Thèse les Arn Non Codants Comme Architectes du Génome Lien Entre l'Accumulation d'Arn la Structure de la Chromatine et l'Expression Génique H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
Laboratoire de recherche : IGH - Institut de Génétique Humaine
Direction de la thèse : Rosemary KIERNAN ORCID 0000000166450686
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

L'organisation tridimensionnelle du génome joue un rôle central dans la régulation de l'expression génique, mais la contribution des ARN non codants à l'architecture du génome reste encore mal comprise. Nous avons récemment montré que la perte de l'hélicase MTR4 de l'exosome nucléaire entraîne l'accumulation d'ARN non codants, notamment les ARN associés aux enhancers et les transcrits en amont des promoteurs, et s'accompagne de modifications des contacts enhancer-promoteur, de l'organisation des boucles chromatiniennes et de l'expression génique (Akkawi et al., Nature Communications, sous presse). Cependant, les relations causales entre l'accumulation d'ARN non codants, l'organisation du génome et la régulation transcriptionnelle restent à élucider.
Ce projet vise à déterminer comment l'accumulation d'ARN non codants influence l'architecture du génome et l'expression des gènes. À l'aide d'un système de dégradation aiguë de MTR4 basé sur la technologie dTAG, ce travail permettra de résoudre la séquence temporelle des événements reliant l'accumulation d'ARN non codants aux modifications de la dynamique de la cohésine et des interactions chromatiniennes à longue distance.
Afin d'évaluer directement le rôle fonctionnel des ARN non codants, des approches complémentaires seront mises en oeuvre, incluant la surexpression de pools d'ARN associés aux enhancers et de transcrits en amont des promoteurs, ainsi que leur déplétion ciblée à l'aide de petits ARN interférents ou d'oligonucléotides antisens. Ces perturbations seront analysées par des approches à l'échelle du génome, combinées à des méthodes d'imagerie permettant de visualiser les changements d'organisation de la chromatine à la fois à l'échelle globale et au niveau de la cellule unique.
Dans l'ensemble, ce projet vise à élucider le rôle mécanistique des ARN non codants dans l'organisation du génome et la régulation de l'expression génique, apportant ainsi de nouvelles perspectives sur le contrôle de l'architecture chromatinienne dépendant de l'ARN.

L'organisation tridimensionnelle du génome est essentielle pour réguler l'expression des gènes et la fonction cellulaire. Les contacts à longue distance entre enhancers et promoteurs, en grande partie médiés par le complexe cohesine et les facteurs isolateurs, jouent un rôle clé dans la formation des boucles chromatiniennes. Nos travaux récents (Akkawi et al., Nat Commun, en presse), montrent que la perte de MTR4 entraîne l'accumulation d'ARN non codants, tels que les eARNs et les PROMPTs, modifie les contacts enhancer-promoteur, la dynamique de la chromatine et l'expression génique. Cependant, la relation causale entre l'accumulation de ces ARN et la régulation de la structure du génome reste inconnue. Comprendre comment les ARN non codants influencent l'organisation chromatinienne et l'expression génique représente un enjeu majeur pour la biologie de l'expression génique et l'épigénétique.

Déterminer l'impact de l'accumulation d'ARN non codants, notamment les eARNs et PROMPTs, sur l'organisation tridimensionnelle du génome et sur l'expression génique.
Étudier les effets d'une déplétion rapide de MTR4 sur l'accumulation de ces ARN non codants, les contacts enhancers-promoteurs et la dynamique de la boucle chromatinienne.
Évaluer le rôle direct des ARN non codants sur la structure du génome et l'expression des gènes en utilisant des approches d'overexpression et de déplétion ciblée (siRNA ou ASO).
Intégrer des analyses à l'échelle du génome et des approches d'imagerie pour visualiser et quantifier l'influence des ARN non codants sur la conformation chromatinienne.

Pour étudier l'impact des ARN non codants sur l'organisation du génome et l'expression génique, nous utilisons une approche combinée de dégradation aiguë de MTR4, de manipulation des ARN non codants et d'analyse du génome en 3D.
Dégradation aiguë de MTR4 : Des lignées cellulaires dérivées utilisant le système dTAG permettent une élimination rapide de MTR4. Cela nous permettra de suivre les effets immédiats de la perte de MTR4 sur l'accumulation des eARNs et des PROMPTs, ainsi que sur la structure chromatinienne et l'expression des gènes.
Manipulation des ARN non codants : L'accumulation ou la diminution des eARNs et PROMPTs sera étudiée par surexpression d'un pool d'ARN non codants ou par déplétion via siARN ou oligonucléotides antisens. Ces approches permettront d'établir un lien causal entre les ARN non codants et la modulation de la chromatine et de l'expression génique.
Analyses genome-wide : La cartographie des interactions chromatiniennes sera réalisée par des techniques de conformation du génome (Hi-C) et ChIP-seq pour MTR4, les sous-unités PAXT/NEXT et la cohesine. L'occupation de la polymérase II sera analysée par Cut&Run, et l'expression des gènes sera suivie par séquençage des ARN naissants, afin d'évaluer l'impact fonctionnel des modifications.
Approches d'imagerie : Des techniques de microscopie avancée permettront de visualiser la dynamique des contacts à longue distance entre enhancers et promoteurs et d'observer l'effet de la manipulation des ARN non codants au niveau spatial dans le noyau.
Ces méthodes intégrées combinent analyses globales et observations locales afin de relier l'accumulation des ARN non codants à la régulation de l'architecture chromatinienne et de l'expression génique.