Le poisson zèbre comme modèle pour déterminer des mécanismes conservés de régulation des gènes chez les vertébrés

Zebrafish as a model to determine conserved gene regulatory mechanisms in vertebrates

• Auteur / Autrice : Yuvia Alhelí Pérez Rico
• Direction : Emmanuel Barillot, Alena Shkumatava
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génomique
• Date : Soutenance le 11/12/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Cancer et génôme: Bioinformatique, biostatistiques et épidémiologie d'un système complexe
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Devaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Morgane Thomas-Chollier, Daan Noordermeer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Noëlle Prioleau, Daniel Gautheret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Danio rerio

Répresseurs

Expression génique

Génomique

Mots clés libres

Poisson zèbre

Expression des gènes

Super-amplificateurs

CTCF

Conformation tridimensionnelle

ChIP-seq

Conservation

CRISPR/Cas9

Zebrafish

Gene expression

Super-enhancers

CTCF

Résumé

Les super-amplificateurs et CTCF sont considérés comme des acteurs centraux de l'organisation du génome ayant un impact direct sur la régulation de l'expression génique. Ici, pour mieux comprendre leur conservation fonctionnelle, des analyses de super-amplificateurs et de CTCF chez le poisson zèbre ont été effectuées. Les super-amplificateurs annotés dans le génome du poisson zèbre présentent une grande spécificité cellulaire et tissulaire. Des analyses de conservation indiquent que les super-amplificateurs n'ont pas une conservation de séquence supérieure à celle des amplificateurs. En limitant l'analyse de conservation de séquence aux super-amplificateurs situés à proximité d'orthologues, il est possible d'identifier un sous-ensemble de super-amplificateurs ayant une conservation de séquence plus élevée que le reste des super-amplificateurs. La comparaison d'expression régulée par les régions constitutives de deux super-amplificateurs associés à des orthologues a permis l'identification de régions fonctionnellement conservées, malgré l'absence de conservation évidente de la séquence d'ADN. Analyses des régions de liaison à CTCF situées dans les promoteurs des gènes indiquent une corrélation entre l'abondance de CTCF et l'expression génique, ce qui pourrait s'expliquer par le blocage du dépôt de nucléosomes dans ces promoteurs.

Super-enhancers and CTCF are considered as central players in the organization of mammalian genomes that directly impact the regulation of gene expression. Here, to gain insight into their functional conservation, analyses of super-enhancers and CTCF in zebrafish were performed. Super-enhancers annotated in zebrafish show high cell and tissue specificity, and the main difference identified when compared to mammalian super-enhancers is their distribution relative to transcription start sites. Conservation analyses indicate that super-enhancers do not have higher sequence conservation than typical enhancers. By restricting the analysis to those super-enhancers associated with orthologs, a subset of super-enhancers that have higher sequence conservation than the rest was identified. Comparison of the expression patterns driven by constitutive regions of two of these super-enhancers enabled the identification of regions controlling similar expression patterns in spite of no evident sequence conservation. Analyses of CTCF peaks that overlap promoters indicate a correlation between the abundance of CTCF and gene expression, which could be explained by blockage of nucleosome deposition at those promoters. In summary, these results show evidence of conserved and divergent functions of gene regulators in vertebrates and set a precedent for studies of genome organization in zebrafish.