Dynamique épigénétique et différenciation cellulaire




L’EQUIPE

SYNOPSIS
Un des mécanismes épigénétiques centraux est la méthylation/déméthylation de lysine des histones. La méthylation d’histones sur résidus lysines influe sur la structure de la chromatine et elle est au centre des mécanismes régulant de manière stable et héritable l’expression des gènes. La méthylation des histones peut être aussi bien associée à des domaines actifs que des domaines inactifs de la chromatine, selon le résidu lysine ciblé. La méthylation de l’histone H3 sur la lysine 9 (H3K9), tout comme sur la lysine 27 (H3K27), est caractéristique d’une forme de chromatine répressive. Les enzymes régulant la méthylation des lysines au niveau des histones sont les lysines méthyltransférases (KMTs) et lysines déméthylases (KDMs), la plupart ont la capacité de modifier également des substrats non histones. Elles sont hautement spécifiques des résidus cibles au niveau des histones et du degré de méthylation des lysines, mono, di ou triméthylés. Environ 50 KMTs et 30 KDMs ont été décrites chez les mammifères. Nous nous intéressons particulièrement aux KMTs spécifiques de H3K9.

OBJECTIFS PRINCIPAUX : Contribution de la méthylation de lysines par les KMTs de H3K9 dans l’établissement et la maintenance de l’identité cellulaire

Décrypter les mécanismes moléculaires dans les cellules souches lors des modifications du lignage cellulaire, plus spécifiquement la différenciation terminale, est un des objectifs fondamentaux de la médecine moderne. La capacité de modifier un état cellulaire est une approche prometteuse pour la médecine régénérative.

Notre groupe cherche à élucider les mécanismes moléculaires gouvernant la régulation de l’expression génique normale pendant des changements de destin cellulaire. En particulier, nous nous intéressons au rôle de la méthylation des lysines et plus spécifiquement la méthylation de H3K9, tout comme la méthylation de protéines non histones par les KMTs de H3K9, dans la régulation de la pluripotence et la différenciation cellulaires normales et dans certains contextes pathologiques, tels que le cancer et certaines dystrophies.
Nous étudions les cellules souches musculaires (MuSCs), les cellules souches embryonnaires (ESCs), les cellules pluripotentes induites (iPSCs) et les cellules souches cancéreuses (CSCs) de l’adénocarcinome du poumon. Nous essayons de disséquer la composition, les mécanismes, la cinétique d’action de ces KMTs et le dialogue entre elles. Les résultats attendus vont accroitre nos connaissances sur les mécanismes gouvernant les modifications de la chromatine au cours de la reprogrammation cellulaire, et potentiellement ouvrir la voie vers de nouvelles thérapies ciblées.

Nos approches expérimentales principales : pour étudier les KMTs aussi bien au niveau moléculaire que cellulaire, nous combinons les approches gain et perte de fonction. Nous utilisons CRISPR-based genome editing, des approches épigénomiques (ChIP-seq, bulk and single-cell RNA-seq), protéomiques (TAP-tag/mass spectrometry), bioinformatiques, biophysique du noyau par Atomic Force Microscopy (AFM) et microfluidique (en collaboration), de biologie cellulaire et d’imagerie sophistiquées, wound healing automatisé et de xénogreffes.

Publications récentes

  1. SETDB1 Fuels the Lung Cancer Phenotype by Modulating Epigenome, 3D Genome Organization and Chromatin Mechanical Properties. Nucleic Acids Research, 2022 (accepted). Zakharova VV, Magnitov MD, Del Maestro L, Ulianov SV, Glentis A, Ulyanik B, Williart A, Karpukhina A, Demidov O, Joliot V, Vassetzky YS, Mège RM, Piel M, Razin SV & Ait-Si-Ali S.
    PMID:
    35474385
  2. The H3K9 Methylation Writer SETDB1 and Its Reader MPP8 Cooperate to Silence Satellite DNA Repeats in Mouse Embryonic Stem Cells. Genes, 2019. Cruz-Tapias P, Robin P, Pontis J, Del Maestro L, Ait-Si-Ali S.
    PMID: 31557926
  3. Expression of the Major and Pro-Oncogenic H3K9 Lysine Methyltransferase SETDB1 in Non-Small Cell Lung Cancer. Cancers, 2019. Cruz-Tapias P, Zakharova V, Perez-Fernandez OM, Mantilla W, Ramírez-Clavijo S, Ait-Si-Ali S.
    PMID: 31398867
  4. Canonical Wnt signalling regulates nuclear export of Setdb1 during skeletal muscle terminal differentiation. Cell Discovery, 2016. S Beyer, J Pontis, E Schirwis, V Battisti, A Rudolf, F Le Grand, S Ait-Si-Ali.
    PMID: 27867535
  5. Unexpected antagonistic roles of the related histone H3 lysine 9 methyltarsferase G9a and G9a-Like Protein in proliferating but not in differentiating myoblasts. J Mol Biol, 2016. V Battisti, J Pontis, Boyarchuk E, Fritsch L, P Robin, S Ait-Si-Ali and V Joliot.
    PMID: 27056598
  6. Sound of Silence: the properties and functions of repressive lysine methyltransferases. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2015. Mozzetta C, Boyarchuk E, Pontis J and Ait-Si-Ali S.
    PMID: 26204160