Bien que toutes les cellules d’un organisme pluricellulaire contiennent exactement la même information génétique, elles acquièrent des destins cellulaires différents. La différenciation cellulaire désigne le passage d'une cellule d'un état souche à un état différencié. La différenciation est un processus morphogénétique : elle s'accompagne de changements phénotypiques au niveau cellulaire, résultant de profondes modifications de l'expression des gènes. L'activation et la répression de l'expression des gènes découlent de l'activité combinée de facteurs de transcription et de complexes régulateurs de la chromatine. Parmi les acteurs clés impliqués dans ces régulations, deux groupes de protéines fonctionnent de manière antagoniste : le groupe Polycomb (PcG) et le groupe trithorax (trxG). Le complexe répressif de Polycomb 2 (PRC2) joue un rôle essentiel dans le maintien de milliers de gènes dans un état réprimé, en déposant des marques de méthylation sur la lysine 27 de l'histone 3 (H3K27me3) au sein des nucléosomes. À l'inverse, les protéines du groupe trithorax antagonisent la répression médiée par le groupe Polycomb sur des cibles génétiques communes par le biais de divers mécanismes. Alors que les protéines des groupes PcG et trxG sont de mieux en mieux identifiées et caractérisées, les mécanismes moléculaires par lesquels un gène change d'état transcriptionnel sont encore mal compris.
L'objectif général de ma thèse de doctorat est de comprendre comment la chromatine et la dynamique de la transcription interagissent et sont orchestrées, en déchiffrant le dialogue entre les principaux composants de la chromatine (ADN et histones), Polycomb et trithorax. Je me concentre particulièrement sur l'étude du facteur trithorax ULTRAPETALA1 (ULT1), qui permet la transition des gènes cibles d'un état réprimé à un état actif (et vice versa), induisant ainsi des transitions développementales essentielles telles que la floraison et la différenciation cellulaire au cours de l'organogenèse florale. En utilisant une approche intégrée de génétique et de biochimie, je montre qu’ULT1 a un effet multidimensionnel sur la régulation de la chromatine.
Dans le premier chapitre de ma thèse, j'évalue l'effet global et génomique d’ULT1 sur les marques épigénétiques. Je rapporte qu’ULT1 agit comme un cofacteur de PRC2 capable de renforcer directement son activité catalytique sur la chromatine. Je montre également qu’ULT1 joue un rôle dans la dynamique de la méthylation de l'ADN chez Arabidopsis. Enfin, je décris une méthode simple pour purifier les histones à partir de noyaux de plantes en vue d'une analyse protéomique par spectrométrie de masse, que j'ai voulu utiliser pour répondre à l'effet d’ULT1 sur les marques d'histones.
Dans le deuxième chapitre, je traite de la manière dont ULT1 atteint ses cibles dans la chromatine. Je montre qu’il agit par affinité avec l'ADN, l'ARN et des modifications post-traductionnelles sur les histones. Grâce à sa surface chargée positivement, ULT1 peut interagir avec l'ADN sans spécificité apparente de motif nucléotidique. ULT1 peut également interagir de manière dépendante de PRC2 avec un long ARN non codant produit à partir de l'un de ses gènes cibles, afin de contrôler la terminaison du méristème floral. Enfin, je montre qu'ULT1 régule le temps de floraison par un mécanisme dépendant de la marque activatrice H3K36me3, potentiellement en interagissant directement avec les marques d'histones.
En conclusion, les résultats acquis au cours de ma thèse indiquent qu’ULT1 peut constituer une protéine agissant comme une plateforme capable de faire changer l'état chromatinien et le statut transcriptionnel des loci cibles de l'état actif à l'état réprimé (et vice-versa). Ces résultats révèlent donc une nouvelle fonction de régulation de la chromatine et ouvrent de nouvelles voies pour comprendre l'interaction trxG/PcG chez les eucaryotes.

Contact : Christel Carles​​​