Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Méthylation d'histone“

Chez les eucaryotes, les histones sont des protéines qui s'associent à l'ADN pour former la chromatine. Les modifications post-traductionnelles des histones affectent la condensation de la chromatine et l'expression des gènes. Les modifications d’histones sont régulées par plusieurs enzymes, dont les déméthylases d'histones qui contiennent souvent un domaine Jumonji C (JmjC). Chez les mammifères, il a été démontré que l’altération de l’activité des protéines JmjC entraîne divers défauts de développement, des troubles métaboliques et des cancers. Au cours de ma thèse, j’ai réalisé une analyse systématique de la fonction des protéines à domaine JmjC dans le champignon modèle Podospora anserina. Le génome de P. anserina contient 12 gènes codant des déméthylases potentielles (Kdm). L’expression de ces gènes est soit ubiquitaire soit régulée en fonction des différents stades du cycle de vie de P. anserina. Pour étudier la fonction de ces Kdms, j’ai inactivé les gènes correspondants. Mes résultats ont montré que chez P. anserina, les Kdms sont impliquées dans un large éventail de processus développementaux. PaKdm4 et PaDmm1 sont impliqués dans des voies de réponse au stress. L’absence de PaKdm1 et de PaKdm8_para1 conduit à accroitre la longévité de P. anserina. PaKdm5 et PaKdm8_para1 sont essentiels pour la reproduction sexuée. Afin de caractériser le rôle des Kdms sur la dynamique de certaines modifications d’histones, j’ai réalisé des expériences d’immunoprécipitation de la chromatine. J’ai ainsi montré que l’absence de PaKdm1, contrairement à celle de PaKdm5, augmente significativement la présence de la modification H3K4me3 dans le génome de P. anserina. L’absence de PaKdm1 ou de PaKdm4 entraînent quant à elles un élargissement des domaines génomiques portant la modification H3K9me3. J’ai également réalisé des expériences de séquençage d’ARN à haut débit afin de caractériser le transcriptome de chacune des souches mutantes. J’ai ainsi constaté que l’absence des Kdms affecte l'expression des gènes. En particulier, j’ai montré que c’est l’inactivation du gène codant PaKdm5 qui a l’impact le plus important sur l'expression des gènes, tandis que la souche mutante PaKdm1 montre une reprogrammation transcriptionnelle limitée. Mon analyse montre également que PaKdm8 agit comme un régulateur positif de l'expression génique. En conclusion, mes résultats démontrent que chez l’organisme modèle P. anserina, les Kdm régulent épigénétiquement de multiples aspects du cycle de vie de P. anserina, y compris la sénescence, la reproduction sexuée et la défense du génome et fournissent de nouvelles perspectives sur le rôle des déméthylases d'histones dans la régulation transcriptionnelle des gènes
In eukaryotes, histone proteins associate with DNA in the nucleus to form chromatin. Histone post-translational modifications affect chromatin condensation and gene expression. Histone PTMs are regulated by several enzymes including histone demethylases that often contain a Jumonji C (JmjC) domain. In mammals, JmjC proteins with impaired activity have been shown to cause various developmental defects, metabolic disorders and cancer. Here I present a systematic analysis of the function of the JmjC family of proteins in the model fungus Podospora anserina. The P. anserina genome contains 12 putative lysine demethylase enzymes (Kdm) with two expression patterns, ubiquitous or differentially expressed at different stages of the life cycle. To investigate the function of these Kdms, I generated deletion mutants. My results showed that the Kdms are involved in a wide range of developmental processes in P. anserina. PaKdm4 and PaDmm1 are associated with stress response pathways. Loss of PaKdm1 and PaKdm8-para1 leads to increased longevity of P. anserina. PaKdm5 and PaKdm8-para1 are essential for sexual reproduction. To characterize the consequences of the loss of Kdms on the distribution of H3K4me3, H3K9me3 and H3K36me2/3 histone modifications, I performed chromatin immunoprecipitation on the deleted strains. Loss of PaKdm1 significantly increases H3K4me3 modification, while loss of either PaKdm1 or PaKdm4 results in larger H3K9me3 domains. Performing RNA-seq experiments, I also characterized the transcriptome of the deleted strains. I was able to show that the lack of histone demethylases affects gene expression. Specifically, loss of PaKdm5 has the most significant effect on gene expression, whereas the PaKdm1 deleted strain exhibits limited transcriptional reprogramming. PaKdm8 acts as a positive regulator of gene expression. These findings demonstrate that Kdms epigenetically regulate multiple aspects of the P. anserina life cycle, including lifespan, sexual reproduction and genome defense, and provide new insights into the critical role of histone demethylases in the transcriptional gene regulation

