Epigénétique et méthylation de l'ADN

235 Pages·2013·6.27 MB·French

by  Vanille Greiner

Epigénétique et méthylation de l’ADN: étude des
mécanismes d’interaction du domaine SRA de UHRF1
avec l’ADN hémi-méthylé
Vanille Greiner
To cite this version:
Vanille Greiner. Epigénétique et méthylation de l’ADN: étude des mécanismes d’interaction du do-
maine SRA de UHRF1 avec l’ADN hémi-méthylé. Génomique, Transcriptomique et Protéomique
[q-bio.GN]. Université de Strasbourg, 2012. Français. ￿NNT: 2012STRAJ107￿. ￿tel-01124072￿
HAL Id: tel-01124072
https://theses.hal.science/tel-01124072
Submitted on 6 Mar 2015
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abroad, or from public or private research centers. publics ou privés.
UNIVERSIT(cid:201) DE STRASBOURG
(cid:201)COLE DOCTORALE DES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA SANTE
UMR CNRS 7213
TH¨SE
prØsentØe par :
Vanille GREINER
soutenue le : 13 dØcembre 2012
pour obtenir le grade de : Docteur de l(cid:146)universitØ de Strasbourg
Discipline/ SpØcialitØ : Sciences du Vivant
EpigØnØtique et mØthylation de l(cid:146)ADN :
Etude des mØcanismes d(cid:146)interaction du
domaine SRA de UHRF1 avec l(cid:146)ADN
hØmi-mØthylØ
TH¨SE dirigØe par :
M. MELY Yves Professeur, UniversitØ de Strasbourg
M. BRONNER Christian ChargØ de Recherches, UniversitØ de Strasbourg
RAPPORTEURS :
M. DANTE Robert Directeur de Recherches, Centre LØon BØrard
M. MARGEAT Emmanuel ChargØ de Recherches, Centre de Biochimie Structurale
AUTRES MEMBRES DU JURY :
M. CARTRON Pierre-Fran(cid:231)ois ChargØ de Recherches, Centre de Recherche en CancØrologie
M. CAVARELLI Jean Professeur, UniversitØ de Strasbourg

Je tiens (cid:224) tØmoigner toute ma reconnaissance au Docteur Robert Dante et au Docteur
Emmanuel Margeat pour avoir acceptØ d’Œtre rapporteurs de ma thŁse et d’avoir consacrØ du
temps (cid:224) la lecture, l’analyse, et la critique de ce travail. Je voudrais Øgalement remercier le
Professeur Jean Cavarelli et le Docteur Pierre-Fran(cid:231)ois Cartron pour m(cid:146)avoir fait l(cid:146)honneur
de participer (cid:224) ce jury de thŁse.
Je remercie sincŁrement mon directeur de thŁse, le Professeur Yves MØly pour m’avoir
accueillie dans son laboratoire et pour m’avoir fait confiance tout au long de mon travail.
Mille mercis pour votre disponibilitØ, votre soutien, et vos conseils scientifiques qui ont ØtØ
riches d(cid:146)enseignement.
J(cid:146)adresse Øgalement mes remerciements (cid:224) mon co-directeur de thŁse, le Docteur
Christian Bronner, pour ses conseils et son expertise scientifique.
Je remercie Sanofi Pasteur d(cid:146)avoir permis le financement de ma thŁse, et plus
particuliŁrement FrØdØric Ronzon et Catherine Manin pour nos Øchanges et notre
sympathique collaboration.
Je remercie Hugues de Rocquigny qui m’a permis de dØcouvrir le monde de la
recherche. Merci pour vos conseils, votre soutien et nos Øchanges.
Merci (cid:224) Catherine Birck pour ses conseils, et pour la production et la purification de
la protØine UHRF1.
Merci (cid:224) Nicolas LØvy pour sa gentillesse et sa disponibilitØ, et pour la purification de
la protØine UHRF1 aprŁs marquage.
Merci (cid:224) nos supers secrØtaires, Ingrid Barthel et Marlyse Wernert, toujours
disponibles et toujours souriantes.
Merci (cid:224) Ludovic Four pour sa disponibilitØ et ses sauvetages informatiques.
