Le variant d'histone H2A.Z est un constituant principal des promoteurs des gènes qui prévient l'expression stochastique en facilitant le remodelage de la chromatine

Abstract

Le matériel génétique est compacté dans le noyau en une structure nommée chromatine. L'unité fonctionnelle de celle-ci, le nucléosome, est composée d'un coeur d'histones, autour duquel s'enroule environ 1,7 tours d'ADN. La structure compacte de la chromatine représente un obstacle pour les enzymes qui doivent transcrire, réparer et répliquer l'ADN. La cellule a donc mis au point différents mécanismes afin de modifier la structure de la chromatine et ainsi permettre l'accès aux gènes. Parmi ces mécanismes, on retrouve l'incorporation de variants d'histone, qui remplacent les histones canoniques dans le nucléosome. H2A.Z est un variant hautement conservé durant l'évolution qui est essentiel à la survie des métazoaires. H2A.Z possède un rôle positif dans l'expression de certains gènes dans l'organisme modèle Saccharomyces cerevisiae, toutefois, son mécanisme d'action reste encore nébuleux. Dans cette thèse, je décris des expériences qui nous ont permis d'approfondir nos connaissances sur les rôles et les mécanismes de ce variant d'histone sur l'expression des gènes. En bref, nous avons découvert que H2A.Z est globalement et préférentiellement localisé aux promoteurs des gènes dans des domaines d'au plus un ou deux nucléosomes, sauf pour certaines régions aux extrémités du génome où H2A.Z pourrait exercer un rôle spécial. Nous montrons également que H2A.Z est enrichi dans le promoteur de gènes inactifs. Nous décrivons ensuite des mécanismes par lesquels H2A.Z module l'expression des gènes. Tout d'abord, nous montrons que la présence de H2A.Z stabilise le positionnement des nucléosomes dans les promoteurs, ce qui pourrait influencer l'accès aux facteurs de transcription. Ensuite, nous avons procédé à des analyses de cytométrie en flux en utilisant un gène rapporteur GAL1 -EGFP. Nous montrons que l'absence de H2A.Z cause un effet"tout-ou-rien" dans l'expression du rapporteur: certaines cellules de la population n'expriment pas GAL1 -EGFP, tandis que les autres cellules surexpriment le gène. De plus, la proportion de cellules htzl[delta] qui activent le gène rapporteur est dépendant du nombre de cycles de réplication de l'ADN, ce qui suggère que l'activation du gène dans ces cellules est un événement stochastique. Ces résultats suggèrent que la présence de MAI dans les promoteurs des gènes permettrait de moduler efficacement la réponse transcriptionnelle en facilitant l'échange des nucléosomes où il est présent. Ce rôle de H2A.Z pourrait s'avérer primordial dans le développement des organismes et dans la progression de maladies comme le cancer.