Role du variant d'histone H3.3 dans le muscle squelettique – MUSH3-3

Les variants d'histones confèrent de nouvelles propriétés structurales aux nucléosomes et modifient le paysage chromatinien. Les implications fonctionnelles et physiologiques de l’incorporation de variants d'histones au cours de la formation des organes et de la vie post-natale sont encore mal comprises.
L'incorporation du variant H3.3 dans la chromatine est indépendante de la réplication et dépend de deux complexes chaperons, HIRA et DAXX/ATRX.
Alors que la plupart des études épigénétiques sont réalisées in vitro, notre approche se place dans un contexte in vivo. Le muscle squelettique offre la possibilité d'étudier les aspects biochimiques, cellulaires et développementaux encore peu explorés de la biologie de la chromatine au cours du développement et de la vie postnatale. Sur la base des données publiées et de nos données préliminaires, nous proposons que :
(i) H3.3, HIRA et DAXX jouent un rôle clé dans l'identité des cellules souches musculaires et l'organisation des fibres musculaires
(ii) H3.3 contribue à la stabilité du génome et prévient le vieillissement prématuré des fibres musculaires adultes
(iii) il existe une troisième chaperonne H3.3 qui permet l'incorporation de H3.3 en l'absence de HIRA et DAXX.
Les principaux objectifs de cette proposition sont définis dans les trois WP suivants :
WP1 : Fonctions conservées et divergentes de H3.3 et des voies DAXX-ATRX/HIRA dans les progéniteurs musculaires : en l'absence de HIRA, le pool de cellules souches musculaires est perdu au cours de la régénération musculaire. En outre, l'inactivation conditionnelle de HIRA dans les progéniteurs musculaires au cours du développement entraîne une réduction du nombre de myoblastes et une diminution de la taille des muscles. Dans ce contexte, nos recherches seront étendues à DAXX et H3.3. Nos résultats préliminaires indiquent que DAXX régule l'expression des gènes myogéniques via son activité de chaperon d'histone.
WP2 : Rôle de H3.3 et des voies DAXX-ATRX/HIRA dans la structure et la fonction des myofibres adultes : l'inactivation de H2A.Z dans le muscle adulte provoque un vieillissement accéléré dû à l'accumulation de dommages à l'ADN consécutifs à un défaut de NHEJ. H3.3 est également nécessaire pour la NHEJ. Nous prévoyons donc que l'inactivation de H3.3 dans les fibres musculaires provoquera des dommages à l'ADN et un vieillissement prématuré. De nombreuses études indiquent que H3.3 régule l'expression des gènes. Nous déterminerons si, à l'instar de H2A.Z, la fonction de H3.3 dans les fibres musculaires se limite à la réparation de l'ADN ou si H3.3 régule également l'expression des gènes. Enfin, le rôle des chaperons H3.3 n'a pas encore été étudié dans les fibres musculaires post-mitotiques. Pour répondre à ces questions, H3.3, HIRA et DAXX seront inactivés dans les fibres musculaires.
Nous avons récemment montré que les fibres musculaires contiennent plusieurs domaines nucléaires dont l'identité et la fonction sont définis par des profils d'expression spécifiques. Le paysage épigénétique et l'identité nucléaire seront évalués par RNA seq et ATAC seq en noyaux uniques dans les muscles KO.
WP3 : caractérisation d'une nouvelle voie de dépôt H3.3 qui peut contourner DAXX-ATRX/HIRA : Les Chip-seq H3.3 dans les myoblastes HIRA KO et DAXX KO montrent un dépôt H3.3 indépendant de HIRA et DAXX à des loci spécifiques, suggérant la présence d'un troisième chaperon. Comme les autres chaperons, ce nouveau chaperon doit faire partie d'un grand complexe multiprotéique. Nous isolerons ce complexe à partir de myoblastes et identifierons sa composition. Le complexe sera ensuite reconstitué avec des protéines recombinantes pour analyser ses propriétés de dépôt. Nous invaliderons également l'expression de certains des composants importants du nouveau complexe de dépôt. Collectivement, les données produites devraient apporter un éclairage nouveau sur le mécanisme intime du dépôt de H3.3 et de la fonction de H3.3.