Merci (cid:224) Andrey pour sa gentillesse, sa disponibilitØ et son enthousiasme.
Merci (cid:224) Joºlle, "ma grande s(cid:156)ur du labo", qui m’a beaucoup appris.
Merci (cid:224) Julien, pour son aide, pour tous ses conseils scientifiques et la richesse de nos
discussions. J’ai beaucoup appris gr(cid:226)ce (cid:224) toi.
Merci (cid:224) NoØmie, "ma petite s(cid:156)ur du labo" avec qui j’ai beaucoup partagØ. Je
n’oublierai pas nos pauses cafØ, nos discussions, nos fous rires, nos encouragements mutuels
("Eye of the Tiger"). Je te souhaite pleins de bonheur et d’Øpanouissement.
Merci (cid:224) Manu pour sa bonne humeur, sa gentillesse, sa fra(cid:238)cheur, son Øcharpe, et son
esprit "Robin des bois" dans lequel je me retrouve tant. En grand merci aussi (cid:224) ElØonore,
d’Œtre entiŁre et sincŁre, merci pour tes coups de gueule et ta bonne humeur (si, si), merci
pour tes conseils. Merci (cid:224) vous deux pour votre soutien, nos discussions, nos dØbats, et pour
tous ces agrØables moments passØs ensemble.
Un immense merci (cid:224) Youri, qui est devenu un ami et un confident. Merci pour ton
soutien sans faille, ta gentillesse, tes blagues, tes encouragements, ... Merci pour tout.
Merci (cid:224) Pascal pour ses conseils, son enseignement,... et ses filouteries.
Merci (cid:224) Nicolas pour sa gentillesse et sa disponibilitØ. Je n’oublierai pas nos enquŒtes
"cuvette" et nos sessions coup de gueule. Je te souhaite bonne continuation dans ce monde
"souverain" ; )
Merci (cid:224) Avisek pour son sourire, sa bonne humeur sans faille et sa gentillesse. Merci
Øgalement (cid:224) mes autres collŁgues du "mini zoo" qui ont participØ (cid:224) la bonne ambiance de
cette piŁce, Hussein, et RØmy pour son soutien technique.
Merci (cid:224) Ludovic Richert pour sa disponibilitØ et sa "magic touch".
Merci (cid:224) Annie Wund et Nicole Glasser de m’avoir initiØe (cid:224) l’enseignement. Merci pour
vos conseils et votre gentillesse.
Je tiens (cid:224) remercier chaleureusement tous les autres membres de mon Øquipe Halina,
FrØdØric ("easy"), Christian Boudier, Guy Duportail, FrØdØric, Andreas, ... et les collŁgues
du zoo Zeinab, Hala, Armelle, Kamal, Ievgen, Sarwat,...
Je tiens (cid:224) remercier tout particuliŁrement mes amis qui ont toujours ØtØ prØsents, et
qui m’ont encouragØe et soutenue tout au long de ma thŁse. Je sais (cid:224) quel point j’ai de la
chance d’Œtre si bien entourØe et d’avoir des amis tels que vous. Merci (cid:224) la super Øquipe
Bri(cid:231)ou, Nico, ThØo, LØti, BlØonard,... et merci (cid:224) mes autres soutiens Diane, Sophie,...
Merci (cid:224) ma petite Nona qui m’a toujours soutenue. Merci (cid:224) ce super petit bout de
femme de caractŁre sans qui j’aurais eu du mal (cid:224) passer bien des Øpreuves.
Merci (cid:224) ma "dream team", Ludo (le petit rayon de soleil), Marc, ma p’tite Aude,
Aurore, Ced. Merci de me soutenir et de m’encourager. Merci pour tous ces inoubliables
moments passØs ensemble et pour tous les moments futurs...
Merci (cid:224) toute ma famille qui m’a toujours soutenue et encouragØe. Merci (cid:224) mes supers
tatas et tontons, Chantal, Folke, Paulo, Lison ; mes supers cousins, Nils, Matt, JØrØmie,
Olivier, et toutes leur petites familles Laurence, CØline, Nana, Jojo, Gustave, Elise, Juliette ;
merci (cid:224) ma cousine "lait miel", Frantz, Fanny, Bernard... Merci pour tous ces bons moments
passØs en famille qui m’ont toujours si bien ressourcØs.
