Caractérisation biochimique de macroH2A1.1 dans les cellules cancéreuses mammaires

Biochemical characterization of macroH2A1.1 breast cancer cells

• Auteur / Autrice : Barbara Liénard-Lambour
• Direction : Kerstin Bystricky, Anne-Claire Lavigne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et fonctionnelle
• Date : Soutenance le 03/06/2016
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer du sein

Ubiquitine

Chromatine

Mots clés libres

MacroH2A1

Structure de la chromatine

Ubiquitine

Résumé

Les propriétés biochimiques de la chromatine peuvent être modulées par l'incorporation de variants d'histones dans la chromatine. Le variant macroH2A contient un domaine amino-terminal typique de l'histone H2A, fusionné à un domaine appelé ''domaine macro''. A ce jour, trois protéines macroH2A ont été identifiées: macroH2A1.1 et macroH2A1.2 résultant d'un épissage alternatif et macroH2A2. Elles ont été majoritairement associées à la formation de l'hétérochromatine et à la répression transcriptionnelle. L'état de l'art montre ainsi une implication de macroH2A1 dans de nombreux mécanismes cellulaires tels que l'inactivation du chromosome X, la sénescence, le développement cellulaire, la régulation transcriptionnelle et les cassures double brin de l'ADN. Nombres de ces processus sont impliqués dans la formation de cancers, faisant de macroH2A1 un élément important à considérer. Son expression a d'ailleurs été corrélée au développement de nombreux cancers tel que ceux du poumon, du colon, de la peau ou du sein. De par les différences structurales, de liaisons à des ligands et les nombreuses controverses observées dans la littérature entre macroH2A1.1 et macroH2A1.2, il paraît essentiel d'étudier séparément chacun de ces deux variants sans pour autant négliger l'importance de leur interconnexion. Récemment, nous avons déterminé que le niveau d'expression de macroH2A1.1 corrélait spécifiquement avec les cancers du sein triple négatif (TNBC). Au niveau moléculaire, cette association se traduit par une corrélation positive entre le niveau d'expression de macroH2A1.1 et les caractéristiques moléculaires de la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). Dans ce contexte, le but de ma thèse a été d'identifier les propriétés biochimiques de macroH2A1.1 dans plusieurs modèles cellulaires du cancer du sein à l'aide d'un anticorps spécifiquement dirigé contre macroH2A1.1 produit au sein du laboratoire. L'ensemble de ce travail a permis l'identification d'une forme mono-ubiquitinylée de macroH2A1.1 sur sa lysine 123. Les outils techniques mis en œuvre ont également permis d'identifier cette forme modifiée en association avec les duplexes ARN : ADN. Les résultats présentés dans cette thèse permettront de mieux comprendre l'importance des modifications post-traductionnelles des variants d'histone et d'ouvrir un nouveau champ d'exploitation dans la définition des rôles de ce variant.

Biochemical properties of chromatin can be modulated by incorporation of histone variants in chromatin. MacroH2A has a amino-terminal domain typical of a full-length H2A, fused to a ''macro domain''. To date, three macroH2A have been identified: macroH2A1.1 and macroH2A1.2 which are alternative spliced variants and macroH2A2. They have been principally associated to heterochromatin formation and transcriptional repression. State of art shows that macroH2A1 is associated to various cellular mechanisms such as chromosome X inactivation, senescence, cellular development, transcriptional regulation and DNA double strand breaks. Many of these processes are implicated in cancer formation, making macroH2A1 an important element to consider. Its expression has also been correlated to numerous cancer developments such as lung, colon, skin or breast. Due to the structural differences, links to ligands and controversy observed in the literature between macroH2A1.1 and macroH2A1.2, it seems essential to study separately these two variants without omit their interconnection significance. Recently, we have determined that macroH2A1.1 expression level correlated specifically with Triple Negative Breast Cancer (TNBC). At the molecular level, this combination results in a positive correlation between macroH2A1.1 expression level and molecular characteristics of Epithelio-Mesenchymal Transition (EMT). In this context, the aim of my thesis was to identify biochemical properties of macroH2A1.1 in many breast cancer cellular models using a specific antibody for macroH2A1.1 generated in the lab. All this work has allowed the identification of a mono-ubiquitinated form of macroH2A1.1 on its lysine 123. Technical tools implemented have also allowed to identify the modified form in association with RNA:DNA duplexes. The results presented in this thesis will allow to better understand the importance of post-translational modification of histone variant and to open a new operating field in the role definition for this variant.