La chromatine eucaryote : une compaction complexe et fonctionnelle :
LโADN co-existe avec des protรฉines au sein de structures complexes
La dรฉcouverte de lโADN comme molรฉcule primordiale de la gรฉnรฉtique, celle qui comporte toute lโinformation nรฉcessaire au fonctionnement dโun organisme, a immรฉdiatement focalisรฉ lโattention sur sa structureย . LโADN comporte deux chaines polynuclรฉotidiques, constituรฉes dโune suite continue de bases azotรฉes (ATCG), qui sโenroulent lโune autour de lโautre pour former une double hรฉlice complรฉmentaire anti-parallรจle, et dont certains arrangements nuclรฉotidiques codent pour des gรจnes, permettant dโexercer toutes les fonctions biologiques dโun organisme une fois correctement exprimรฉs .
Dans la cellule, lโADN est associรฉ ร des protรฉinesย . Chaque molรฉcule dโADN, accompagnรฉe de ses protรฉines, correspond ร un chromosome. Lโassociation globale ADN- protรฉines est appelรฉ chromatineย . La majoritรฉ des protรฉines associรฉes ร lโADN sont des histonesย . Deux copies de chaque histone H2A, H2B, H3 et H4 servent ร former le cลur protรฉique autour duquel lโADN nuclรฉosomal sโenroule. Lโhistone H1 est quant ร elle inter-nuclรฉosomique. Cette association ADN – histones permet la compaction de lโADN, et participe ร plusieurs fonctions importantes. Tout dโabord, la forme compacte de lโADN lui permet dโรชtre contenu dans le noyau de la cellule eucaryote. En effet, lโADN dโune cellule humaine fait 2 mรจtres de long alors que le diamรจtre du noyau devant le contenir ne fait que 10 ร 15 ฮผM de diamรจtreย . Ensuite, cet empaquetage le protรจge de certaines altรฉrations. En effet, lโADN sous sa forme chromosomique est extrรชmement stableย . De plus, seul lโADN sous forme chromosomique peut รชtre transmis efficacement aux cellules filles lorsque la cellule se diviseย . Enfin, le chromosome confรจre une organisation gรฉnรฉrale particuliรจre ร chaque molรฉcule dโADN, gouvernant lโexpression des gรจnesย . Dโautres protรฉines sont associรฉes, notamment de nombreuses protรฉines de liaison ร lโADN, permettant certains processus biologiques dโavoir lieu, entre autres la transcription, qui permet lโexpression des gรจnes codรฉs par lโADN.
La compaction de la chromatine rรฉgule des processus biologiques tels que la
transcriptionย
La premiรจre รฉtape de compaction de lโADN, le nuclรฉosome, lโassocie aux protรฉines histones . Mais cette compaction limite son accessibilitรฉ, empรชchant notamment la fixation de protรฉines impliquรฉes dans la transcription de lโADNย . Les cellules eucaryotes tirent profit de ces propriรฉtรฉs inhibitrices de la chromatine pour rรฉguler lโexpression de leurs gรจnesย . Le remaniement local de certains nuclรฉosomes permet ร des rรฉgions spรฉcifiques de lโADN dโinteragir avec des protรฉines. Il sโagit dโun processus dynamique localisรฉ .
Bien quโil existe une corrรฉlation entre le nombre de gรจnes et la complexitรฉ dโun organisme, il semblerait que ce soit plutรดt la densitรฉ gรฉnique qui serait reliรฉe ร cette complexitรฉ. Par exemple, lโespรจce humaine contient environ 20 000 gรจnes, autant que le vers c. elegans. Mais sa densitรฉ gรฉnique est 30 fois infรฉrieureย . En fait, lโADN humain contient presque 80% de rรฉgions intergรฉniques, comprenant des sรฉquences rรฉgulatrices, dรฉdiรฉes au contrรดle et ร la rรฉgulation de la transcription, dont la nature et le fonctionnement possรจdent une grande complexitรฉ .