Une Ønorme pensØe pour tante France et ma petite mamie qui auraient ØtØ si fiŁres et
qui auraient aimØ partager ce moment avec nous.
Merci (cid:224) mon super beau-papa, pour ses "petits verres", sa bonne humeur, ses bons
plats et ses dØbats.
Et enfin et surtout, merci (cid:224) mon pŁre et (cid:224) ma mŁre pour leur amour et leur soutien
inconditionnel...
LISTE DES ABREVIATIONS
2-Ap 2-aminopurine
5cac 5-carboxylcytosine
5fC 5-formylcytosine
5hmC 5-hydroxymØthylcytosine
5hmU 5-hydroxymØthyluracile
5mC 5-mØthylcytosine
AdoHcy S-adenosylhomocystØine (= SAH)
AdoMet S-adØnosylmØthionine (=SAM)
AID "activation-induced cytidine deaminase"
APOBEC "apolipoprotein B mRNA editing enzyme, catalytic polypeptide"
ARNm ARN messager
ARNnc ARN non-codant
ARNpi ARN interagissant avec Piwi
ATM "ataxia telangectasia mutated"
ATR "ATM and Rad3-related"
ATRX "alpha thalassaemia/mental retardation X-linked"
BER "base excision repear", rØparation par excision de base
cAMP adØnosine monophosphate cyclique
CAPs "Chromatin Architectural Proteins", protØines d’architecture de la
chromatine
Cdk kinases cycline-dØpendantes
CHAPS "3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonic acid"
CREBBP "cAMP-response element binding protein"
DDT "DNA binding homeobox and Different Transcription factors"
DGCR8 "Di George Critical Region 8"
DMF dimØthylformamide
DNMT mØthyltransfØrase de l’ADN
FDA "Food and Drug Administration"
FRET "Fluorescence Resonance Energy Transfer", transfert d(cid:146)Ønergie non-
radiatif
gDMRs "germline differentially methylated regions"
HAT acØtyltransfØrase des histone s
HAT-MBD "histone acetyltransferases methyl-binding domain"
HAUSP "herpes virus(cid:150)associated ubiquitin specific protease" (= Usp7)
HDAC dØacØtylase des histones
HDM dØmØthylase des histones
HMT mØthyltransfØrase des histones
HMT-MBD "histone methyltransferases methyl-binding domain"
HP1 protØine de l’hØtØrochromatine 1
IAPs "intracisternal A-type particles"
ICR "imprinting control region", rØgions de contr(cid:244)le d’empreinte ICR
IDF "immunodeficiency, centromeric instability and facial anomalies"
IPTG isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside
Kd constante de dissociation
LB Lysogeny broth
LincARN large ARN non-codant intergØnique
lncARN long ARN non-codant
MBD "methyl-CpG binding domain"
MBD4 "methyl-CpG-binding domain protein 4"
MBP "methyl-binding protein"
miARN microARN
NATA N-acØtyle-L-tryptophanamide
NCoR "nuclear receptor corepressor"
NoRC "nucleolar remodeling complex"
PARP poly-ADPribose polymØrases
PCNA "proliferating cell nuclear antigen"
PEG polyØthylŁne glycol
PEU photoØlectron unique
PHD "Plant Homeo Domain"
PKA protØine kinase A
PKMT protØine lysine mØtyltransfØrase
PML "promyØlocytic leukemia"
PMSF fluoruredephØnylmØthylsulfonyle
pRb protØine du rØtinoblastome
PRMT protØine arginine mØthyltransfØrase
RdDM "RNA-directed DNA methylation", mØthylation de l’ADN dirigØe par
l’ARN
RING "Really Interesting New Gene domain"
RISC "RNA-induced silencing compex"
RNP "RNA protein complexes"
rTEV "recombinante tobacco etch virus"
SAH S-adenosylhomocystØine (= AdoHcy)
SAM S-adØnosylmØthionine (= AdoMet)
SLA sclØrose latØrale amyotrophique
SMUG1 "single-strand-selective monofunctional uracil-DNA glycosylase 1"
SRA "SET and RING Associated domain"
SUMO "small ubiquitin-like modifier"
TCEP Tris(2-carboxyØthyl)phosphine
TCR rØcepteur des cellules T
TDG "thymin dna glycosylase", glycosylase de la thymine de l’ADN
T-DMR "tissue specific differentially methylated region"
Tet "ten-eleven-translocation"
TGS "transcritional gene silencing"
Trp tryptophane
TTD "cryptic Tandem Tudor Domain"
UBL "Ubiquitin-like domain" (= NIRF-N)
UHRF1 "Ubiquitine-like plant Homeodomain and Ring Finger 1"
Usp7 "ubiquitin specific peptidase 7" (= HAUSP)
UTR "untranslated region"
Xi chromosome X inactivØ
XPO5 Exportin 5
TABLE DES MATIERES
I-(cid:1) INTRODUCTION .......................................................................................................... 4(cid:1)
