Etude des modes d'action non canoniques des enzymes TET dans la régulation de l'expression des gènes chez la Drosophile

Assessing the non-canonical mode of action of TET enzymes in the regulation of gene expression in Drosophila

• Auteur / Autrice : Guerric Gilbert
• Direction : Lucas Waltzer, Laurence Vandel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 24/11/2023
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique, Reproduction et Développement (Clermont-Ferrand)
• Jury : Président / Présidente : Emilie Brasset
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Muriel Boube, Pierre-Antoine Defossez, Pierre Cattenoz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Expression génique

Drosophiles

Épigénétique

Mots clés libres

Tet

Épigénétique

Drosophile

Expression des gènes

Système nerveux central

Tet

Epigenetics

Drosophila

Gene expression

Central nervous system

Résumé

Les enzymes épigénétiques de la famille TET (Ten Eleven Translocation) sont des régulateurs clés de la transcription et des mutations affectant ces facteurs sont associées à différentes pathologies, notamment dans les systèmes sanguins et nerveux. Si leur rôle dans l'oxydation et la déméthylation des 5-méthylCytosine (5mC) sur l'ADN est bien connu, ces enzymes ont aussi d'autres substrats et des fonctions indépendantes de leur activité enzymatique. La drosophile, dont le génome est globalement dépourvu de 5mC mais code pour une enzyme TET, constitue un modèle de choix pour caractériser les fonctions de TET par-delà l'oxydation des 5mC. Ainsi mon projet de thèse vise à déterminer les fonctions et le mode d'action « non-canonique » de TET dans le système nerveux central de la larve de drosophile. Mes résultats indiquent que TET est nécessaire à l'expression de nombreux gènes dans le système nerveux central larvaire, et que son absence conduit à des défauts de connexion neuronale. Ils montrent aussi que TET se fixe sur des éléments non codants et/ou régulateurs du génome et colocalise avec le complexe Polycomb, un acteur majeur de la régulation des gènes. Ces résultats suggèrent que TET et le complexe Polycomb pourraient agir de concert pour réguler la transcription et/ou l'organisation 3D de la chromatine. D'autre part l'analyse d'un mutant ponctuel de TET dépourvu d'activité enzymatique montre qu'une part importante des fonctions de TET est indépendante de son activité enzymatique, notamment dans le système nerveux. Mon objectif est maintenant de définir comment TET contrôle l'expression des gènes et l'organisation de la chromatine de façon dépendante ou indépendante de son activité catalytique. Mes travaux permettront de mieux comprendre la diversité des modes d'action de TET dans le contrôle de l'expression du génome et pourraient ouvrir de nouvelles pistes pour le traitement de pathologies associées à une dérégulation de cette famille de facteurs épigénétiques.

Enzymes of the TET (Ten Eleven Translocation) family are essential regulators of gene expression and mutations in genes encoding these enzymes are associated with different pathologies, notably in the hematopoietic and nervous systems. While the role of TET in the oxidation and demethylation of 5-methylcytosine (5mC) in DNA is well established, these enzymes also have other substrates and catalytic-independent functions that remain poorly studied. Drosophila, whose genome is essentially devoid of 5mC but encodes a TET enzyme, provides a model of choice to characterize TET functions beyond 5mC oxidation. Accordingly, my PhD project takes advantage of this model organism to decipher the “non-canonical” functions of TET and its molecular mode of action in the larval central nervous system. My results show that TET is required for the expression of many genes in the larval brain, and that its absence leads to neuronal connection defects. They also show that TET binds to non-coding and/or regulatory elements of the genome and colocalizes with the Polycomb complex, a major player in gene regulation. My results suggest that TET and Polycomb could act together to regulate gene transcription and/or 3D chromatin organization. Moreover, the analysis of a point mutant in which TET enzymatic activity is abolished reveals that an important part of TET functions is independent of its catalytic activity. My objective now is to define how TET controls gene expression and chromatin organisation in either a catalytic-dependent or independent manner. Altogether, my results will bring a better understanding of the diversity of TET mode of action in the regulation of genome expression and could open new avenues of research for the treatment of pathologies associated with a deregulation in this family of epigenetic regulators.