Régulation épigénétique de la tumorigenèse par le complexe Polycomb PRC1 chez la Drosophile

Epigenetic regulation of tumorigenesis by PRC1 Polycomb complex in Drosophila

• Auteur / Autrice : Victoria Parreno
• Direction : Anne-Marie Martinez
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 14/09/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IGH - Institut de Génétique Humaine
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Chromatine et biologie cellulaire
• Jury : Président / Présidente : Mounia Lagha
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Marie Martinez, Jean-Paul Vincent, Luciano Di croce, Anne-Kathrin Classen
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Luciano Di croce, Anne-Kathrin Classen

Mots clés

Mots clés libres

Épigénétique

Drosophile

Polycomb

Cancer

Epigenetics

Polycomb

Cancer

Drosophila

Résumé

Initialement décrites chez la Drosophile, les protéines des groupes Polycomb (PcG) et Trithorax (TrxG) assurent des rôles antagonistes dans le maintien épigénétique de la « mémoire cellulaire ». Tandis que les deux principaux complexes PcG – Polycomb Repressive Complex 1 et 2 (PRC1 et PRC2) – collaborent au niveau de la chromatine pour réprimer leurs gènes cibles, les TrxGs sont responsables du maintien d’un état transcriptionnel actif. Le modèle paradigmatique de répression par les PcGs historiquement établi chez l’embryon propose que le PRC2 est d’abord recruté au niveau de séquences appelées Polycomb Response Elements (PREs) où il dépose la marque répressive H3K27me3. Cette marque épigénétique recrute alors le PRC1 via sa sous-unité Polycomb (PC). Ce modèle implique une collaboration entre le PRC2 et le PRC1. Cependant, l’équipe d’accueil a montré que les mutants ayant perdu la fonction du PRC1 sont associés à l’apparition de tumeurs néoplasiques au stade larvaire, ce qui n’est pas le cas des mutants PRC2. Des expériences de génomiques menées au laboratoire suggèrent que ce découplage fonctionnel est corrélé avec un neo-recrutement massif du PRC1 spécifiquement au stade larvaire et indépendamment de la marque H3K27me3. Ce ciblage neo-PRC1 larvaire s’effectue au niveau de centaines de promoteurs et d’enhancers transcriptionnellement actifs présentant la marque H3K27Ac et enrichis respectivement pour les marques actives H3K4me3 et H3K4me1. Or, le dépôt de ces marques est catalysé par les TrxGs. Durant ce projet de thèse, afin d’identifier les mécanismes moléculaires mis en œuvre dans la génération de tumeurs PRC1-dépendantes, nous allons induire des knock-down transitoires des différentes sous-unités du PRC1, et suivre l’évolution de la tumeur par des approches omix au niveau cellules uniques. Ces travaux nous permettront d’analyser l’hétérogénéité des mécanismes épigénétiques affectés au sein d’un tumeur affectant un membre du PRC1 (intra), mais également l’hétérogénéité entre membres du PRC1 (inter).

Initially described in Drosophila, Polycomb (PcG) and Trithorax (TrxG) group proteins play an antagonist role in the ''cellular memory''. Whereas the two main PcG complexes - Polycomb Repressive Complex 1 and 2 (PRC1 and PRC2) - collaborate on the chromatin in order to silence their targets, the TrxGs maintain an active transcriptionnal state of the genes. The following canonical recruitment was first described in Drosophila embryos where PRC2 is recruited at particular sequences called Polycomb Response Elements (PREs) where it deposits the repressive mark H3K27me3. This epigenetic mark permits the recruitment of PRC1 thanks to its Polycomb subunit (PC). This model suggest a collaboration between PRC2 and PRC1. However, the team showed that only the mutants losing PRC1 will develop neoplasic tumors at the larval stage, which is not the case in PRC2 mutants. Genomic experiments at the lab suggest an uncoupling between PRC1 and PRC2 at the larval stage correlated with a massive neo-recruitment of PRC1 specifically at the larval stage and independently of the H3K27me3 mark. This neo-PRC1 targeting at the larval stage occurs at hundreds of promotors and enhancers that are transcriptionnally active, displaying the H3K27Ac mark and respectively enriched in the active marks H3K4me3 and H3K4me1. Yet, thoses marks are deposited by TrxGs. During this thesis project, in order to identify the molecular mechanisms that lead to the generation of PRC1-dependant tumors, we will induce a transient knock down of different subunits of PRC1, and follow the tumor evolution by omix approaches at the single cell level. Those experiments will permit to study the heterogeneity of epigenetic mechanisms that occur in a PRC1 tumor (intra-heterogeneity) but also the heterogeneity between PRC1 members (inter-heterogeneity)