Cette dernière décennie a vu augmenter le nombre d’études portant sur la caractérisation des protéines JUMONJI (JMJ) et montrant leur rôle prépondérant dans la régulation des gènes et le développement des organismes. Ces protéines sont capables de déméthyler certains résidus des queues des histones et ont été organisées en groupes phylogénétiques en fonction de la conservation de leur domaine catalytique. Pour chaque clade entre un et trois substrats spécifiques ont pu être identifiés. De la sous famille KDM3, dont le résidu cible est H3K9, seul un membre, IBM1, a été caractérisé chez Arabidopsis. Cette étude montre que la mutation de JMJ24, un autre membre de ce groupe, entraine une augmentation de la taille des racines, cotylédons et organes floraux, suggérant un rôle dans le contrôle du développement à différents stades. De plus, l’analyse de l’expression tissulaire indique que JMJ24 est exprimé dans le phloème, en cohérence avec l’effet pléiotropique de sa mutation. Enfin, nos données suggèrent une interaction entre JMJ24 et d’autres protéines JMJ, telles JMJ14 et IBM1, mais aussi une interaction avec les protéines DCL, impliquées dans la régulation des gènes et des éléments transposables
Numerous studies over the last decade have reported the characterization of the JUMONJI (JMJ) proteins, showing their critical importance in regulating genes and organism’s development. These proteins are able to demethylate a subset of histone tail residues and were clustered into distinct groups using a phylogenetic analysis based on their catalytic domain conservation. Furthermore, modification of one to three specific residues has been attributed to each JMJ group. Within the KDM3 subfamily, of which target is the H3K9 residue, only one member, IBM1, was first characterized in Arabidopsis. In this report, we showed that the mutation of JMJ24, another member of this subfamily, resulted in an increase of the root length, cotyledon and floral organ size, suggesting that JMJ24 functions is needed at different developmental stage. In addition, the analysis of the tissue-specific expression of JMJ24 indicated that the gene is expressed within the phloem of all organs, correlating with the pleiotropic effect of the gene mutation. Last, our data also suggested that JMJ24 interacts with other JMJ protein like JMJ14 and IBM1, but also with the DCL proteins knowing to be involved in genes and transposable elements regulation

Les modifications post-traductionnelles (MPT) sur les queues d'histone jouent un rôle important dans des mécanismes comme la régulation de l'expression des gènes. Un mode d'action passe par le reconnaissance d'une modification covalente par un domaine protéique appartenant généralement à une protéine associée au remodelage de la chromatine (enzyme, facteur de transcription, etc. . . ). La méthylation des lysines est une modification particulièrement importante, pour laquelle plusieurs sites ont été identifiés sur les histones. Nous avons entrepris de déterminer les bases de la sélectivité de domaines protéiques pour un site de méthylation donné, en utilisant les nombreuses données disponibles dans les banques de données structurales (PDB). Nous avons utilisé des calculs de dynamique moléculaire, couplés à un protocole dérivé de la méthode MM/PBSA, pour étudier les interactions entre les peptides d'histone et les domaines protéiques. Il a dans un premier temps fallu développer et valider un jeu de paramètres permettant l'étude par dynamique moléculaire des MPT. L'analyse de nos résultats a notamment mis en évidence le fait que certains domaines protéiques reconnaissent un court motif de séquence afin de discriminer entre différents sites de méthylation. Il apparaît ainsi clairement que les chromodomaines sont spécifiques d'un motif ARKmeS, tandis que les domaines PHD lient le motif ARTKme sur H3. L'ensemble de nos données peut servir de point de départ à la recherche de nouveaux effecteurs des MPT, comme nous avons entrepris de le faire pour le cas particulier des domaines PHD
