Intéractions entre la méthylation de l'ADN et H3K27me3 au niveau des éléments transposables chez Arabidopsis

Crosstalk between DNA methylation and H3K27me3 at Transposable elements in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Maghnia Elmir
• Direction : Angélique Deleris
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : I2BC - Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Régulation épigénétique des éléments transposables chez Arabidopsis
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Methylation de l'ADN

Elements transposables

Epigenetique

H3K27me3

Polycomb

DNA methylation

Transposable elements

Epigenetics

H3K27me3

Polycomb

Résumé

Chez les plantes et de nombreux organismes, la méthylation de l'ADN est une caractéristique des éléments transposables (ET) qui contrôle négativement l'expression des ET. Cependant, des preuves de plus en plus nombreuses, provenant en particulier de notre laboratoire, montrent que la triméthylation de la lysine 27 de l'histone H3 (H3K27me3), associée aux protéines conservées du groupe Polycomb (PcG) et qui réprime généralement les gènes codant pour des protéines, peut également cibler les éléments transposables (y compris les éléments transposables relativement jeunes) dans les mutants de méthylation de l'ADN, mais aussi dans les plantes de type sauvage. Nous avons récemment montré que 1) la marque H3K27me3 peut être déposée sur des séquences TE transgéniques néo-insérées 2) ce recrutement dépend de l'ADN méthyltransférase de novo DRM2 3) sur les TE endogènes, en cas de gain de méthylation de l'ADN, la marque H3K27me3 peut être perdue à certains loci mais augmentée à d'autres loci ; cela montre qu'il existe des loci TE où les complexes PcG , en particulier PRC2 (Polycomb repressive complex 2) , sont sensibles à la méthylation de l'ADN et d'autres ou les complexes PcG/PRC2 ont besoin de la méthylation de l'ADN (ce qui est cohérent avec notre nouveau résultat (2) au niveau des transgènes). Ensemble, ces résultats indiquent des interconnexions insoupçonnées entre la méthylation de l'ADN et les voies PcG que nous voulons élucider dans ce projet. Cette thèse a trois objectifs : 1) déterminer la dynamique transgénérationnelle conjointe de la méthylation de l'ADN et de H3K27me3 au niveau d'un TE néo-inséré 2) déterminer dans quelle mesure la voie de méthylation de l'ADN (en particulier celle dirigée par l'ARN) est liée à l'établissement de H3K27me3 3) commencer à identifier certains cofacteurs de PRC2 (sensibles à la méthylation ou non) qui peuvent lier l'ADN et recruter PRC2 au niveau de TE candidats en utilisant des données publiées (approche candidate). Pour ce faire, nous utiliserons essentiellement des approches génétiques ciblées sur un modèle de TE.

In plants and many organisms, DNA methylation is a hallmark of transposable elements (TE) which negatively controls TE expression. Yet, there has been accumulating evidence, in particular coming from our lab, that histone H3 lysine 27 trimethylation (H3K27me3), associated with the conserved Polycomb Group (PcG) proteins and which usually represses protein-coding genes, can also target TE, (including relatively young TEs) either in DNA methylation mutants but also in wild-type plants. Recently we showed that 1) H3K27me3 mark can be deposited at neo-inserted transgenic TE sequences 2) This recruitment is dependent on the de novo DNA methyltransferase DRM2 3) At endogene TEs, upon gain of DNA methylation, H3K27me3 can be lost at some loci but increased at other loci; this shows that there are TE loci where PcG complexes in particular PRC2 (Polycomb repressive complex 2) are sensitive to DNA methylation and some others where PcG complexes/PRC2 need DNA methylation (consistent with our new result (2) at transgenes). Together, these results point to unsuspected interconnections between DNA methylation and PcG pathways which we want to unravel in this project. This thesis has three objectives: 1) determine the transgenerational joint dynamics of DNA methylation and H3K27me3 at a neoinserted TE 2) determine to which extent the DNA methylation pathway (in particular RNA-directed) is connected to H3K27me3 establishment 3) start to identify some PRC2 co-factors (methylsensitive or not) that can bind DNA and recruit PRC2 at candidate TEs using published data and mutants (candidate approach). To do this we will essentially use genetic approaches at a TE model .