Histone déméthylases et physiologie cellulaire
(M. Vandromme)

Intervenants

  • Didier Trouche
  • Mahdia Abdi galab

Responsable : M. Vandromme

Notre équipe travaille depuis plusieurs années sur les mécanismes régissant la mise en place des programmes génétiques, notamment impliquant la méthylation des histones. Nos travaux sur les gènes cibles de E2F, un groupe de gènes du programme génétique de la prolifération cellulaire, ont ainsi permis de montrer pour la première fois l’implication de la méthylation des histones dans la régulation de promoteurs spécifiques (Vandel, Nicolas et al., 2001). En effet, nous avons montré que l’histone méthyl transférase Suv39H1 fonctionne comme un co-répresseur pour la protéine du rétinoblastome, un répresseur majeur des gènes cibles de E2F en G1. Par la suite, nous avons mis en évidence une évolution dynamique de la méthylation de la lysine 9 de l’histone H3 (la cible de Suv39H1), avec une apparente déméthylation de ce résidu lorsque les cellules progressent dans la phase S (Nicolas et al., 2003). Comme à l’époque la méthylation était considérée comme stable (aucune déméthylase n’était connue, et il était même envisagé qu’elles n’existent pas), nous avons par la suite testé la possibilité que cette déméthylation fasse intervenir l’incorporation d’histones nouvellement synthétisées. Cela nous a conduit à nous intéresser au variant d’histone H3.3, qui est très proche en séquence de l’histone H3 classique, mais présente la propriété de pouvoir s’incorporer à la chromatine de manière réplication-indépendante. Nous avons mis en évidence une déposition de H3.3 sur les gènes cibles de E2F lorsque ceux-ci sont activés, mais nous avons proposé que cette déposition soit plus une conséquence de la transcription plutôt qu’un mécanisme régulé nécessaire à la perte de la méthylation de H3K9 (Daury et al., 2006). Il est important de noter que notre interprétation est certainement correcte, car le lien entre déposition de l’histone H3.3 et transcription est maintenant bien établi, et que des histones déméthylases sont maintenant connues.

 

Nous nous sommes également intéressés à la différenciation terminale musculaire, un processus qui s’accompagne d’un arrêt définitif de la prolifération et donc d’une extinction définitive des gènes cibles de E2F. Il était proposé qu’au cours de ce processus, les gènes cibles de E2F soient tri-méthylés sur la lysine 9 de H3. Nous avons confirmé cette triméthylation spécifique, mais, contrairement à ce qui se passe lors de la sénescence, cette triméthylation n’est pas spécifiée par la présence de la protéine du rétinoblastome Rb sur les promoteurs cibles de E2F. En effet, Rb est présente sur les promoteurs cibles de E2F non seulement dans les cellules différenciées, mais aussi dans les cellules quiescentes (donc susceptibles de rentrer de nouveau en prolifération cellulaire) (Vandromme et al., 2008). A noter qu’au cours de cette étude, nous avons mis au point un protocole modifié de ChIP permettant de mesurer la liaison de Rb aux gènes cibles de E2F par PCR en temps réel (voir protocole).

Nous nous intéressons maintenant à l’implication des histone déméthylases spécifiques de la lysine 9 dans la régulation des gènes cibles de E2F au cours du cycle cellulaire et dans l’activation des gènes spécifiques du muscle lors de la différenciation terminale musculaire (Verrier et al., 2011).