Post-translationnal modifications (PTMs) of histone tails play an important role in cellular processes such as gene expression and regulation. They can act through their specific recognition by proteic domains belonging to chromatin remodeling factors (enzymes, transcription factors, etc). A particularly important modification is the methylation of specific histone tail sites, for which there exist many. Our goal was to get insights into the molecular selectivity of these proteic domains towards a given methylation site by taking advantage of the numerous structural data available in the Protein Data Bank. We studied the interactions between the domains and histone peptides, using molecular dynamics simulations combined with a protocol using the MM/PBSA method. A pre-requisite was to develop and validate force field parameters for the of PTMs. Our results notably revealed that some domains discriminate the methlyation sites by recognizing short linear sequence motifs. It thus appears that chromodomains are specific to an ARKmeS motif, while PHD fingers bind the ARTKme motif of H3. The study carried out on PHD fingers also proves that our overall results can be used as a reference for research of other effectors of histone tails

Chez les eucaryotes, l’organisation de la chromatine est indispensable à la régulation de l’expression des gènes et la stabilité du génome. Les ciliés constituent un excellent modèle d’étude des mécanismes qui permettent de maintenir l’intégrité du génome eucaryote. Notre modèle d’étude, l’eucaryote unicellulaire Paramecium tetraurelia, se distingue par l’élimination massive et reproductible de près de 30% de séquences d’ADN germinal lors du développement du macronoyau somatique après les événements sexuels. Ces séquences sont éliminées grâce à un processus en plusieurs étapes impliquant la formation d’hétérochromatine dirigée par de petits ARN suivi d’excision par la transposase domestiquée Piggy Mac (Pgm) et de réparation. Les mécanismes moléculaires permettant de comprendre la reconnaissance spécifique de ces séquences germinales dans le contexte de la chromatine ainsi que la précision de la coupure demeurent mal compris.Le chaperon d’histone Spt16, associée au partenaire Pob3, fait partie du complexe hétéro-dimérique FACT (FAcilitates Chromatin Transactions). FACT intervient dans de nombreux mécanismes liés au métabolisme de l’ADN tels que la transcription, la réparation, la réplication ou l’accessibilité de la chromatine. Chez Paramecium tetraurelia, on a identifié deux protéines homologues de Spt16 et Pob3 exprimées uniquement durant le développement du macronoyau au moment où se produisent les réarrangements. Les protéines Spt16-1 et Pob3-1 fusionnées à la GFP se localisent dans les macronoyaux en développement. Nous avons montré que la protéine Spt16-1 est essentielle à la production d’une descendance sexuelle viable. Le reséquençage du génome après inactivation de SPT16-1 a montré que Spt16-1 est nécessaire à l‘ensemble des réarrangements du génome et conduit à des défauts semblables à ceux obtenus suite à l’inactivation de PGM. Spt16-1 agit en aval des voies de dépôt des marques d’hétérochromatine guidées par les petits ARNs mais en amont de l’endonucléase Pgm. Nous avons montré que Spt16-1 était nécessaire à la localisation correcte de Pgm responsable de l’introduction des cassures double brin dans les macronoyaux en développement. Nous proposons un modèle dans lequel Spt16-1 favorise l’interaction de la machinerie d’excision avec la chromatine pour rendre accessible les sites de coupure sur l’ADN à Pgm.La méthylation des adénines sur l’ADN (6mA), bien connue chez les bactéries pour son rôle dans le système de restriction modification, a été décrite ces deux dernières années chez plusieurs eucaryotes en faible proportion dans le génome. Cependant son rôle chez les eucaryotes est encore peu compris. D’anciennes analyses par chromatographie à l’aide de nucléotides marqués détectaient de l’ordre de 2,5% des adénines méthylées chez P. tetraurelia mais sa localisation précise n’avait jamais été montrée. Il avait été proposé que cette modification pourrait signaler avec précision les sites de coupures pendant les réarrangements d’ADN où une partie des séquences germinales présentent des bornes AT. L’abondance des adénines méthylées fait de la paramécie un excellent modèle d’étude de cette modification. En combinant des techniques d’Immunofluorescence, d’HPLC-MS et de séquençage, nous avons ainsi décrit la présence et la localisation dans la cellule et au cours du cycle de vie de 6mA chez P. tetraurelia. Ces approches ont également permis de montrer l’absence de cytosine méthylée chez la paramécie. Nous avons montré que la méthylation des adénines était retrouvée majoritairement dans le génome somatique et de manière transitoire dans le génome germinal. Elle est établie au cours du développement du macronoyau somatique quand se produisent les réarrangements du génome. Ces résultats préliminaires permettront de poursuivre l’étude de la méthylation afin d’identifier les enzymes responsables et son rôle dans la cellule
