Nos recherches visent à comprendre comment l’organisation supérieure de la chromatine et certains mécanismes épigénétiques sont impliqués dans le contrôle de l’expression des gènes chez les mammifères dans des situations normales ou pathologiques. Notre programme de recherche s’articule autour de deux projets interconnectés :
1.Organisation supérieure de la chromatine et régulation des gènes aux loci soumis à l’empreinte génomique parentale.
Notre équipe a contribué au développement des technologies de Capture de Conformation de Chromosome (3C) en améliorant la sensibilité des tests de 3C (méthode 3C-qPCR) (Hagège et al., 2007 Nature Protocols 2, 1722). Ces dernières années, nous nous sommes intéressés à l’organisation tridimensionnelle (3D) in vivo au locus des gènes Igf2/H19 qui sont soumis au phénomène d‘empreinte génomique parentale et nous avons découvert un ARN antisens d’H19 qui est surexprimé dans les tumeurs humaines issues de cancers du sein (collaboration avec Eric Adriaenssens, Lille) et qui favorise l’expression d’Igf2 par activation d’un nouveau promoteur (collaboration avec Luisa Dandolo, Paris) (Tran et al., 2012 PLos ONE 7, e37923). Nous avons aussi contribué à démontrer que, à ce locus, une organisation chromatinienne alternative est responsable de l’expression monoallélique réciproque des gènes Igf2 et H19 (Court et al., 2011 Nucl. Acids Res. 39, 5893), suggérant un mécanisme putatif d’allostérie chromatinienne (Lesne et al. 2015 J. Phys.Condens. Matter 27, 064114).
2.Dynamique et organisation supérieure de la chromatine chez les mammifères.
Grâce à l’utilisation de la méthode 3C-qPCR, nous avons montré que les loci riches en gènes possèdent des fréquences de contacts modulées périodiquement en fonction de la distance de séparation des sites (Court et al., 2011 Genome Biol. 12, R42). Après avoir initié une collaboration interdisciplinaire avec des physiciens, nous avons montré que cette modulation peut être décrite par des modèles dérivés de la physique des polymères, comme si la chromatine était repliée statistiquement en forme d’hélice (modèle d’hélice statistique, voir figure).
Nous avons ensuite montré que des principes d’organisation distincts gouvernent la dynamique chromatinienne à l’intérieur des domaines topologiques entre la souris et la mouche Drosophile (collaboration avec Giacomo Cavalli, Montpellier) (Ea et al., 2015 BMC Genomics 16, 607).
Enfin, nous avons développé une nouvelle méthode, appelée HRS-seq, permettant l’analyse génomique par séquençage à haut-débit des séquences associées aux larges complexes ribonucléoprotéiques (RNP) du noyau, ce qui nous a permis de montrer que les compartiments chromosomiques actifs sont associés à de tels complexes RNP incluant plusieurs types de corps nucléaires (Baudement et al., Genome Res.28:1733-1746).
Notre projet est désormais situé à la frontière entre la biologie expérimentale, la bio-informatique et les méthodes de modélisation provenant de la physique théorique.
Nous utilisons la méthode HRS-seq afin de réaliser le profilage génomique des séquences impliquées dans l’organisation supérieure de la chromatine au travers de contacts avec certains corps nucléaires.
Cette méthodologie est utilisée dans des contextes physiologiques et pathologiques (patients atteints d’amyotrophie spinale, cellules cancéreuses...) afin d’identifier de nouveaux éléments de régulations impliqués dans la coordination de l'expression des gènes et la maintenance de l’identité cellulaire chez les mammifères (projet soutenu par l’AFM-Téléthon).
