Étude bioinformatique des profils de méthylation de l’ADN et de la liaison des facteurs de transcription dans le cancer

Computational study of DNA methylation patterns and transcription factor binding in cancer

• Auteur / Autrice : Delphine Balaramane
• Direction : Michaël Weber, Anaïs Bardet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bioinformatique
• Date : Soutenance le 13/11/2024
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biotechnologie et signalisation cellulaire (Strasbourg ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Anthony Mathelier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maria Colomé-Tatché

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique

Cancer

Facteurs de transcription

Méthylation

ADN

Mots clés libres

Bioinformatique

Épigénétique

Méthylation de l’ADN

Facteurs de transcription

Régulation des gènes

Bioinformatics

Epigenetics

DNA methylation

Transcription factors

Gene regulation

Résumé

La méthylation de l'ADN est une modification épigénétique importante qui régule l'expression des gènes et anti-corrèle avec l'accessibilité de la chromatine et la liaison aux facteurs de transcription. Dans le cancer, des profils de méthylation anormaux conduisent à une hyperméthylation, réprimant les gènes suppresseurs de tumeurs, ou à une hypométhylation, activant les oncogènes. Pour mieux comprendre ces altérations, nous avons développé MethyLasso, une méthode pour identifier les régions faiblement méthylées et non méthylées, les vallées non méthylées, les domaines partiellement méthylés dans une condition et les régions différentiellement méthylées entre deux conditions. Ces régions sont des sites régulateurs clés liés par des facteurs tels que des enhancers et des promoteurs. De plus, nous avons conçu une approche intégrant des motifs de facteurs de transcription, l'accessibilité de la chromatine et la méthylation pour étudier la sensibilité des facteurs à la méthylation dans divers cancers. Les résultats obtenus apportent des informations sur la relation complexe entre la méthylation de l'ADN et la liaison aux facteurs de transcription.

DNA methylation is an epigenetic modification that regulates gene expression and anti-correlates with chromatin accessibility and binding to transcription factors. In cancer, abnormal methylation profiles lead to hypermethylation, repressing tumor suppressor genes, or hypomethylation, activating oncogenes. To better understand these alterations, we developed MethyLasso, a method to identify lowly methylated and unmethylated regions, unmethylated valleys, partially methylated domains within one condition, and differentially methylated regions between two conditions. These regions are key regulatory sites bound by transcription factors such as enhancers and promoters. Additionally, we developed a predictive approach integrating transcription factor motifs, chromatin accessibility, and methylation to study the sensitivity of transcription factors to DNA methylation. The results obtained during my thesis provide novel insights into the relationship between DNA methylation and transcription factor binding, offering valuable computational tools and predictions that advance our understanding of epigenetic regulation of cancer.