In eukaryotes, chromatin organization is required for the regulation of gene expression and genome stability. Ciliate provide excellent model to study mechanisms involved in maintain of genome integrity. Our study model, the unicellular eukaryote Paramecium tetraurelia, has the particularity to eliminate massively and reproducibly 30% of germinal DNA sequences during the development of the somatic macronucleus after sexual events. Those sequences are eliminated by a multi-step process involving small RNA-directed heterochromatin formation followed by DNA excision by the domesticated transposase Piggy Mac (Pgm) and DNA repair. Molecular mechanisms underlying the specific recognition of those germinal sequences in chromatin context and the precision of the excision, remain elusive. The histone chaperone Spt16, associated to its partner Pob3, is part of the heterodimeric complex FACT (FAcilitates Chromatin Transactions). FACT is implicated in many mechanisms involving DNA metabolism such as transcription, repair, replication or chromatin accessibility. In P. tetraurelia, we identified two homologous proteins to Spt16 and Pob3 expressed only during macronucleus development at the time when genome rearrangements occur. Spt16-1 and Pob3-1 fused to GFP are localized in developing macronuclei. We showed that Spt16-1 is required to obtain a viable sexual progeny. Genome re-sequencing after SPT16-1 inactivation showed that Spt16-1 was required for all DNA elimination events and leads to similar phenotypes and defects to those obtained after PGM inactivation. Spt16-1 acts downstream of small RNA-directed heterochromatin formation and upstream of Pgm. We showed that Spt16-1 was required for the correct localization of Pgm responsible for DNA double strand breaks in developing macronuclei. We proposed a model in which Spt16-1 mediates interaction between chromatin and excision machinery that facilitates access to DNA cleavage sites for the Pgm endonuclease. Adenine DNA methylation, well known in bacteria for its role in restriction modification system, has been described during the last two years in several eukaryotes but in low proportion in the genome. However, its role in eukaryotes remains elusive. Previous analyses by chromatography with radio labelled nucleotides detected around 2,5% of methylated adenine in P. tetraurelia but its precise localization and role have never been analyzed. It has been proposed that this modification could mark with precision the excision sites during genome rearrangements when part of the eliminated sequences carry AT boundaries. The abundance of methylated adenine makes of Paramecium an excellent model to study this modification. Combining immunofluorescence techniques, HPLC-MS and sequencing, we described the presence and the cellular localization during life cycle of 6mA in P. tetraurelia. Those approaches allowed us to show that methylated cytosine are absent in Paramecium. We showed that methylation is mainly found in the somatic genome and transiently in germinal genome. It appears during somatic macronucleus development when genome rearrangements occur. Those preliminary results will allow us to pursue the study of adenine methylation by identifying responsible enzymes and its role in the cell

La méthylation des histones constitue un niveau important de contrôle épigénétique chez les eucaryotes. Mes études portent sur la caractérisation des facteurs potentiellement intervenant dans la mise en place et la lecture de la méthylation pour mieux apprécier son rôle et des mécanismes sous-jacents dans la régulation de la transcription et du développement des plantes chez l’Arabidopsis thaliana. Ainsi, la première partie de mes travaux de thèse a contribué à l’étude d’une protéine à domaine SET (SET DOMAIN GROUP7, SDG7) et à montrer que SDG7 est nécessaire au bon déroulement de l'induction de VIN3 et du processus de vernalisation pour la floraison. Nos résultats suggèrent que SDG7 pourrait méthyler une protéine non-histone encore inconnue dans la régulation de la transcription et le contrôle de la durée de vernalisation. La deuxième partie de ma thèse porte sur l’étude de SDG8 et les H2B-UBIQUITIN-ligases HUB1/HUB2 pour examiner un cross-talk éventuel entre la triméthylation de H3K36 (H3K36me3) et la monoubiquitination d’H2B (H2Bub1). Nous avons montré que H3K36me3 et H2Bub1 sont déposés largement indépendamment, qui diffère d’une dépendance hiérarchique de déposition préalablement observée chez la levure. La dernière partie de ma thèse a permis l’identification des protéines HUA2/HULK2 à domaine PWWP comme lecteurs éventuels de H3K36me3 dans la régulation de la floraison et du développement des plantes
