Rôle des corps nucléaires PML et du complexe chaperon d’histones HIRA dans la dynamique de la chromatine - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2021

Role of PML nuclear bodies and the histone chaperone complex HIRA in chromatin dynamics

Rôle des corps nucléaires PML et du complexe chaperon d’histones HIRA dans la dynamique de la chromatine

Constance Kleijwegt
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1178174
  • IdRef : 265033985

Résumé

Within the nucleus of eucaryotic cells, DNA is wrapped around histone proteins in order to form a structure called chromatin. This organization allows the compaction of a genome of 2 meters in a nucleus of around ten micrometers. It also allows the regulation of genes expression. Indeed, chromatin carries information called epigenetic information and the modulation of its structure can have important consequences on the transcriptional program. The histone chaperone complex HIRA is involved in the deposition of the histone variant H3.3 in euchromatin regions and in regions devoid of nucleosomes, in order to ensure chromatin and epigenetic integrity. Under normal conditions, the HIRA complex localizes homogeneously in the cell nucleus; on the other hand, under certain stressful conditions, such as during inflammation, the entry of cells into senescence or, as I showed in my thesis, during the induction of double-strand breaks in DNA, the HIRA complex accumulates with H3.3 in spherical nuclear membrane-less organelles called PML nuclear bodies. The functional impact of such accumulation is still poorly understood. During my thesis, I sought to understand how and why the HIRA complex localizes in these organelles. In particular, I sought to see the functional impact of this localization on the deposition of H3.3 in particular regions of the chromatin. First, I investigated the mechanism and role of HIRA relocalization during inflammation induced in response to type I interferon (IFN-I) signaling, a pro-inflammatory protein. My work has shown that the HIRA complex relocalizes within PML nuclear bodies in a manner dependent on interactions between SUMO modifications and a SUMO-interacting motif (SIM). In addition, I have shown that the HIRA complex and PML nuclear bodies are important in the regulation of the expression of IFN-I-stimulated genes (ISGs), by participating in the incorporation of the histone variant H3 .3 in these gene loci. Their action could allow better control of the inflammatory response in order to ensure homeostasis of the body. Secondly, I was interested in the relocalization of HIRA within PML nuclear bodies induced by double-strand breaks, never described before. I have shown that this relocatlization is independent of IFN-I signaling and probably depends on signaling in response to DNA damage. Recruitment of HIRA is also dependent on SIM-SUMO interactions. Interestingly, the HIRA complex in PML nuclear bodies juxtaposes near the sites of fractures, and this could serve to incorporate new histones after repair and thus ensure the reestablishment of the chromatin structure.
Au sein du noyau des cellules eucaryotes, l’ADN s’enroule autour de protéines histones pour former une structure appelée la chromatine. Cette organisation permet notamment la compaction d’un génome de 2 mètres dans un noyau d’une dizaine de micromètres. Elle permet également de réguler l’expression des gènes. En effet, la chromatine est porteuse d’une information appelée l’information épigénétique et la modulation de sa structure peut avoir des conséquences importantes sur le programme transcriptionnel d’une cellule. Le complexe chaperon d’histones HIRA est impliqué dans le dépôt du variant d’histone H3.3 dans des régions d’euchromatine ou dans des régions dépourvues de nucléosomes afin d’assurer l’intégrité de la chromatine et de l’information épigénétique. En conditions normales, le complexe HIRA localise de façon homogène dans le noyau cellulaire ; en revanche, dans certaines conditions de stress, comme lors de l’inflammation, de l’entrée des cellules en sénescence ou, comme je l’ai montré dans ma thèse, lors de l’induction de cassures double-brin de l’ADN, le complexe HIRA s’accumule avec H3.3 dans des organelles nucléaires sphériques sans membrane appelés corps nucléaires PML. L’impact fonctionnel d’une telle accumulation est encore mal compris. Lors de ma thèse, j’ai cherché à comprendre comment et pourquoi le complexe HIRA localisait dans ces organelles. En particulier, j’ai cherché à voir l’impact fonctionnel de cette localisation sur le dépôt d’H3.3 en des régions particulières de la chromatine. Dans un premier temps, j’ai investigué les mécanismes et le rôle de la relocalisation de HIRA lors de l’inflammation induite en réponse de la signalisation interféron de type I (IFN- I), une protéine pro-inflammatoire. Mes travaux ont permis de montrer que le complexe HIRA relocalise au sein des corps nucléaires PML d’une façon dépendante d’intéractions entre la modification SUMO et un motif d’interaction avec cette modification (SIM). De plus, j’ai montré que le complexe HIRA et les corps nucléaires PML étaient importants dans la régulation de l’expression des gènes stimulés par l’IFN-I (ISGs), en participant à l’incorporation du variant d’histone H3.3 dans ces loci géniques. Leur action pourrait permettre de mieux contrôler la réponse inflammatoire afin d’assurer l’homéostasie de l’organisme. Dans un second temps, je me suis intéressée à la relocalisation d’HIRA dans les corps nucléaires PML induite par les cassures double-brin, jamais décrite auparavant. J’ai montré que cette relocalisation est indépendante de la signalisation IFN-I et dépend probablement de la signalisation en réponse aux dommages à l’ADN. Le recrutement d’HIRA est également dépendant d’interactions SIM-SUMO. De façon intéressante, le complexe HIRA dans les corps nucléaires PML juxtapose à proximité des sites de cassures, et cela pourrait servir à incorporer de nouvelles histones après la réparation et ainsi assurer le rétablissement de la structure chromatinienne.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03827031 , version 1 (24-10-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03827031 , version 1

Citer

Constance Kleijwegt. Rôle des corps nucléaires PML et du complexe chaperon d’histones HIRA dans la dynamique de la chromatine. Biologie cellulaire. Université de Lyon, 2021. Français. ⟨NNT : 2021LYSE1112⟩. ⟨tel-03827031⟩
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