La transcription a lieu dans un contexte chromatinien dynamique
La transcription des gรจnes codant pour des protรฉines fonctionnelles est effectuรฉe par lโARN Polymรฉrase IIย
La transcription chez les eucaryotes est prise en charge par des ARN Polymรฉrases, et nรฉcessitent lโaction de facteurs gรฉnรฉraux de la transcription. LโARN Polymรฉrase II (ARNPII) est responsable de la transcription de la majoritรฉ des gรจnes, en fait essentiellement tous les gรจnes codant pour des protรฉinesย . Pour transcrire un gรจne, lโARNPII effectue une sรฉrie de trois รฉtapes : initiation, รฉlongation et terminaison .
Lโinitiation de la transcription commence avec le recrutement de lโARNPII et des facteurs dโinitiation sur une courte sรฉquence dโADN en amont dโun gรจne qui entoure le TSS (Transcription Start Site), le promoteurย . Lโappariement des bases, qui constitue la double hรฉlice nuclรฉotidique de lโADN, est rompu. Le brin ยซ sens ยป, ou codant, sert alors de matrice pour lโenzyme ARNPII qui assemble une chaรฎne dโARN nouvellement synthรฉtisรฉe. Cโest la molรฉcule dโARN qui servira ensuite de matrice pour le processus de traduction, qui permettra ร la cellule de produire la protรฉine fonctionnelle correspondanteย . Une fois que lโARNPII a synthรฉtisรฉ un court fragment dโARN (approximativement 10 bases), elle passe ร lโรฉtape dโรฉlongation. Elle dissocie la chaรฎne dโARN nouvellement synthรฉtisรฉe au fur et ร mesure de sa progression, et corrige les potentielles erreurs crรฉes. La terminaison constitue en la libรฉration de la molรฉcule dโARN produite .
Lโinitiation reprรฉsente lโรฉtape la plus critique de la transcription et cโest pourquoi elle est soumise ร une rรฉgulation complexe et trรจs dynamique. In vitro, les facteurs gรฉnรฉraux de la transcription reprรฉsentent tout ce qui est nรฉcessaire avec lโARNPII pour initier la transcription sur un ADN nu. In vivo cependant, les facteurs gรฉnรฉraux de la transcription ne sont pas suffisants ร eux seuls pour dรฉclencher une expression significative .
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Table des matiรจres
Chapitre 1 : Introductionย
1. La chromatine eucaryote : une compaction complexe et fonctionnelle
1.1 LโADN co-existe avec des protรฉines au sein de structures complexes
1.2 La compaction de la chromatine rรฉgule des processus biologiques tels que la transcription
2. La transcription a lieu dans un contexte chromatinien dynamique
2.1 La transcription des gรจnes codant pour des protรฉines fonctionnelles est effectuรฉe par lโARN Polymรฉrase II
2.2 La transcription est un processus hautement rรฉgulรฉ
3. Les facteurs de transcription agissent de maniรจre intรฉgrรฉe et combinรฉe sur les rรฉgions rรฉgulatrices
3.1 Lโoccupation des enhancers est coopรฉrative
3.2 Lโactivation dโun enhancer a lieu par รฉtapes
4. Le rรดle des facteurs pionniers et tissus-spรฉcifiques dans la sรฉlection des รฉlรฉments rรฉgulateurs qui contrรดlent le programme dโexpression
4.1 Les facteurs pionniers sรฉlectionnent et initient lโactivation des enhancers
4.2 Les facteurs de transcription tissus-spรฉcifiques et signal-dรฉpendants orchestrent les programmes dโexpression gรฉniques
5. Mediator & Cohesin
5.1 Le complexe co-activateur Mediator: centre dโinterprรฉtation des programmes dโexpression gรฉnique