Histone methylation is one of the keys epigenetic marks evolutionarily conserved in eukaryotes. My study focuses on the characterization of factors potentially involved in the deposition and reading of lysine (K) methylation to appreciate its role and underlying mechanisms in the regulation of transcription and plant development, using Arabidopsis thaliana as a model organism. In the first part of my thesis, I report on our study of SET DOMAIN GROUP7 (SDG7), a protein containing the evolutionarily conserved SET domain, which is generally recognized as a signature of K-methyltransferases. We found that SDG7 plays an important role in the regulation of VIN3 induction associated with cold duration measure during vernalization treatment. Intriguingly, levels of several different histone methylations were found unchanged in the sdg7 mutant plants and the recombinant SDG7 protein failed to show a histone-methyltransferase activity in vitro. We thus conclude that SDG7 might methylate a yet unknown non-histone protein to regulate transcription and proper measurement of the duration of cold exposure in the vernalization process. In the second part, I studied interaction between SDG8 and HISTONE MONOUBIQUITINATION1 (HUB1) and HUB2. My results unravel that H3K36me3 and H2Bub1 are deposited largely independently in Arabidopsis, which is in contrast to the dependent crosstalk of these two different epigenetic marks previously reported in yeast. In the last part of my thesis, I report on the identification of the PWWP-domain proteins HUA2/HULK2 as readers of H3K36me3 and demonstrate that sdg8 and hua2 genetically interacts in the regulation of flowering time

Les gènes soumis à empreinte (GSE) se distinguent du reste du génome par une expression mono-allélique et parent-spécifique. Cette forme de régulation génique dépend de marques de méthylation différentielles héritées des gamètes parentaux au niveau de régions cis-régulatrices appelées ICR (« Imprinting Control Region »). Une centaine de GSE contrôlés par 20 ICR ont été répertoriés chez la souris et sont en général conservés chez l’Homme. Mon projet de thèse a consisté à caractériser de nouvelles ICR maternelles et à analyser leur impact sur la régulation génique, à partir d’un criblage génomique de méthylation réalisé chez la souris. J’ai ainsi participé à la révélation de l’existence de trois formes d’empreinte, qui résultent de sensibilité différente des ICR face aux changements développementaux des profils de méthylation génomique: 1) une empreinte persistante tout au long de la vie et ubiquitaire, qui caractérise les ICR classiques déjà connues, 2) transitoire, avec une existence limitée au développement pré-implantatoire, et 3) persistante tout au long de la vie mais tissu-spécifique. Plus précisément, j’ai déterminé les profils d’histones associées aux ICR des loci Cdh15 et Gpr1/Zdbf2, et mis en évidence la conservation de l’empreinte transitoire au locus GPR1/ZDBF2 chez l’humain. Je me suis ensuite focalisée sur l’ICR candidate associée au gène Socs5, dont l’empreinte s’est avérée être tissu-spécifique mais également, de façon inédite, polymorphique en fonction des lignées de souris. Cette ICR en position intragénique présente les caractéristiques d’une séquence « enhancer », hypothèse que je teste actuellement par invalidation fonctionnelle (système CRISPR/Cas9) chez la souris. La découverte de ces formes atypiques d’empreinte génomique permet de mieux cerner l’étendue du phénomène d’empreinte parentale et d’évaluer son impact sur les phénotypes
