Soutenance de Thèse : Fabien Sassolas

Le 30 octobre, Fabien Sassolas de l'équipe de Kiran Padmanabhan soutiendra sa thèse intitulée :

"Conservation et évolution du positionnement des nucléosomes médié par la séquence d’ADN chez les eucaryotes"

Résumé :

Le nucléosome est un complexe d’histones et de ~150 bp d’ADN. C’est un constituant majeur de la chromatine chez les eucaryotes, couvrant 75 – 90% des génomes. Les histones sont présentes dans l’intégralité des eucaryotes analysés. Le positionnement des nucléosomes par la séquence d’ADN est une question étudiée dès les années 80 et la découverte que les nucléosomes ne se forment pas sur les polyA. De multiples modèles exploitant les séquences expérimentalement associées aux histones ont été proposés pour prédire le positionnement des nucléosomes. Notre équipe a développé une méthode alternative reposant sur les paramètres physico-élastiques de la séquence génomique (corrélant avec le contenu en GC), permettant ainsi la prédiction du positionnement des nucléosomes « ab initio ».

Ce modèle a d’abord été exploité chez la levure, puis chez l’humain. Il a été ainsi montré que la séquence d’ADN code pour des barrières inhibitrices de la formation des nucléosomes (NIEBs, pour Nucleosome Inhibitory Energy Barriers), qui sont bordées de chaque côté par 2 – 3 nucléosomes. Nous avons étudié les données expérimentales disponibles pour Mus musculus, Danio rerio, Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster, Saccharomyces cerevisiae, Arabidopsis thaliana, Oryza sativa et Trypanosoma brucei. Nous confirmons que les NIEBs correspondent à des séquences réfractaires à la formation de nucléosomes chez tous les eucaryotes étudiés. Les NIEBs chez tous ces organismes sont associés à des oscillations similaires du contenu en GC en lien avec les profils de substitutions de bases dans leurs lignées évolutives.

Les signaux de terminaison de transcription (TTS) sont associés aux NIEBs chez la levure et l’humain. En revanche, la relation des NIEBs aux éléments de démarrage de la transcription (TSS) varie : ceux de H. sapiens sont anti-corrélés aux TSS, tandis que ceux de S. cerevisiae sont directement associés. Notre analyse montre que si les NIEBs sont associés aux TTS dans toutes les espèces étudiées, ils sont associés aux TSS chez certaines espèces (S. cerevisiae, A. thaliana, C. elegans, T. brucei), et chez d’autres anti-associés (H. sapiens, M. musculus, D. rerio, O. sativa). Ces résultats suggèrent que la taille du génome influe sur la relation entre NIEBs et TSS.

Il a été aussi montré que les retroéléments Alu chez l’humain et le chimpanzé sont associés à la création de nouvelles barrières, qu’ils génèrent par l’insertion de leur queue polyA lors de la rétrotransposition. Nous montrons que les NIEBs sont associés aux microsatellites riches en AT et à certains éléments transposables (TE) dans toutes les espèces étudiées. Nous montrons que les retroéléments L1 sont associés aux NIEBs chez l’humain, le porc et la souris, permettant ainsi des comparaisons inter-espèces. D’autres TE spécifiques sont également associés aux NIEBs, comme les retroéléments B1 chez la souris ou bien le transposon à ADN Tc1/Mariner chez Danio rerio. Cette relation entre TE et NIEBs soulève la question de leur coévolution. On peut supposer (a) une utilisation des régions libres en nucléosomes pour l’intégration de ces TE dans les génomes eucaryotes et / ou (b) la création ou mobilisation des NIEBs par l’insertion de ces TE.

En conclusion, ces travaux révèlent l’existence de séquences positionnant les nucléosomes dans le génome de toutes les espèces eucaryotes analysées, révélant ainsi un principe général d’organisation de la chromatine par la séquence d’ADN chez ces organismes. Ils révèlent également comment les séquences répétées comme les microsatellites et les éléments transposables peuvent moduler cette structure de la chromatine par leur instabilité et mobilité. Ainsi, cette étude ouvre la voie d’une approche de génomique comparative pour mieux comprendre l’évolution de la chromatine chez les eucaryotes.