Projet financé par :

La Ligue régionale Midi-Pyrénées et l’AFM

Publications sur le sujet (les membres de l’équipe sont en gras) :

Salifou K, Ray S, Verrier L, Aguirrebengoa M, Trouche D, Panov KI, Vandromme M. (2016) The histone demethylase JMJD2A/KDM4A links ribosomal RNA transcription to nutrients and growth factors availability. Nat Commun. 7:10174

Verrier, L., Escaffit, F., Chailleux, C., *Trouche, D., *Vandromme, M. (* co-last-author). (2011). A new isoform of histone demethylase JMJD2A/KDM4A required for skeletal muscle differentiation. Plos Genet. 7(6) : e1001390. Abstract

*Vandromme, M., *Chailleux, C., Escaffit, F., Trouche, D. (2008). Binding of the Retinoblastoma protein is not the determinant for stable repression of some E2F-regulated promoters in muscle cells. Mol. Cancer Res. 6 : 418-425. (*co-first authors). Abstract

Escaffit, F., Vaute, O., Chevillard-Briet, M., Ségui, B., Takami, Y., Nakayama, T. and Trouche, D. (2007) Cleavage and cytoplasmic relocalisation of histone deacetylase 3 is important for apoptosis progression. Mol. Cell. Biol. 27 : 554-567. Abstract

*Daury, L., *Chailleux, C., Trouche, D. (2006) Deposition of histone H3.3 on E2F responsive genes is linked to transcription. EMBO R. 7 : 66-71. (*co-first authors). Abstract

Nicolas, E., Daury, L., Trouche, D. (2005) Regulation of E2F-responsive genes through histone modifications. In Rb and Tumoriginesis, M Fanciulli (Ed), Landes Biosciences. Abstract

Daury, L., and Trouche, D. (2003) Analysis of histone deposition on specific DNA elements in living mammalian cells. Biotechniques 35:326-32. Abstract

Nicolas, E., Roumillac, C., and Trouche, D. (2003) Regulation of the E2F-responsive DHFR promoter by a balance between acetylation and methylation of histone H3 lysine 9. Mol. Cell. Biol. 23:1614-22. Abstract

Muchardt, C., Guillemé, M., Seeler, J.-S., Trouche, D., Dejean, A., and Yaniv, M. (2002) Coordinated methyl- and RNA binding is required for heterochromatin localization of mammalian HP1α. EMBO R. 3:975-81. Selected as “recommended” (F1000 factor 3.2) by the “Faculty of 1000”. Abstract

Vaute, O., Nicolas, E., Vandel, L., and Trouche, D. (2002) Functional and physical interaction between the histone methyl transferase Suv39H1 and histone deacetylases. Nucleic Acids Res. 30:475-81. Abstract

Nicolas, E., Vaute, O., Vandel, L., and Trouche, D. (2002) La méthylation des histones : Une marque de domaines chromatiniens ? Médecine/Science 18, 17-19.

*Vandel, L., *Nicolas, E., Vaute, O., Ferreira, R., Ait-Si-Ali, S. and Trouche, D. (2001) Transcriptional repression by the retinoblastoma protein through the recruitment of a histone methyl transferase. Mol. Cell. Biol. 21, 6484-94. (*co-first authors). Selected as “must read” (F1000 factor 6.0) by the “Faculty of 1000”.Abstract

Nicolas, E., Ait-Si-Ali, S., and Trouche, D. (2001) The histone deacetylase HDAC3 targets RbAp48 to the retinoblastoma protein. Nucleic Acids Res 29, 3131-6. Abstract

Polanowska, J., Fabbrizio, E., Le Cam, L., Trouche, D., Emiliani, S., Herrera, R., Sardet, C. (2001). The periodic down regulation of Cyclin E gene expression from exit of mitosis to end of G(1) is controlled by a deacetylase- and E2F-associated bipartite repressor element. Oncogene 20, 4115-27. Abstract

Nicolas, E., Vandel, L., and Trouche, D. (2001). Quand la méthylation des histones entre en scène… Médecine/Science 17, 476-479.

Nicolas, E., Morales, V., Magnaghi-Jaulin, L., Harel-Bellan, A., Richard-Foy, H., and Trouche, D. (2000). RbAp48 belongs to the histone deacetylase complex that associates with the retinoblastoma protein. J Biol Chem 275, 9797-804. Abstract

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