IJPB-Dynamique de la chromatine et régulation génique

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Dynamique de la chromatine et régulation génique

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Mots-clés : Arabidopsis thaliana - noyau - chromatine - régulation de la transcription - silencing - développement

Ecole(s) doctorale(s) de rattachement : ED 145 Sciences du Végétal, Paris XI Orsay, Site web http://www.ibp.u-psud.fr/EcoleDoc/

Contacts :

Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR1318 INRA-AgroParisTech
Bâtiment 2
INRA Centre de Versailles-Grignon
Route de St-Cyr (RD10)
78026 Versailles Cedex France

tél : +33 (0)1 30 83 30 00 - fax : +33 (0)1 30 83 33 19

	Responsable Valérie Gaudin Directeur de Recherche
	Clémentine Le Roux Etudiante en thèse Contrat Jeune Scientifique INRA (CJS) du 01/10/2009 au 30/09/2012
	Anciens membres de l'équipe

	Nicole Houba-Hérin Chargé de Recherche
	David Latrasse Post-Doc (2009-2012)

Résumé : Les mécanismes épigénétiques président à l’établissement, au maintien, à la transmission et des destinées cellulaires et de ce fait au contrôle du développement des plantes, à leurs réponses à l’environnement et au maintien de l’intégrité des génomes. Les principaux acteurs de ces mécanismes sont les facteurs intervenant dans la méthylation de l’ADN et dans les modifications post-traductionnelles des histones (code des histones), les variants d’histones, les facteurs de remodelage de la chromatine et une nouvelle composante, les ARN. Un des enjeux majeurs est de mieux comprendre la structure et la dynamique de la chromatine et les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents et d’identifier des complexes protéiques y participant.
Notre équipe s’est fixée deux axes de recherches relatifs à ces questions. Le premier axe concerne l’établissement d’états chromatiniens médiés par les protéines LHP1 (Gaudin et al., 2001) au cours du développement. Le second axe porte sur la dynamique de la chromatine et l’architecture nucléaire lors de processus de différenciation/dédifférenciation.

Résultats marquants :

Localisation nucléaire de la protéine LHP1
LHP1 est l’homologue de la protéine de Drosophila Heterochromatin Protein 1 (HP1). Cette protéine chromatinienne est impliquée dans le contrôle du développement et de la transition florale (Figure 1) (Gaudin et al., 2001). LHP1 contient un chromo et un chromo shadow domaines, domaines essentiels pour la fonction des protéines de la famille HP1 et l’établissement d’états chromatiniens particuliers.
L’étude de la localisation de LHP1 chez A. thaliana et Nicotiana tabacum nous a permis de montrer que LHP1 est principalement localisée au niveau de l’euchromatine (Libault et al., 2005) (Figure 2). De plus, l’hétérochromatine constitutive ne semble pas altérée chez le mutant lhp1. Toutefois, la distribution de LHP1 pourrait légèrement différer selon l’organisation des génomes végétaux. Enfin, grâce à l’étude de plantes transgéniques exprimant la fusion LHP1-GFP, nous avons pu observer différents profils selon les types cellulaires.

DamID, un nouvel outil pour étudier la distribution de LHP1 sur le génome
Pour identifier les sites fixation de protéines chromatiniennes sur le génome, nous avons adapté la technique DamID basée sur une méthylation dirigée développée chez les animaux pour établir des profils chromatiniens (http://www.nki.nl/nkidep/vansteensel) (Germann et al., 2006). Ainsi nous avons pu montrer que LHP1 est ciblée sur les promoteurs et les régions transcrites de 4 gènes, AG, AP3, FT et PI impliqués dans le développement floral. Comme ses homologues animaux, LHP1 se fixe sur des régions riches en A/T comme les introns régulateurs des gènes AG et PI (Germann et al., 2006). Par ailleurs en utilisant la technique DamID couplée à une hybridation sur microarray en collaboration avec S. Jacobsen, nous avons pu établir une carte des sites de fixation LHP1 à l’échelle du génome (http://epigenomics.mcdb.ucla.edu/LHP1/). Nous avons pu montrer que LHP1 colocalise avec la marque épigénétique H3K27me3. En effet, le chromodomaine de LHP1 reconnaît cette marque. L’ensemble de ces données suggère que LHP1 aurait des fonctions similaires à la protéine Polycomb et interviendrait dans un complexe de type PRC1 (Zhang et al., 2007).

Publications représentatives :

Andrey, P., Kieu, K., Kress, C., Lehmann, G., Tirichine, L., Liu, Z., Biot, E., Adenot, P. G., Hue-Beauvais, C., Houba-Herin, N., Duranthon, V., Devinoy, E., Beaujean, N., Gaudin, V., Maurin, Y., and Debey, P. (2010) Statistical analysis of 3D images detects regular spatial distributions of centromeres and chromocenters in animal and plant nuclei, PLoS Comput Biol 6, e1000853.

Kohler, C., Gaudin, V., and Hennig, L. (2010) Green chromatin dynamics in Zurich: meeting summary based on the European Workshop on Plant Chromatin 2009 in Zurich, Switzerland, Epigenetics 5, 80-83.

Tirichine L, Andrey P, Biot E, Maurin Y, Gaudin V. (2009) 3D fluorescent in situ hybridization using Arabidopsis leaf cryosections and isolated nuclei. Plant Methods, 5, 11. (PubMed)

Gaudin V, Andrey P, Devinoy E, Kress C, Kieu K, Beaujean N, Maurin Y. and Debey P. (2009) Modeling the 3D functional architecture of the nucleus in animal and plant kingdoms. C.R.AS.

Samouelian F, Gaudin V, Bocarra M (2009) Génétique Moléculaire des Plantes. Quae Editions. 230 p. (http://www.quae.com/fr/livre/?GCOI=27380100718190).

Pouteau S, Carre I, Gaudin V, Ferret V, Lefebvre D, Wilson M (2008) Diversification of photoperiodic response patterns in a collection of early-flowering mutants of Arabidopsis. Plant Physiol, 148, 1465-1473. (PubMed)

Zhang X, Germann S, Blus BJ, Khorasanizadeh S, Gaudin V, Jacobsen SE. (2007) The Arabidopsis LHP1 protein colocalizes with histone H3 Lys27 trimethylation. Nat Struct Mol Biol. 2007 Aug 5 (PubMed)

Tessadori, F., Chupeau, M.C., Chupeau, Y., Knip, M., Germann, S., van Driel, R., Fransz, P., and Gaudin, V. (2007). Large-scale dissociation and sequential reassembly of pericentric heterochromatin in dedifferentiated Arabidopsis cells. J Cell Sci 120, 1200-1208. (PubMed)

Germann S, Juul-Jensen T, Letarnec B, Gaudin V (2006) DamID, a new tool for studying plant chromatin profiling in vivo, and its use to identify putative LHP1 target loci. Plant J 48, 153-163. (PubMed)

Libault M, Tessadori F, Germann S, Snijder B, Fransz F, Gaudin V (2005) The Arabidopsis LHP1 protein is a component of euchromatin. Planta 222, 910-925 (PubMed)

Gaudin, V., Libault, L., Pouteau, S., Juul, T., Zhao, G., Lefebvre, D., Grandjean. O., (2001) Mutations in LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN 1 affect flowering time and plant architecture in Arabidopsis, Development, 128, 4847-4858. (PubMed)

Berger, F. and Gaudin, V. (2003). Chromatin dynamics and Arabidopsis development. Chromosome Research 11, 277-304. (PubMed)