Objectif de recherche

Nous aspirons à obtenir une compréhension claire des conséquences épigénétiques profondes de la méthylation de l’ADN durant une fenêtre de développement ayant lieu durant la première semaine de l’embryogénèse chez la souris et la seconde chez l’humain, avec des répercussions tout au long de la vie.

Contexte

Immédiatement après la fertilisation, les génomes des mammifères subissent un réarrangement spectaculaire de l’épigénome, quand l’embryon effectue une transition du zygote vers les cellules pluripotentes s’apprêtant à s’engager dans un lignage. C’est le meilleur exemple de reprogrammation de la méthylation de l’ADN, puisque le modèle gamétique est totalement effacé, et l’embryon démarre une vague de méthylation de l’ADN de novo.  De plus, une fois le modèle de méthylation de l’ADN établi, des mécanismes assurent un maintien fidèle de la marque durant la division cellulaire. Ainsi, la méthylation de l’ADN déposée dans l’embryon précoce a potentiellement un effet tout au long de la vie.

La méthylation de l’ADN est une modification typiquement associée à la répression génique et aux éléments répétés, et à une minorité de gènes codant pour des protéines. Nous avons précédemment décrit la régulation du gène Zdbf2 chez la souris, qui est programmée durant le programme de méthylation de l’ADN de novo. Remettant en question le paradigme, dans le cas la méthylation de l’ADN est requise pour l’activation d’un gène en antagonisant les protéines de mise sous silence du groupe polycomb. Si la méthylation de l’ADN échoue, le gène reste silencieux toute la vie et cela conduit à un phénotype de ralentissement de croissance.

Objectifs

Nous allons tenter de répondre à une question large : que fait la méthylation de l’ADN quand elle n’est pas aux promoteurs ? Et c’est corollaire : comment les promoteurs restent dépourvus de méthylation de l’ADN ? Il est connu depuis longtemps que la méthylation de l’ADN aux promoteurs denses en CpGs, aussi appelés promoteurs à ilots CpG (CGI), est associée à un état silencieux du gène. Cependant, le génome des mammifères est hautement méthylé avec pour exception des promoteurs CGI. Ce qui veut dire que la méthylation de l’ADN est importante pour éteindre seulement une petite proportion des gènes codant pour des protéines. La fonction de la méthylation de l’ADN aux régions par exemple intergéniques, ou à l’intérieur des gènes transcrits, est moins claire.

Sur la base de nous études sur Zdbf2, nous nous intéressons à la connexion clé qu’est l’antagonisme observé entre la méthylation de l’ADN et la machinerie de mise en silence polycomb. Nous sommes très motivés pour acquérir des connaissances sur les fondements mécanistes de la régulation génique basée sur la méthylation de l’ADN. De manière cruciale, nous voulons comprendre la relevance des formes de méthylation de l’ADN non canoniques sur le développement.

Méthodes

Dans le laboratoire Greenberg, les cellules souches embryonnaires murines (ESCs) sont notre terrain de jeu. Les ESCs offrent de nombreux avantages pour l’étude de la méthylation de l’ADN : elles sont résiliantes aux mutations dans les gènes des ADN méthyltransférases, elles sont dociles à l’édition du génome par CRISPR/Cas9 et aux cibles génétiques, et peuvent être facilement collectées en grande quantité pour des expériences robustes. De manière importante, nous utilisons un système de différentiation qui récapitule la reprogrammation de la méthylation de l’ADN qui a lieu in vivo. Comme nous avons fait pour Zdbf2, les découvertes que nous faisons dans notre système cellulaire seront complémentées par les modèles murins pour valider l’importance développementale. Nous nous baserons sur des approches de séquençage de nouvelle génération pour approfondir notre vision de la régulation de la méthylation de l’ADN. C’est un moment excitant dans le domaine de l’épigénétique, avec l’émergence d’outils d’édition de l’épigénome. En utilisant un ciblage basé sur le CRISPR/Cas9, nous pouvons explorer avec précision la fonction de la méthylation de l’ADN locus par locus.

Dans le futur, nous sommes excités d’employer des cribles génétiques basés sur le CRISPR/Cas9 pour découvrir de nouveaux facteurs, ainsi que de travailler avec la plateforme de protéomique haut de gamme de l’IJM pour des approches basées sur la spectrométrie de masse. Nous sommes toujours ouverts aux nouvelles technologies et idées, donc nos méthodes vont constamment évoluer ! Si vous êtes intéressés par notre recherche et souhaitez en savoir plus, n’hésitez pas à nous contacter !

Pour contacter un membre de l’équipe par mail : prenom.nom@ijm.fr

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Publication 

Preprint 

Revue

• ANR “REMEDY”:
• Pierre-Antoine Defossez (Coordinator), Epigenetics and Cell Fate, CNRS, Université Paris Cité, Paris
• Salvatore Spicuglia (Partner), TAGC, INSERM, Aix-Marseille University, Marseille
• LabEx Who Am I? “DECODERS”:
• Benoit Palancade (Coordinator), Université Paris Cité, Institut Jacques Monod, CNRS, Paris

Le prix Georges Brahms de la Fondation CNRS attribué à Priscillia Lhoumaud