Role de la Transcription Convergente dans la Régulation des Gènes Soumis à Empreinte Génomique Parentale – CORGI

Au cours du développement, le transcriptome est remodelé en profondeur par des séquences d'ADN régulatrices, des facteurs de transcription, des modifications épigénétiques et la réorganisation spatiale du génome. Dans les systèmes non-mammifères, la transcription antisens est un mécanisme important de régulation de l'expression génique. Cependant, le rôle de la transcription antisens au cours du développement chez les mammifères est largement méconnu. On ignore notamment si elle affecte des gènes distants de la zone de convergence et comment elle interagit avec les autres mécanismes qui façonnent le transcriptome.
CORGI propose d’étudier l'influence de la transcription antisens sur l'expression d’un duo de gènes convergents mais aussi sur des gènes distants de la zone de convergence lors du neurodéveloppement chez la souris.
Les gènes soumis à empreinte (ci-après nommés IG, pour Imprinted Genes) jouent un rôle majeur dans le neurodéveloppement. Les IGs sont exprimés en fonction de leur origine parentale, et parfois de manière organe-spécifique. La transcription convergente est pressentie comme un mécanisme impliqué dans l'expression cerveau-spécifique de certains IGs comme Mest/Copg2, un duo d'IG convergents impliqués dans des troubles du neurodéveloppement. Notre modèle expérimental est le cortex généré à partir de cellules souches embryonnaires (ESCs) hybrides qui récapitule le contrôle épigénétique in vivo de l'expression des IGs (dont Mest/Copg2) lors du neurodéveloppement.
Nos données non-publiées sur Mest/Copg2 obtenues par un vaste panel d'approches (CRISPRi pour moduler la transcription, RRBS -méthylation de l'ADN-, RNA-seq orienté -expression dépendante de l’origine parentale -, Cut & Run-seq -signatures alléliques des marques d'histones et facteur proteiques-, et 4C-seq allélique -interactome ADN-ADN de l’ICR de Mest) soutiennent l'hypothèse que la transcription convergente régule l'expression des IGs du locus Mest par :
1) un effet proximal sur les transcrits convergents Mest et Copg2 (via la collision des ARN PolII les transcrivant dans des directions opposées ?)
2) un effet à distance sur d’autres IGs du locus Mest (possiblement en promouvant une configuration 3D spécifique de l'allèle, en masquant des séquences régulatrices en cis, ou par une collision en 3D).

Pour tester cette hypothèse, nous utiliserons des organoïdes cérébraux, des outils de génie génétique basés sur CRISPR et des techniques à haute résolution (TT-seq, mNET-seq, RNA-seq, Cut & Run et 4C-seq) sur fond hybride. CORGI s'appuie sur l'expertise complémentaire du partenaire 1 (modèle d'organoïde cérébral et outils CRISPRa/i pour moduler la transcription) et du partenaire 2 (études de la chromatine et en 3D et analyses bio-informatiques associées). La plupart des outils ont déjà été générés. Nous utilisons régulièrement la plupart des techniques pour moduler la transcription convergente et estimer son effet sur l'expression des gènes.
Après avoir largement étudié le locus Mest, nous étendrons notre approche à d'autres duos de gènes convergents. Enfin, nous produirons un atlas des événements de transcription convergente et de l'occupation de la PolII au cours de la différenciation neuronale. Cet atlas, en libre accès, sera utile pour élucider la "biologie" des événements transcriptionnels convergents au cours du neurodéveloppement des mammifères.
CORGI aura un effet synergique sur les domaines de la transcription convergente/antisens et de l'empreinte génomique. Il devrait générer des connaissances originales sur l'influence de la transcription convergente dans la régulation locale et à distance des gènes soumis à empreinte, fournissant 1) un cadre pour élucider le rôle de la transcription convergente dans l'acquisition du destin cellulaire chez les mammifères, 2) un nouveau moyen de comprendre les événements conduisant à une régulation aberrante des gènes soumis à empreinte dans les troubles neurodéveloppementaux.