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Theses Year : 2023

Novel chromatin pathway controlling transposable elements and impact on genome stability

Nouvelle voie de contrôle des transposons et implication pour la stabilité des génomes

Emeline Roger
  • Function : Author
  • PersonId : 1318404
  • IdRef : 272866156

Abstract

Transposable elements (TEs) are mobile genetic elements present in every living species. To limit their harmful effects, species have developed over evolutionary time-scales several mechanisms to control TE expression and mobilization, which is of utmost importance to protect genomic integrity in germ cells and pluripotent cells. By suppressing their initial transcription, DNA methylation is a potent TE repressor. However, during the epigenetic reprogramming that accompanies pre-implantation development, embryonic cells lose most of their genomic methylation, except at a few regions including some TEs. These observations raise two overarching questions: How are TEs repressed in absence of DNA methylation at this particular time? How some TEs resist the global DNA methylation erasure?My PhD work focused on the study of SPINDLIN1 (SPIN1) and SPINDOC — a transcriptional activator and its specific co-factor—as a new chromatin reading complex involved in TE control in embryonic cells. Using cultures of embryonic stem (ES) cells as a modeling system and CRISPR-Cas9-based genome editing tools, I generated knock-out and rescue cell lines for either or both of these factors and analyzed their transcriptome (including TE expression), chromatin and DNA methylation profile. I found both factors to be required for TE control, in part through promoting the function of the DNA methylation maintenance machinery genome-wide. I also found SPINDOC to be involved in growth and fertility in mice. Altogether, my work reveals a previously unknown link between SPIN1-SPINDOC and transposon biology, and a new role for this complex: the regulation of DNA methylation.
Les éléments transposables (ET) sont des éléments génétiques mobiles présent chez toutes les espèces vivantes. Pour limiter leurs effets néfastes, les organismes hôtes ont développé différents mécanismes de contrôle des ETs au cours de l’évolution, ce qui est particulièrement essentiel pour assurer l’intégrité génomique des cellules germinales et pluripotentes. En supprimant leur transcription initiale, la méthylation de l’ADN est un répresseur efficace des ET. Cependant, pendant la phase de reprogrammation épigénétique qui accompagne le développement, la méthylation de l’ADN est largement perdue dans les cellules embryonnaires, à l’exception de quelques régions qui incluent certains ET. Ces observations soulèvent deux questions fondamentales: Comment les ETs sont-ils réprimés en absence de méthylation pendant cette période ? Et comment certains ETs résistent à la perte de méthylation globale ?Pendant ma thèse, j’ai étudié le rôle de SPINDLIN1 (SPIN1) et SPINDOC, un activateur transcriptionnel et son co-facteur, comme nouveau complexe de lecture chromatinienne impliqué dans le contrôle des ETs dans l’embryon. En utilisant des cultures de cellules souches embryonnaires (ES) comme système modèle et des outils d’édition du génome basés sur la technologie CRISPR-Cas9, j’ai généré des lignées mutantes et complémentées pour l’une ou l’ensemble de ces deux protéines et analysé leur transcriptome (y compris aux ETs), leur profil chromatinien et leur méthylation de l’ADN. J’ai pu ainsi démontrer que SPIN1 et SPINDOC sont nécessaires au contrôle des ETs, au moins en partie en assurant le bon fonctionnement de la machinerie de maintenance de la méthylation de l’ADN à l’échelle du génome global. J’ai aussi mis en évidence l’implication de SPINDOC dans la croissance et la fertilité chez la souris. Dans l’ensemble, mes travaux mettent en évidence un lien précédemment inconnu entre SPIN1-SPINDOC et la biologie des transposons et un nouveau rôle pour ce complexe: la régulation de la méthylation de l’ADN.
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Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-04315843 , version 1 (30-11-2023)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04315843 , version 1

Cite

Emeline Roger. Novel chromatin pathway controlling transposable elements and impact on genome stability. Cellular Biology. Université Paris sciences et lettres, 2023. English. ⟨NNT : 2023UPSLS023⟩. ⟨tel-04315843⟩
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