Etudes des altérations épigénétiques promues par l’exposition au chlordécone au cours du développement chez l’homme et la souris

Study of epigenetic alterations promoted by chlordecone exposure during development in human and mouse

• Auteur / Autrice : Louis Legoff
• Direction : Fatima Smagulova
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique, génomique, bioinformatique
• Date : Soutenance le 05/02/2021
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en santé environnement et travail -- Rennes
• Jury : Président / Présidente : Luc Paillard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ayhan Kocer, Sophie Langouet-Prigent
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Coumoul, Jiri Zavadil

Mots clés

Mots clés contrôlés

Organes génitaux

Chlordécone

Hérédité

Épigénétique

Mots clés libres

Épigénétique

Héritage transgénérationnel

Chlordécone

Système reproducteur

Epigenetics

Transgenerational inheritance

Chlordecone

Reproductive system

Résumé

Les mécanismes épigénétiques régulent de nombreux processus cellulaires et sont essentiels pour en établir l'identité. Le travail effectué pendant mon doctorat visait à déterminer si l'exposition à un polluant environnemental, le chlordécone (CD), pouvait affecter les principales marques épigénétiques du système reproducteur chez la souris et si ces changements pouvaient être hérités par les générations suivantes par héritage épigénétique transgénérationnel. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont révélé qu'une exposition développementale au CD conduit à une altération de la méiose chez les souris mâles et femelles, entraîne une réduction des cellules reproductrices viables, à la fois la spermatogonie et les spermatozoïdes chez les mâles, et les ovocytes chez les femelles. Les modifications morphologiques sont accompagnées d'une modification de l'occupation de l'histone H3K4me3 dans les gènes liés à la régulation de la pluripotence. Par ailleurs des études ont été menées sur le sang du cordon ombilical des garçons de la cohorte TIMOUN dont la concentration interne en CD est connue. Ces travaux ont permis de constater que l'exposition au CD provoque des changements de tri-méthylation des principales marques histones impliquées dans le maintien de la stabilité génétique. Le séquençage de l’exome complet a permis la détection des mutations de novo dans des gènes codant pour des protéines ayant des fonctions importantes, telles que la réparation de l'ADN et le métabolisme. L'analyse comparative des données d’exposition des souris et des humains a révélé que certains gènes étaient modifiés dans les deux organismes, notamment les gènes liés à l'organisation des chromosomes, aux facteurs de transcription et aux fonctions métaboliques. En résumé, nos études ont apporté des preuves de la capacité du CD à induire des altérations épigénétiques et génétiques. Il reste nécessaire d’étudier plus en détail les gènes identifiés et les mécanismes moléculaires affectés par le CD à l'aide de modèles in vivo et in vitro.

Epigenetic mechanisms regulate many cellular processes and they are critical for establishing cell identity. The work performed during my Ph.D. aimed to determine whether exposure to an environmental pollutant, chlordecone (CD), could affect the major epigenetic marks in the reproductive system in directly-exposed mice and whether these changes could be inherited by subsequent generations through epigenetic transgenerational inheritance. Our work revealed that direct developmental exposure to CD leads to impairment of meiosis in male and female mice, causes a reduction in viable reproductive cells, i.e., both spermatogonia and spermatozoid, and oocytes in females. The altered morphological changes were accompanied by altered histone H3K4me3 occupancy in the genes related to pluripotency regulation. We also performed studies in the umbilical cord blood of males from the TIMOUN cohort with the known internal concentration of CD. We found that exposure to CD causes epigenetic changes in major histone trimethylation marks important for the maintenance of genetic stability. Using whole exome-sequencing, we detected de novo mutations in genes encoding proteins with important functions, such as DNA repair and metabolic genes. Comparative analysis of mice and human exposures revealed some common genes to be altered in both organisms, notably genes related to chromosome organization, transcription factors, and metabolic functions. In summary, our studies brought some evidence for the ability of CD to induce epigenetic and genetic alterations. Identified genes and molecular mechanisms affected by CD will be further investigated using in vivo and in vitro model systems.