Genomic imprinting refers to the functional non-equivalence of the two parental genomes in mammals. Imprinted genes are expressed only from the paternal or maternal allele: this mono-allelic expression is regulated by parent-inherited DNA methylation of specific cis-regulatory regions called ICRs (Imprinting Control Regions). There are currently around 120 imprinted genes known in the mouse genome, which are under the control of 20 characterized ICRs, and are generally conserved in Human. My thesis project aimed at characterizing new maternal ICRs and at analyzing their impact on gene regulation, based on a genome-wide methylation screen conducted in the mouse. I participated to revealing the existence of three forms of genomic imprinting, which reflects variable susceptibility to developmentally-regulated DNA methylation changes: 1) ubiquitous and life-long imprinting, which refers to the 20 canonical ICRs, 2) transient, whose existence is limited to preimplantation development, and 3) tissue-specific. More specifically, I deciphered the histone modification profiles of two new maternal ICR associated with the Cdh15 and the Gpr1/Zdbf2 loci and confirmed that the GPR1/ZDBF2 locus is also subject to transient imprinting in Human. My main achievement concerns the characterization of a candidate ICR associated with the Socs5 gene, which I found to be tissue-specific but also strain-specific, pointing towards a new form of imprinting polymorphism. This ICR has an intragenic position and has the characteristics of an enhancer, hypothesis that I am functionally testing in vivo by a CRISPR/Cas9-mediated deletion. The discovery of these new forms of genomic imprinting provides a better understanding of this phenomenon and its impact on phenotypes

Les gènes soumis à empreinte (GSE) se distinguent du reste du génome par une expression mono-allélique et parent-spécifique. Cette forme de régulation génique dépend de marques de méthylation différentielles héritées des gamètes parentaux au niveau de régions cis-régulatrices appelées ICR (« Imprinting Control Region »). Une centaine de GSE contrôlés par 20 ICR ont été répertoriés chez la souris et sont en général conservés chez l’Homme. Mon projet de thèse a consisté à caractériser de nouvelles ICR maternelles et à analyser leur impact sur la régulation génique, à partir d’un criblage génomique de méthylation réalisé chez la souris. J’ai ainsi participé à la révélation de l’existence de trois formes d’empreinte, qui résultent de sensibilité différente des ICR face aux changements développementaux des profils de méthylation génomique: 1) une empreinte persistante tout au long de la vie et ubiquitaire, qui caractérise les ICR classiques déjà connues, 2) transitoire, avec une existence limitée au développement pré-implantatoire, et 3) persistante tout au long de la vie mais tissu-spécifique. Plus précisément, j’ai déterminé les profils d’histones associées aux ICR des loci Cdh15 et Gpr1/Zdbf2, et mis en évidence la conservation de l’empreinte transitoire au locus GPR1/ZDBF2 chez l’humain. Je me suis ensuite focalisée sur l’ICR candidate associée au gène Socs5, dont l’empreinte s’est avérée être tissu-spécifique mais également, de façon inédite, polymorphique en fonction des lignées de souris. Cette ICR en position intragénique présente les caractéristiques d’une séquence « enhancer », hypothèse que je teste actuellement par invalidation fonctionnelle (système CRISPR/Cas9) chez la souris. La découverte de ces formes atypiques d’empreinte génomique permet de mieux cerner l’étendue du phénomène d’empreinte parentale et d’évaluer son impact sur les phénotypes
Genomic imprinting refers to the functional non-equivalence of the two parental genomes in mammals. Imprinted genes are expressed only from the paternal or maternal allele: this mono-allelic expression is regulated by parent-inherited DNA methylation of specific cis-regulatory regions called ICRs (Imprinting Control Regions). There are currently around 120 imprinted genes known in the mouse genome, which are under the control of 20 characterized ICRs, and are generally conserved in Human. My thesis project aimed at characterizing new maternal ICRs and at analyzing their impact on gene regulation, based on a genome-wide methylation screen conducted in the mouse. I participated to revealing the existence of three forms of genomic imprinting, which reflects variable susceptibility to developmentally-regulated DNA methylation changes: 1) ubiquitous and life-long imprinting, which refers to the 20 canonical ICRs, 2) transient, whose existence is limited to preimplantation development, and 3) tissue-specific. More specifically, I deciphered the histone modification profiles of two new maternal ICR associated with the Cdh15 and the Gpr1/Zdbf2 loci and confirmed that the GPR1/ZDBF2 locus is also subject to transient imprinting in Human. My main achievement concerns the characterization of a candidate ICR associated with the Socs5 gene, which I found to be tissue-specific but also strain-specific, pointing towards a new form of imprinting polymorphism. This ICR has an intragenic position and has the characteristics of an enhancer, hypothesis that I am functionally testing in vivo by a CRISPR/Cas9-mediated deletion. The discovery of these new forms of genomic imprinting provides a better understanding of this phenomenon and its impact on phenotypes

