Empreinte génomique chez la souris : étude des modifications post-traductionnelles des histones associées aux régions de contrôle de l'empreinte, dans les cellules somatiques et pendant la spermatogenèse

Genomic imprinting in mice : study of post-translationnal histone modifications associated with imprinting control regions, in somatic cells and during spermatogenesis

• Auteur / Autrice : Katia Delaval
• Direction : Robert Feil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie cellulaire
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Histones

Empreintes génomiques

Souris

Résumé

Les gènes soumis à empreinte génomique parentale sont exprimés à partir d’un seul allèle, selon son origine parentale. L’empreinte nécessite des régions de contrôle dites ICR (Imprinting Control Regions) qui sont caractérisées par une méthylation de l’ADN au niveau d’un seul allèle. Les ICR régulant l’empreinte au niveau des gènes Igf2/H19, Dlk1/Gtl2 et Rasgrf1/A19 portent une méthylation sur l’allèle paternel, et cette méthylation est héritée de la lignée germinale mâle. Toutefois, il est clair que cette méthylation de l’ADN ne peut expliquer à elle seule tous les aspects de l’empreinte. Par exemple, la méthylation allèlique des ICR est conservée au cours du développement pré- et post-implantatoire alors qu’une vague de déméthylation puis de reméthylation, contrairement à la majorité du génome. Il doit donc exister d’autres marques épigénétiques, associées à cette méthylation allélique, expliquant ces différences. Dans un premier temps nous montrons que des modifications post-traductionnelles des histones, telles que la triméthylation de la lysine 9 de H3 (H3K9me3) et la triméthylation de la lysine 20 de H4 (H4K20me3), sont associées à l’allèle méthylé sur l’ADN au niveau de toutes les ICR analysées, dans les cellules somatiques. L’allèle non méthylé est associé à la diméthylation de la lysine 4 (H3K4me2) et à l’acétylation de la lysine 9 (H3K9ac) de l’histone H3. Dans un deuxième temps, nous montrons que H3K9me3 et H4K20me3 ne sont pas associées aux ICR méthylées pendant les stades de la spermatogenèse étudiés. Par contre, H3K4me2 et H3K9ac sont associées aux ICR non méthylées pendant ces stades, suggérant qu’elles puissent être impliquées dans le maintien de l’absence de méthylation de l’ADN au niveau de ces ICR

Imprinted genes are expressed exclusively from one allele, according to its parental origin. Genomic imprinting is under the control of sequences called ICRs (Imprinting Control Regions), which are DNA-methylated on one allele. ICRs regulating the Igf2/H19, Dlk1/Gtl2 and Rasgrf1/A19 lociare paternally DNA-methylated, and this methylation is inherited from the male germ-line. However, allelic DNA methylation alone cannot explain every aspect of genomic imprinting. For instance, allelic DNA methylation is maintained during pre- and post-implantation developpment, when the global genome undergoes sequential demethylation and de novo DNA-methylation. There should be other epigenetic marks, some associated with the DNA-methylated allele, some with the unmethylated one, explaining these differences. We first show that some post-translational histone modifications, such as trimethylations of lysine 9 of histone H3 and of lysine 20 of histone H4, are associated with the DNA-methylated allele, at all ICRS and all tissues analysed. The DNA-unmethylated allele is associated with dimethylation of lysine 4 (H3K4me2), and acetylation of lysine 9 of histone H3 (H3K9ac). We then show that H3K9me3 and H4K20me3 are not associated with methylated ICRs during studied stages of spermatogenesis. By contrast, H3K4me2 and H3K9ac are already associated with unmethylated ICRs during these stages, raising the possibility that they could be involved in the maintenance of their unmethylated status