Régulations transcriptionnelles par le complexe Tip60/p400/H2A.Z dans la physiopathologie épithéliale intestinale
(M. Briet & F. Escaffit)

Responsable : Fabrice ESCAFFIT

Les enzymes de modification de la chromatine interviennent dans le contrôle de la plupart des grands processus cellulaires (transcription, réparation de l’ADN, prolifération, apoptose, …), via la régulation de l’expression de nombreuses protéines en agissant comme co-activateurs ou co-répresseurs au sein de complexes transcriptionnels. Ces complexes peuvent comporter des facteurs de transcription qui participent à leur ciblage sur des promoteurs spécifiques. Ces enzymes induisent alors des modifications de la chromatine (méthylation de l’ADN ou modifications post-traductionnelles des histones, par exemple) qui modulent sa compaction et modifient notamment l’accessibilité des promoteurs aux facteurs de transcription et à la machinerie transcriptionnelle. 

Ce phénomène permet à la fois, la mise en place de programmes génétiques spécialisés au cours du développement, mais également la réponse dynamique de la cellule aux conditions de son environnement, et notamment la réponse aux stress. L’altération de ces capacités est impliquée dans un grand nombre de pathologies, notamment tumorales ou dégénératives. Ainsi, il est crucial de comprendre son impact et sa contribution à la physio-pathologie humaine. Les projets que nous menons ont donc pour objet l’étude du rôle de la chromatine et des complexes assurant son remodelage dans :

• l’induction des processus de différenciation

• le contrôle de la prolifération et de la survie cellulaire

• la stabilité génétique

Dans ce contexte, nous nous intéressons aux mécanismes chromatiniens, dont les modifications post-traductionnelles des histones ou l’incorporation de variants des histones canoniques, dans le maintien de l’homéostasie et du fonctionnement de l'intestin. 
Ainsi, nous nous intéressons particulièrement au complexe enzymatique Tip60/p400/H2A.Z, qui intervient dans ces régulations chromatiniennes et qui présente, entre autres, une activité histone acétyltransférase, portée par la protéine Tip60, ainsi qu’une activité d’échange d’histones, assurée par l’ATPase p400 qui participe à l’incorporation du variant d’histone H2A.Z. Nous avons démontré le rôle crucial de la balance entre ces 2 protéines dans la progression des cancers colorectaux (Mattera et al., 2009), via le contrôle de la réponse aux stress cellulaires (oxydatif, oncogénique, …) (Mattera et al., 2010) et d’une voie de signalisation clé pour cette progression : la voie Wnt (Chevillard-Briet et al., 2014).

La voie Wnt, fortement impliquée dans la tumorigenèse, joue avant tout un rôle majeur dans le développement et l’homéostasie de l’épithélium intestinal via, notamment, le renouvellement des cellules souches et le contrôle spatio-temporel de la différenciation. Nous avons observé que le variant H2A.Z joue un rôle crucial dans la prolifération de cellules épithéliales intestinales en culture ainsi que dans l’expression des marqueurs de différenciation in vitro et in vivo chez la souris (Rispal et al., 2019). Ceci est en accord avec la diminution d’expression de H2A.Z qui est observé au cours de la différenciation épithéliale intestinale (Kazakevych et al., 2017). 
 

Incorporé dans la chromatine grâce à p400 et acétylé par Tip60 qui en change la fonction, le variant d’histone H2A.Z est codé par 2 gènes différents H2AFZ et H2AFV à partir desquels sont exprimés 3 isoformes différentes : les deux premières, H2A.Z1 et H2A.Z2, ne diffèrent entre elles que par 3 acides aminés. La 3ème, variant d’épissage de H2A.Z2 (appelé H2A.Z2.2), confère une dynamique très particulière au nucléosome et donc affecte significativement les propriétés de la chromatine. Ces isoformes, notamment H2A.Z1 et H2A.Z2, semblent avoir une régulation spatiale et temporelle bien contrôlée et exercer des fonctions partiellement non redondantes. En effet, il a été montré que leurs expressions varient au cours du développement et entre les différents organes, et que leurs fonctions peuvent être différentes, en situation physiologiques ou pathologiques.

