Modulation de l'organisation fonctionnelle et périnucléaire du locus de la dystrophie musculaire facio-scapulo-humérale (FSHD) par l'élément macrosatellite D4Z4

Modulation of the functional and perinuclear organization of the facio-scapulo-humeral muscular dystrophy (FSHD) locus by the D4Z4 macrosatellite element

• Auteur / Autrice : Alexandre Ottaviani
• Direction : Patrick Gilson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science de la vie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure (sciences)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télomères (génétique)

Épigénétique

Mots clés libres

Organisation nucléaire

Fshd

Insulateur

D4z4

Ctcf

Lamine

Résumé

La dystrophie musculaire Facio-Scapulo-Humérale (FSHD) est liée à la réduction du nombre de répétitions d’une séquence de 3,3 kb nommée D4Z4 dans la région subtélomérique 4q35. Les individus sains portent de 11 à plus de 100 répétitions D4Z4 tandis que ce nombre est inférieur à 11 sur l’un des allèles chez les malades. Dans ce mémoire, après une mise en perspective de l’organisation tridimensionnelle de la chromatine et de la transcription dans le noyau, et en particulier sous l’influence de l’enveloppe nucléaire, sont présentés l'état actuel des connaissances concernant l'étiologie de la FSHD et ses relations avec ces principes d'organisation. Dans ce travail de thèse, afin de tester l'hypothèse de la modulation par D4Z4 d'un effet de position, des modèles cellulaires ont été créés où un gène rapporteur est couplé à différents nombres de D4Z4 et intégré dans le génome aléatoirement ou au télomère. Nous révélons et isolons ainsi des propriétés isolatrices contenues dans le motif. D4Z4 affecte de plus la localisation subnucléaire d'un télomère, le positionnant plus en périphérie, à l'image du locus 4q35. Cependant ces propriétés disparaissent lorsque l'on accroit le nombre de D4Z4 intégrés. Nous montrons de plus que les protéines CTCF et les lamines de type A sont associés à D4Z4 et nécessaires aux fonctions du motif. En outre, la fixation de CTCF diminue à mesure que le nombre de D4Z4 augmente, corroborant les effets observés sur l’expression et la localisation du gène rapporteur lors de la multimérisation de D4Z4. Nous proposons donc un nouveau modèle liant le nombre de D4Z4 à l’organisation du 4q35 et à la physiopathologie de la FSHD

Facio-Scapulo-Humeral muscular dystrophy (FSHD) is linked to the reduction in the number of repetitions of a 3. 3 kb sequence named D4Z4 in the 4q35 subtelomeric region. Healthy individuals carry 11 to more than 100 D4Z4 repeats whereas patients have less than 11 repeats on one allele. In this memoir, chromatin and transcriptional three-dimensional organizations in the nucleus are first reviewed, in particular under the influence of the nuclear envelope, and then linked to the current knowledge on FSHD aetiology. In this work, in order to test the hypothesis of a modulation by D4Z4 of a position effect, cellular models have been generated where a reporteur gene is coupled with variable numbers of D4Z4 and integrated in the genome randomly or at telomeres. Here we reveal and isolate insulator properties contained in the motif. Furthermore, D4Z4 alters the subnuclear localization of a telomere, positioning it more at the nuclear periphery, similarly to the 4q35 locus. However, these properties are impaired by the increase in the number of D4Z4 repeats integrated. In addition, we show that CTCF and A-type lamins are associated to D4Z4 and required for its functions. Thus, CTCF binding drops as the number of repeats is increased which is consistent with our observations on the effects of D4Z4 multimerization on the localization of the reporter gene. Consequently, we propose a new model linking D4Z4 number reduction to the subnuclear organization of the 4q35 locus and to the physiopathology of FSHD