révélé qu’UHRF1 interagit également avec DNMT3A et DNMT3B, et qu'il inhibe TET2. Ces résultats mettent en lumière les fonctions non canoniques d’UHRF1 dans la régulation de la méthylation de l’ADN, avec des implications majeures en épigénétique, tant pour la santé que pour les maladies.
Yamaguchi et al, Nat Commun. 2024 Apr 5;15(1):2960
Résultat 4 : Article publié par Heinrich Leonhardt
Deis Haxholli, doctorante soutenue par ce financement, a mené une collaboration fructueuse avec des équipes japonaises. Ensemble, ils ont démontré que la méthylation de l’ADN dépendante d’UHRF1 est essentielle au maintien du destin cellulaire. Ils ont montré que DPPA3 inhibe la localisation d’UHRF1 sur la chromatine en interagissant avec son domaine PHD.
Hata et al, 2022
Nous avons publié ensemble 1 article de revue, 2 articles de recherche, et organisé une rencontre franco-allemande sur la chromatine, qui sera suivie d'un événement de retour. Les résultats scientifiques sont encore exploités dans des articles en préparation ou en révision.
La méthylation de l'ADN est une marque épigétique essentielle chez les mammifères. Elle est nécessaire au développement embryonnaire, à la différenciation des cellules, et son altération est à la base de nombreuses maladies humaines héréditaires ou sporadiques, allant de la neurodégénerescence, à l'immunodéficience, et à de nombreux cancers. Pour mieux prévenir, diagnostiquer, et traiter ces différentes maladies, il est nécessaire d'arriver à une compréhension fine des mécanismes moléculaires qui régissent la méthylation de l'ADN des mammifères. Notre projet se place dans cette optique.
Notre point de départ est une protéine absolument nécessaire à la méthylation de l'ADN, mais dont le mode de fonctionnement est encore imparfaitement compris: UHRF1. En collaboration avec des équipes allemandes, anglaises, et japonaises, nous avons récemment obtenu des résultats inattendus et importants concernant le fonctionnement de cet acteur crucial.
Dans le projet proposé, nous nous baserons sur ces résultats récents pour tester différentes hypothèses concernant le rôle de cette protéine. Pour y parvenir, nous avons assemblé un consortium international d'équipes expertes dans des domaines complémentaires. Une équipe en France apportera son expertise dans le domaine de la biologie moléculaire et la génomique, et la protéomique. Deux équipes en Allemagne apporteront leurs connaissances en biochimie de la chromatine, biologie structurale, édition du génome, et cellules souches.
Ensemble, nous réaliserons des expériences dans des systèmes murins pour éclaircir la fonction de UHRF1 et, plus largement, mieux comprendre la méthylation de l'ADN. Ces résultats seront communiqués par des communications scientifiques orales et par des publications, et ils alimenteront ainsi la communauté scientifique nationale et internationale.
Dans le cadre du projet, nous participerons à l'enseignement universitaire, et recruterons aussi des chercheurs juniors et leur assurerons une formation de qualité, ce qui contribuera de manière positive à l'attractivité et la compétitivité du système social et économique national. Enfin, nous interagirons avec le grand public par le biais d'actions de communication généralistes.
Coordination du projet
Pierre-Antoine Defossez (Epigénétique et destin cellulaire)
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenariat
CNRS Epigénétique et destin cellulaire
HMGU / IFE Helmholtz Zentrum Munchen / Institute for Functional Epigenetics
LMU Ludwig-Maximilians University Munich
Aide de l'ANR 297 000 euros
Début et durée du projet scientifique :
avril 2020
- 36 Mois