Nos récents travaux montrent que chacune de ces isoformes joue un rôle bien défini à la fois dans le maintien des cellules souches et dans la maturation de l’épithélium intestinal, notamment dans l’établissement des lignages cellulaires matures (Rispal et al., soumis). Ainsi, nous avons pu observer que la réduction de l’expression de H2A.Z1 ou la surexpression de H2A.Z2 se traduisent par une augmentation nette de marqueurs la différenciation entérocytaire, tels que la sucrase-isomaltase. Ceci suggère donc que les isoformes de H2A.Z sont différentiellement impliquées dans le devenir cellulaire et la maturation épithéliale intestinale, et il est particulièrement intéressant d’étudier les mécanismes qui sous-tendent leur implication dans l’homéostasie tissulaire, notamment dans la différenciation enterocytaire.

De même, leurs impacts spécifiques dans les pathologies de l’organe qui sont liées à perturbation de son homéostasie, telles que la dédifférenciation tumorale précoce et la Transition Epithélio-Mésenchymateuse (EMT) (Lin et al., 2020 ; Domaschentz et al., 2017 ; Yang, 2016), ou à son inflammation chronique (maladie de Crohn notamment) méritent d’être abordés.

Thématique financée par :

La Ligue Nationale contre le Cancer, la Fondation ARC, l’ANR, l’INCA, la Fondation de France et le Cancéropôle GSO

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

Rispal J, Escaffit F. and Trouche D. (2020) Chromatin dynamics in intestinal epithelial homeostasis: a paradigm of cell fate determination versus cell plasticity. Stem Cell Rev Rep. 16 (6): 1062-80. Abstract

Rispal J, Baron L, Beaulieu J-F, Chevillard-Briet M, Trouche D and Escaffit F. (2019) The H2A.Z histone variant integrates Wnt signaling in intestinal epithelial homeostasis. Nature Communications. 10 (1): 1827-35.Abstract

Chevillard-Briet, M. and Escaffit, F. (2018) Methods for In Vivo Functional Studies of Chromatin-Modifying Enzymes in Early Steps of Colon Carcinogenesis. In: Colorectal Cancer. Methods in Molecular Biology - Beaulieu JF (eds), Humana Press, New York, NY 1765:79-85. Abstract

Grézy, A., Chevillard-Briet, M., Trouche, D. and Escaffit, F. (2016) Control of genetic stability by a new heterochromatin compaction pathway involving the Tip60 histone acetyltransferase. Mol Biol Cell 27(4):599-607. Abstract

Chevillard-Briet, M., Quaranta, M., Grézy, A., Matterra, L., Courilleau, C., Philippe, M., Mercier, P., Corpet, D., Lough, J., Ueda, T., Fukunaga, R., *Trouche, D. and *Escaffit, F. (*co-last authors). (2014) Interplay between chromatin modifying enzymes controls colon cancer progression through Wnt signaling. Human Mol Genet 23: 2120-31. Abstract .

*Mattera, L., *Courilleau, C. (*co-first authors), Legube, G., Ueda, T., Fukunaga, R., Chevillard-Briet, M., §Canitrot, Y., §Escaffit, F. (§ equal contribution), Trouche, D. (2010) The E1A-associated p400 protein modulates cell fate decision by the regulation of ROS homeostasis. PLoS Genet., 6(6):e1000983. Abstract .

*Mattera, L., *Escaffit, F. (*co-first authors), Pillaire, M.-J., Selves, J., Tyteca, S., Hoffmann, J.-S., Gourraud, P.-A., §Chevillard-Briet, M., §Cazaux, C. (§ equal contribution), Trouche, D. (2009) The p400/Tip60 ratio is critical for colorectal cancer cells proliferation through DNA damage response pathways. Oncogene. 28(12):1506-17. Abstract

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