A.(cid:1) Les modifications ØpigØnØtiques .................................................................................... 5(cid:1)
1.(cid:1) La chromatine, support de l(cid:146)information ØpigØnØtique .............................................. 5(cid:1)
1.1.(cid:1) Composition de la chromatine .............................................................................. 5(cid:1)
1.2.(cid:1) Structure de la chromatine .................................................................................... 6(cid:1)
1.3.(cid:1) Euchromatine et hØtØrochromatine ....................................................................... 9(cid:1)
2.(cid:1) La mØthylation de l(cid:146)ADN ......................................................................................... 10(cid:1)
2.1.(cid:1) MØthylation par les mØthyltransfØrases de l(cid:146)ADN ............................................. 10(cid:1)
2.2.(cid:1) Les sites de mØthylation de l(cid:146)ADN .................................................................... 15(cid:1)
2.3.(cid:1) Les modules de reconnaissance des CpG mØthylØs ........................................... 18(cid:1)
2.4.(cid:1) La mØthylation de novo ...................................................................................... 21(cid:1)
2.5.(cid:1) La mØthylation de maintenance .......................................................................... 26(cid:1)
2.6.(cid:1) La dØmØthylation de l’ADN ................................................................................ 27(cid:1)
2.7.(cid:1) R(cid:244)les physiologiques de la mØthylation de l(cid:146)ADN ............................................ 30(cid:1)
2.8.(cid:1) DØrØgulation de la mØthylation de l(cid:146)ADN ......................................................... 33(cid:1)
3.(cid:1) Les modifications post-traductionnelles des histones .............................................. 34(cid:1)
3.1.(cid:1) L’acØtylation des histones ................................................................................... 36(cid:1)
3.2.(cid:1) La mØthylation des histones ............................................................................... 37(cid:1)
3.3.(cid:1) Autres modifications post-traductionnelles des histones ................................... 38(cid:1)
3.4.(cid:1) Le code histone ................................................................................................... 39(cid:1)
3.5.(cid:1) Connexion entre la mØthylation de l(cid:146)ADN et les modifications des histones .... 41(cid:1)
3.6.(cid:1) DØrØgulation des modifications des histones ..................................................... 43(cid:1)
4.(cid:1) Les variants d’histones .............................................................................................. 44(cid:1)
5.(cid:1) Positionnement des nuclØosomes ............................................................................. 46(cid:1)
6.(cid:1) Les ARNs non-codant .............................................................................................. 47(cid:1)
B.(cid:1) EpigØnØtique et cancer ................................................................................................. 50(cid:1)
1.(cid:1) HypermØthylation locale versus hypomØthylation globale ...................................... 51(cid:1)
2.(cid:1) Modifications des histones dans le cancer ............................................................... 53(cid:1)
3.(cid:1) ThØrapie ØpigØnØtique .............................................................................................. 53(cid:1)
C.(cid:1) La protØine humaine hUHRF1 et la rØgulation ØpigØnØtique ....................................... 55(cid:1)
1.(cid:1) La famille UHRF ...................................................................................................... 56(cid:1)
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