Chez les eucaryotes, l’expression des gènes dépend en partie du degré de compaction de la chromatine. La structure chromatinienne est régulée par des marques dites épigénétiques,telles que les modifications post-traductionnelles des protéines structurelles de la chromatine, les histones. Ainsi, la méthylation de la lysine 9 de l’histone H3 (H3K9) sur le promoteur des gènes est essentiellement associée à la répression de la transcription. H3K9 est méthylée par différentes enzymes appelées lysine méthyltransférases (KMTs). L’objectif principal de mon projet de thèse a été de mieux comprendre le rôle de principales KMTs de H3K9, que sontG9a, GLP, Suv39h1 et SETDB1, dans la régulation de l’équilibre entre prolifération et différenciation terminale. Pour cela, j’ai utilisé le modèle de différenciation terminale de cellules du muscle squelettique. En effet, durant la différenciation terminale, les myoblastes arrêtent de proliférer et fusionnent entre eux pour former de longues cellules multi nucléées que sont les myotubes. Ce processus implique, d’une part, l’expression des gènes de différenciation musculaire et, d’autre part, la répression irréversible des gènes associés à la prolifération cellulaire. L’introduction bibliographique de ce travail de thèse est séparée en trois chapitres. Le premier chapitre porte sur la chromatine et ses modifications post-traductionnelles. Le second s’attache à décrire les rôles de la méthylation de H3K9 et, en particulier, des quatre KMTs sur lesquelles j’ai travaillé durant ma thèse : G9a, GLP, SETDB1 et Suv39h1. Dans le troisième chapitre, je présente le modèle de la différenciation terminale du muscle squelettique. Dans la partie "Résultats", je décris deux des principales études que j’ai menées durant ma thèse. La première porte sur les rôles antagonistes de G9a et GLP. La seconde porte sur le rôle de SETDB1 durant la différenciation musculaire. Les résultats que j’ai obtenus sont discutés dans cette partie. Je conclus ce manuscrit en discutant mes résultats de manière plus générale et en proposant des perspectives à long terme. Enfin, une annexe présentera les autres articles de recherche auxquels j’ai participé pendant ma thèse
In eukaryotes, gene expression partly relies on chromatin compaction degree. Chromatin status is controlled by epigenetic marks, such as histones (chromatin structural proteins) posttranslational modifications. As an example, histone H3 lysine 9 (H3K9) methylation on gene promoters is mainly associated with transcriptional repression. H3K9 is methylated by several enzymes called lysine methyltransferases (KMTs). The aim of my thesis project was to understand the role of the H3K9 KMTs, G9a, GLP, Suv39h1 and SETDB1 in regulating the balance between proliferation and terminal differentiation. For this purpose, I used skeletal muscle terminal differentiation as model. Upon muscle terminal differentiation, myoblasts exit, in an irreversible way, from the cell cycle and under go differentiation where cells fusion and form myotubes. During this process, cell cycle genes are permanently silenced and muscle specific genes are activated. Thesis introduction is divided into three chapters. The first chapter focuses on chromatin and post-translational modifications. The second chapter describes H3K9 methylation characteristics and the role of the four KMTs that I studied during my thesis project: G9a,GLP, Suv39h1 and SETDB1. In the third chapter, the skeletal muscle terminal differentiation model is described in details. Results section reports my two major studies outcomes and their discussion. The first concerns the antagonistic roles of G9a and GLP regarding the muscle terminal differentiation and the second focuses on the role of SETDB1 during muscle differentiation. Finally, I conclude this manuscript by a plainer discussion followed by long term perspectives and an appendix presents other research articles, in which I collaborated during my PhD