Description

La chromatine, un complexe d'ADN et de protéines (appelées nucléosomes), est essentielle dans la régulation de l'expression génique et influence directement la différenciation cellulaire. L’apparition, au cours de l’évolution, du nucléosome qui constitue l’unité de base de la chromatine, apporte un potentiel de régulation épigénétique de l’expression des gènes, au travers de nombreuses modifications biochimiques post-traductionnelles qui lui sont associées. Cette régulation va déterminer le caractère actif ou silencieux de certaines régions du génome, caractérisées respectivement par une chromatine ouverte, accessible aux facteurs de transcription, ou au contraire par une chromatine compacte et répressive, comportant peu ou pas de gènes. Alors que le code génétique, défini par les séquences d'ADN, est bien compris, le 'code épigénétique', qui réfère à l'ensemble des modifications biochimiques de la chromatine n'altérant pas la séquence d'ADN elle-même, demeure complexe et mystérieux (1-2). Ces modifications épigénétiques, transmises d’une cellule mère à la cellule fille, comprennent, entre autres, la méthylation et l'acétylation des histones, des processus clés modulant ainsi l'activation ou la répression des gènes.
Ce projet de thèse vise à démêler les interactions et les effets causaux entre différentes marques épigénétiques, telles que la méthylation des histones (H3K9me3, H3K27me3) présente dans la chromatine répressive et l'acétylation de ces histones (H3K9Ac, H3K27Ac) située dans les régions exprimées du génome. En se concentrant sur ces modifications spécifiques, nous nous proposons d'établir un modèle des relations causales qui régissent la transcription génique et la différenciation cellulaire dans divers organismes multicellulaires, soulignant ainsi l'universalité et l'importance fondamentale de ces mécanismes épigénétiques (3).
Pour atteindre cet objectif, une approche méthodologique combinant des techniques de pointe en biologie moléculaire et en bioinformatique sera adoptée. Dans un premier temps, des analyses épigénétiques à haut débit, telles que le ChIP-seq, seront utilisées pour cartographier les profils de l’épigénome du modèle cellulaire humain RPE1 étudié. Parallèlement, des interventions ciblées utilisant de l’ingénierie bio-inspirée (4) (technologies TALE et/ou CRISPR-dCas9) seront mises en oeuvre pour modifier spécifiquement les marques épigénétiques sur un large éventail de régions génomiques, en mettant l'accent sur les séquences répétées. Les conséquences de la réécriture des marques épigénétiques seront analysées de façon intégrée, par des expériences de génomique fonctionnelle,
incluant le ChIP-Seq (immuno-précipitation de la chromatine et séquençage haut-débit), le Hi-C (cartographie des contacts tridimensionnels du génome) et le RNA-seq (caractérisation des transcrits). Ces analyses permettront de démontrer la faisabilité de réécrire les marques épigénétiques et d’identifier les marques potentiellement résistantes à ce processus. Ainsi, il sera possible de déterminer si la réécriture d’une marque est influencée par le contexte épigénétique local, mettant en lumière les interactions et relations causales entre les différentes marques épigénétiques. L’analyse intégrée des données de génomique permettra d'établir des liens de causalité entre les modifications épigénétiques induites et leur impact sur l’organisation tridimensionnelle du génome et la régulation
génique.
Ces expériences permettront de déduire des modèles de régulation épigénétique et de comprendre comment ces marques interagissent pour guider l'établissement d’un paysage épigénétique fonctionnel, essentiel à l’identité de la cellule.
Références:
(1) Jenuwein T, Allis C. Science 2001, 293 (5532): 1074-80.
(2) Rando OJ. Curr Opin Genet Dev 2012, 22(2):148-55.
(3) Sébé-Pedros et al. Cell 2016, 165: 1224-37.
(4) Policarpi et al. BioEssays 2021,43: 2000316.

Compétences requises

Nous recherchons un(e) candidat(e) motivé(e) et rigoureux(se) pour rejoindre notre projet de thèse au sein de l'équipe ARChE. Le(a) candidat(e) idéal(e) devra posséder une solide formation en biologie moléculaire, génomique et/ou bioinformatique, avec un intérêt marqué pour l'épigénétique et la régulation génique. Des compétences en culture cellulaire, en techniques d'édition génomique, ainsi qu'en analyses bioinformatiques seront hautement appréciées. Une capacité à travailler de manière autonome tout en intégrant une équipe multidisciplinaire et à communiquer efficacement ses résultats est essentielle. La maîtrise de l'anglais scientifique est requise pour la rédaction d'articles. Nous valorisons la curiosité scientifique, l'engagement dans la recherche et la capacité à aborder des problématiques complexes de manière créative.

Bibliographie

Meneu L, Chapard C, Serizay J, Westbrook A, Routhier E, Ruault M , Perrot M, Minakakis A, Girard F, Bignaud A, Even A , Gourgues G, Libri D, Lartigue C, Piazza A, Thierry A, Taddei A, Beckouët F, Mozziconacci J, Koszul R. Sequence-dependent activity and compartmentalization of foreign DNA in a eukaryotic nucleus. Science. 2025, 387, eadm9466. doi : 10.1126/science.adm9466

Carron L, Morlot JB, Lesne A, Mozziconacci J. The 3D Organization of Chromatin Colors in Mammalian Nuclei. Methods Mol Biol. 2022,2301:317-336. doi: 10.1007/978-1-0716-1390-0_17

Decombe S, Loll F, Caccianini L, Affannoukoué K, Izeddin I, Mozziconacci J, Escudé C and Lopes J. Epigenetic rewriting at centromeric DNA repeats leads to increased chromatin accessibility and chromosomal instability. Epigenetics and Chromatin. 2021, 14: 35. doi.org/10.1186/s13072-021-00410-x

Routhier E, Pierre E, Khodabandelou G, Mozziconacci J. Genome-wide prediction of DNA mutation effect on nucleosome positions for yeast synthetic genomics. Genome Research. 2020, 31(2): 317-26. doi: 10.1101/gr.264416.120

A Cournac, R Koszul, J Mozziconacci, The 3D folding of metazoan genomes correlates with the association of similar repetitive elements. Nucleic acids research. 2016, 44 (1): 245-255. doi: 10.1093/nar/gkv1292

Mots clés

Épigénétique, modification post-traductionnelle, nucleosomes, régulation, chromatine, édition de l’épigénome