Chromatine et épissage des ARN

BACKGROUND

L’épissage alternatif est un processus hautement régulé qui permet à la cellule d’augmenter la diversité de ses protéines malgré un génome codant limité. En générant différents ARNm matures à partir du même gène transcrit, la cellule peut facilement acquérir de nouvelles fonctions qui influenceront son phénotype. Par exemple, des changements d’épissage alternatif sont essentiels pour la détermination du sexe chez la mouche, la signalisation de la lumière et de la température chez les plantes, et le développement cérébral et musculaire chez les mammifères. Cependant, sa dérégulation peut également mener à des maladies, comme dans le cas des cellules cancéreuses qui exploitent l’épissage alternatif pour acquérir de nouveaux traits phénotypiques essentiels à leur adaptation au microenvironnement tumoral et à leur dissémination vers des sites métastatiques (voir Figure 1).

Notre objectif est de comprendre les mécanismes orchestrant cette reprogrammation d’épissage spécifique au cancer en explorant un niveau de régulation jusqu’ici inattendu : la chromatine.

Au début des années 2000, il a été montré que, contrairement aux hypothèses établies, l’épissage est un processus co-transcriptionnel, dans lequel les régulateurs transcriptionnels, les protéines liant la chromatine, les marques de méthylation des histones et de l’ADN, ainsi que le positionnement des nucléosomes influencent l’épissage en régulant le recrutement des facteurs d’épissage sur les pré-ARNm (Figure 2). Cependant, les mécanismes moléculaires liant la chromatine à la machinerie d’épissage et leur impact physiologique sont restés encore mal compris.

En combinant des approches génomiques de pointe (comme RNA-seq, ChIP-seq, ATAC-seq, microC) et des approches de ciblage génique basées sur des outils CRISPR innovants (dCasRx pour l’épissage de l’ARN et dCas9 pour l’édition épigénomique), nous étudions les mécanismes de régulation de l’épissage médiés par la chromatine pour évaluer leur impact sur la dynamique de l’épissage au cours de la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT), une reprogrammation cellulaire impliquée dans la dissémination tumorale et la résistance aux traitements.

Notre équipe a déjà identifié un nouveau rôle des marques H3K27 dans les changements d’épissage alternatif nécessaires à l’acquisition de la motilité et de l’invasivité caractéristiques de l’EMT (Figure 3).

Nous voulons désormais comprendre pleinement comment ces marques régulent l’épissage et quels points communs partagent les exons marqués par la chromatine. 

Pour cela, nous :

• Développons de nouveaux outils informatiques pour regrouper les exons alternativement épissés en fonction de régulateurs chromatinien communs afin de mieux comprendre le rôle de la chromatine dans la régulation de l’épissage.
• Étudions le rôle de l’organisation 3D de la chromatine dans la régulation de l’épissage et la coordination des gènes fonctionnellement associés.
• Utilisons des cribles génomiques CRISPR pour identifier de nouveaux régulateurs de l’épissage alternatif, tels que les liants des R-loops.
• Mettons en place des approches innovantes de marquage par proximité basées sur des anticorps pour identifier les protéines chromatiniennes reliant H3K27ac à la machinerie d’épissage.
• Étudions le rôle des quadruplexes G4 dans la régulation de l’épissage alternatif durant l’EMT.
• Examinons le rôle des PTMs dans la fonction des facteurs d’épissage.
• Utilisons des approches à cellule unique pour identifier une signature d’épissage caractéristique des cellules pro-invasives.

Les résultats de ces projets ouvriront de nouvelles perspectives dans la régulation de l’épissage alternatif et son rôle dans la progression tumorale et l’invasivité pour le développement de thérapies ciblées améliorées.