Projet : WaddingtonMemory: Déchiffrer le rôle des facteurs régulateurs dans l’héritage épigénétique des états chromatiniens alternatifs

L’épigénétique, l’étude des molécules et des mécanismes qui perpétuent des états alternatifs d’activité génique dans le contexte de la même séquence d’ADN, est un domaine scientifique comportant de nombreuses questions ouvertes, hautement pertinentes pour les sciences biomédicales, l’écologie et l’évolution. Les protéines du groupe Polycomb ont été suggérées comme jouant un rôle clé dans l’héritage épigénétique. Ces protéines peuvent réprimer la transcription de plusieurs manières, notamment par la compaction de la chromatine, l’inhibition de la machinerie transcriptionnelle et l’organisation de la chromatine à un niveau supérieur. Leur dérégulation entraîne des changements de destinée cellulaire et est associée au cancer, tant chez la drosophile que chez les mammifères. Récemment, nous avons mis en place un système permettant la déplétion réversible d’une protéine de choix et découvert qu’une déplétion transitoire des protéines Polycomb peut entraîner la formation de tumeurs de nature épigénétique, c’est-à-dire en l’absence de mutations de l’ADN. Nous les avons définies comme des “Cancers Induits Épigénétiquement” ou EICs (1).

L’objectif du projet WaddingtonMemory est de déchiffrer comment les composants épigénétiques peuvent conduire à des changements stables de destinée cellulaire, comme dans le cas des CIE, mais également dans les systèmes mammifères. Le projet comporte trois objectifs :

Objectif 1 :Identifier les étapes moléculaires menant à un dérèglement épigénétique de la destinée cellulaire après une déplétion transitoire des protéines Polycomb chez la drosophile​.

·       Objectif 1.1 : Fournir une description multiomique approfondie des cancers induits épigénétiquement (EIC) au cours du temps pendant l’induction des CIE. Cet objectif permettra d’identifier les composants candidats responsables des EIC.

·       Objectif 1.2 : Utiliser des outils d’imagerie de pointe pour étudier les candidats identifiés dans l’objectif 1.1, identifier les cellules d’origine des EIC et analyser les changements dans le repliement des chromosomes à un niveau supérieur associés à la transformation.

Objectif 2 :Identifier les cibles des protéines Polycomb responsables du dérèglement de la destinée cellulaire et déchiffrer leur rôle mécanistique​.

·       Objectif 2.1 : Identifier les facteurs de transcription nécessaires et suffisants pour initier et/ou maintenir les EIC et révéler leurs effets en aval sur la chromatine et l’expression génique.

·       Objectif 2.2 : Analyser si la perturbation de l’organisation nucléaire de haut niveau des protéines Polycomb joue un rôle dans les EIC.

Objectif 3 :Tester le rôle de l’héritage épigénétique dans la différenciation cellulaire chez les mammifères. Pour cela, nous nous concentrerons sur les gastruloïdes de souris, un système in vitro reflétant les événements de différenciation cellulaire typiquement observés au cours de l’embryogenèse précoce.

·       Objectif 3.1 : Exploiter la déplétion transitoire de protéines dans les systèmes de gastruloïdes et analyser leur comportement dynamique grâce à des lignées dérivées de cellules souches embryonnaires que nous avons en laboratoire, permettant une déplétion réversible des composants Polycomb, de CTCF ou une modulation de l’acétylation des histones.

·       Objectif 3.2 : Déchiffrer les mécanismes conduisant à des phénotypes épigénétiques dans les gastruloïdes grâce à des approches multiomiques, à l’imagerie et à la perturbation fonctionnelle des composants candidats.

Le projet WaddingtonMemory pourrait apporter des nouvelles connaissances dans les domaines de l’épigénétique et de la biologie du cancer. Il pourrait redéfinir le rôle des composants épigénétiques dans le cancer et ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques.