Déchiffrer le rôle de la marque d'hétérochromatine H3K9me3 dans la détermination testiculaire chez les mammifères – HeteroSEX

Chez les mammifères, la gonade embryonnaire bipotentielle peut se développer en testicule, ou en ovaire dans les embryons XY et XX respectivement, et dépend de voies pro-testiculaires et pro-ovariennes antagonistes. Le développement du testicule est initié par l'expression du gène SRY porté par le chromosome Y, qui induit à son tour l'expression du facteur de transcription SOX9 et la différenciation des cellules de Sertoli. Ces cellules de soutien orchestrent le développement testiculaire. Si les effets "pro-testiculaires" des facteurs de transcription SRY et SOX9 sont bien documentés, on sait peu de choses sur la façon dont le programme ovarien est réprimé lors du développement des testicules. Cette question est importante car l'activation anormale du programme féminin peut conduire à l'inversion du sexe, une des pathologies appelées différences du développement sexuel (DSD). Un diagnostic génétique par séquençage de l'exome ne peut être apporté que pour 40 % des patients affectés de DSD, suggérant que d’autres niveaux de régulation, comme les mécanismes épigénétiques, contrôlent le développement gonadique.
Nous avons récemment découvert que la détermination du sexe induit un fort dimorphisme sexuel du dépôt de la tri-méthylation sur la lysine 9 de l'histone H3, un marqueur des régions d'hétérochromatine chez la souris. Alors qu'elle est maintenue dans les cellules de soutien du testicule, la marque répressive H3K9me3 est fortement réduite dans leur contrepartie ovarienne, les cellules de la granulosa. Nous émettons l'hypothèse qu'un niveau inexploré de régulation génomique impliquant l'hétérochromatine et le dépôt de H3K9me3 contribue à la détermination du sexe en verrouillant les gènes ovariens dans le testicule. De plus, H3K9me3 étant un composant important des répétitions d'ADN, un dimorphisme sexuel pourrait exister au niveau de la fraction répétitive du génome composant des structures chromosomiques cruciales telles que les régions télomériques et péri-centromériques.

Pour répondre à ces questions, trois équipes travaillant sur la détermination du sexe, le développement des gonades et la structure de la chromatine se sont associées. Pour le présent projet, nous avons défini trois objectifs de travail (WP) qui proposent d'étudier :
i) Le rôle de l'hétérochromatine dans la détermination du sexe à travers l'étude de différents mutants de souris présentant des inversions de sexe et le rôle de l'histone méthylase SETDB1 en tant qu'acteur central de formation de l'hétérochromatine spécifique du mâle (WP1)
ii) En utilisant le profilage génomique par la technique CUT&RUN sur des cellules de Sertoli ou de granulosa purifiées, nous testerons un modèle où SOX9 induirait le redéploiement de SETDB1 et donc de H3K9me3 sur la chromatine via leur partenaire commun TRIM28. De plus, nous analyserons les marques histones associées à l'activation ou à la répression transcriptionnelle (WP2).
iii) Comme nous observons une différence potentielle entre les mâles et les femelles dans le mécanisme de maintenance des régions télomériques ainsi qu'un faible niveau d'hétérochromatine sur les régions péri-centromériques dans les deux sexes, le WP3 étudiera ces deux aspects de la biologie des chromosomes dans les cellules de Sertoli et de granulosa.
Le projet HeteroSex mettra en lumière un niveau inattendu de régulation de la détermination du sexe des gonades. Il permettra de déterminer si la formation d'hétérochromatine spécifique des mâles est une cause ou une conséquence de la détermination du sexe. En outre, il offrira de nouvelles perspectives pour l'analyse des patients atteints de DSD en attente d’un diagnostic. Les connaissances acquises grâce à ce projet pourraient également aider à expliquer les différences d'incidence de certaines maladies entre l'homme et la femme.