A l'intérieur des noyaux des cellules eucaryotes, les chromosomes sont plus ou moins compactés, en fonction de ce qu'on appelle des "états chromatiniens" qui conditionnent l'expression des gènes présents à leur niveau. Les modifications de ces états chromatiniens, ciblées sur des milliers de gènes, sont un moteur du développement chez les eucaryotes. En effet, la différenciation des cellules en types variés est finement contrôlée par des modifications chimiques ou "marques épigénétiques", apposées sur la chromatine de manière précise et très dynamique. Ces marques régulent l’accès aux gènes pour la machinerie de transcription, les marques permissives leur donnant l’accès et, à l’opposé, les marques répressives empêchant cet accès. Les mécanismes qui régulent la dynamique de ces marques et construisent par là-même le plan d’organisation d’un individu, restent largement mal compris.

Des chercheurs de l’équipe Régulateurs du développement de la fleur du laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale [Collaboration] ont identifié la fonction de trois enzymes de type Jumonji qui assurent la libération sélective et opportune de marques répressives² sur plusieurs milliers de gènes. Les chercheurs montrent que la déméthylase "RELATIVE OF EARLY FLOWERING 6" et ses deux homologues proches, déterminent les limites spatiales de ces marques répressives dans le génome de la plante. Une mutagenèse ciblée sur les trois enzymes révèle leur rôle redondant et pléiotrope² dans le développement des plantes, impactant développement végétatif, croissance, floraison et reproduction. Ainsi, ces enzymes Jumonji bornent les domaines répressifs de la chromatine mais contribuent aussi à la dé-répression spécifique de gènes par des mécanismes de ciblage directs et indirects, via d’autres protéines capables de lier l’ADN de manière spécifique, en fonction du tissu et du stade de développement de la plante.

Cette étude apporte un nouvel éclairage sur les fonctions qui régulent finement la structure de la chromatine par retrait et restriction de marques épigénétiques, et ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes d’activation des gènes développementaux.


Distribution moyenne de la marque chromatinienne répressive H3K27me3 sur ses gènes cibles et régions adjacentes chez des plantes contenant les enzymes JUMONJI fonctionnelles (gauche) ou dépourvues des 3 déméthylases spécifiques d’H3K27me3 (jumonji, droite).
Les plantes correspondantes sont représentées en fond sous forme d’estampes.

Collaboration  : Department for Plant Cell and Molecular Biology, Institute for Biology (Humboldt-Universität Berlin, Allemagne)  ; Laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale (Université Grenoble Alpes, France) ; National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement (Huazhong Agricultural University, Chine) ; Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology (Potsdam, Allemagne) ; Institut Plant Science Paris-Saclay (Université Paris-sud et Université Paris-Saclay, Orsay, France).

¹ Ces marques répressives correspondent à des modifications post-traductionnelles de type triméthyles, portées par la Lysine 27 de l’Histone 3 (H3K27me3)
² Pléiotrope : qui touche à plusieurs fonctions.