5.2 Le complexe multifonctionnel Cohesin : maintenance de la structure chromatinienne et rรฉgulation de lโexpression gรฉnique
6. Le rรดle de la communication gรฉnomique dans la rรฉgulation des programmes dโexpression gรฉniques
6.1 La rรฉpartition nuclรฉaire des chromosomes nโest pas alรฉatoire mais fonctionnelle
6.2 Les enhancers forment des clusters dont la perturbation altรจre la rรฉponse transcriptionnelle
6.3 Les enhancers distaux forment des contacts spรฉcifiques avec les promoteurs de leurs gรจnes cibles
6.4 RNAPII forment des foyers de transcription actifs auxquels peuvent se connecter les interactions enhancers-promoteurs pour la co-rรฉgulation de plusieurs gรจnes
7. La dรฉrรฉgulation de la transcription dans lโapparition et la progression tumorale โ le cancer du sein hormono-dรฉpendant
7.1 Le Cancer du Sein hormono-dรฉpendant est contrรดlรฉ par le facteur de transcription ER (Rรฉcepteur aux Estrogรจnes)
7.2. Stratรฉgies de thรฉrapies anti-estrogรฉniques et modรจles de rรฉsistance acquise ร ces thรฉrapies transcriptionnelles
8. Objectifs de recherche
Chapitre 2 : FOXA et les facteurs de transcription maรฎtres recrutent Mediator et Cohesin aux gรจnes actifs dans les cellules cancรฉreusesย
Avant-propos
FOXA and master transcription factors recruit Mediator and Cohesin to the core
transcriptional regulatory circuitry of cancer cells
Rรฉsumรฉ
Abstract
1. Introduction
2. Results
2.1 Mediator and Cohesin occupy regulatory regions of actively transcribed genes in cancer cells
2.2 Proliferation of cancer cells depends on Mediator and Cohesin
2.3 Mediator and Cohesin connect with the core transcriptional regulatory circuitry of cancer cells
2.4 FOXA and master transcription factors are essential to cancer cell maintenance
2.5 FOXA and master transcription factors recruit Mediator and Cohesin
3. Discussion
4. Figures
5. Methods
5.1 Cell Culture
5.2 Chromatin Immunoprecipitation
5.3 Bioinformatic analyses
5.4 Lentiviral shRNAs
5.5 Proliferation and colony formation assays
Acknowledgments
Author contributions statement
Additional information
6. Supplementary Information
6.1 Supplementary Tables
6.2 Supplementary Figures
6.3 Supplementary Data Files
6.4 Supplementary Experimental Procedures
Chapitre 3 : La modulation du programme transcriptionnel et la rรฉsistance endocrinienne dans le cancer du sein hormono-dรฉpendant
Avant-propos
Rรฉsumรฉ
1. Introduction
2. Rรฉsultats
2.1 Validation du modรจle dโรฉtude : les traitements anti-estrogรฉniques nโaltรจrent pas la prolifรฉration des cellules rรฉsistantes
2.2 Les cellules sensibles et rรฉsistantes expriment les mรชmes gรจnes
2.3 Un rรดle plus secondaire pour ER dans la rรฉgulation du programme dโexpression des cellules rรฉsistantes
2.4 Mediator, NIPBL et Cohesin occupent de nouvelles rรฉgions rรฉgulatrices dans les cellules rรฉsistantes
2.5 Le rรดle dโAP-1 dans la nรฉo-rรฉgulation du programme transcriptionnel des cellules devenues rรฉsistantes
2.6 La sur-expression de FOSL1 modifie la rรฉponse prolifรฉrative des cellules sensibles traitรฉes aux anti-estrogรจnes
3. Discussion
4. Figures
5. Matรฉriel et Mรฉthodes
5.1 Culture cellulaire et traitements hormonaux
5.2 Immunoprรฉcipitation de la chromatine
5.3 Analyses bioinformatiques
5.4 Lentivirus ShRNA
5.5 Essais de prolifรฉration
5.6 Extraction dโARN & RTqPCR
5.7 Lentivirus ORF
Chapitre 4 : Conclusion
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