L’aspect novateur de ce projet réside dans l’étude des acylations au niveau de la lysine K27 de l’histone H3, classiquement étudiée sous forme méthylée ou acétylée. Nous avons réalisé ce travail sur des cellules germinales méiotiques et post-méiotiques de souris. La spermiogenèse, qui implique un programme d’expression spécifique ainsi qu’une régulation fine de la transcription, est un processus particulièrement adapté à la compréhension du rôle des nouvelles modifications d’histones. Ces travaux regroupent l’utilisation de quatre approches omiques différentes, à savoir la protéomique, la métabolomique, la transcriptomique et le séquençage ChIP-seq afin de décrypter la régulation des acylations sur H3K27. Dans la première partie de ce projet, nous avons exploré la dynamique d’acétylation et de crotonylation sur les lysines d’histones au cours des processus de sporulation de la levure et de spermatogenèse de la souris, ce qui nous a permis de mettre en évidence un site d’intérêt H3K27 crotonylé. Son accumulation sur le variant d’histone H3.3 et sa stoechiométrie importante par rapport à la forme acétylée H3K27ac dans les cellules germinales post-méiotiques de souris nous ont conduits à étudier la distribution génomique de cette marque, par des analyses de ChIP-seq. L’analyse comparative de H3K27ac et H3K27cr a révélé une synergie entre la présence de ces deux marques à la fois au niveau des promoteurs et des enhancers distants, ce qui suggére une possible alternance des deux marques afin de réguler la transcription. Au niveau des promoteurs, nous avons observé une augmentation de ces modifications entre les stades méiotiques et post-méiotiques en amont des gènes caractéristiques de la spermiogenèse. D’autre part, la présence simultanée des deux marques coïncide avec la co-localisation de plusieurs régulateurs de la transcription spécifiques de ce processus (SLY, SOX30) et de protéines de liaison à la chromatine (BRD4, BORIS et CTCF), tandis qu’une sélectivité de fixation est observée lorsque H3K27ac et H3K27cr sont identifiées seules aux promoteurs. De façon intéressante, nous observons des résultats similaires au niveau des enhancers ainsi que des super-enhancers, confirmant que la régulation de la transcription est modulée par la présence alternative de ces deux acylations. La deuxième partie de ma thèse a porté sur l’étude de la propionylation et de la butyrylation de H3K27 au cours de la sporulation de la levure et de la spermatogenèse de la souris. Cependant, cette partie s’est avérée pleine de surprises car les analyses MS/MS en cellules HCD et la comparaison avec les peptides synthétiques correspondants n’ont pas permis de valider une propionylation et une butyrylation sur H3K27. Il s’est avéré qu’il s’agissait de structures strictement isobares avec ces modifications connues, mais de nature différente, puisque plus hydrophile que ces acylations. Plusieurs hypothèses ont été testées afin de déterminer la composition de ces modifications, mais au moment de la finalisation de ce manuscrit, nous n’avons pas encore trouvé le fin mot de l’histoire. Mes travaux de thèse rappellent les obervations de Goudarzi et al., à savoir une dynamique entre acétylation et acylation sur les résidus lysines à l’origine de la fixation différentielle de facteurs de régulation ou de protéines se liant à la chromatine et responsables de la régulation de la transcription. Ils ont également mis en lumière un rôle importante de H3K27cr, au niveau des enhancers en combinaison avec H3K27ac, lesquels ne sont classiquement pas étudiés dans les études fonctionnelles portant sur la compréhension du rôle de nouvelles acylations.