Thèse le Rôle de l'Acétylation des Histones dans la Mémoire Cellulaire au Cours de la Différenciation des Cellules Mammifères 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 : Frédéric BANTIGNIES ORCID 0000000340637324
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

La régulation épigénétique permet à des cellules possédant la même séquence d'ADN d'adopter des états différents qui peuvent être transmis à la descendance cellulaire, voir même aux générations suivantes. De plus, des dérégulations épigénétiques contribuent à l'apparition de maladies telles que le cancer, mais on ne sait pas encore exactement comment les régulateurs épigénétiques peuvent induire des modifications stables et héréditaires au cours de la différenciation cellulaire et du développement.

Notre laboratoire a précédemment montré que, chez la drosophile, une déplétion transitoire des composants Polycomb peut induire des changements dans l'expression génique qui peuvent devenir héréditaires même après le rétablissement des niveaux normaux des protéines (Parreno, Loubiere et al, 2024). Nous avons également montré qu'une hyperacétylation transitoire de la chromatine dans les cellules souches embryonnaires (ESCs) de souris peut induire une mémoire cellulaire de l'expression génique (Paldi et al, 2026). Plus récemment, nous avons réussi à induire une hypoacétylation transitoire du génome, conduisant également à une mémoire cellulaire de l'expression de certains gènes.

Ce projet de thèse visera à comprendre les mécanismes moléculaires à la base de la mémoire cellulaire de l'expression génique en fonction des altérations de l'acétylation des histones, et à déterminer si ces états cellulaires altérés peuvent entrainer des cascades de différenciation susceptibles de modifier le destin des cellules d'une manière spécifique.

Nous utiliserons un ensemble de nouveaux outils, tant pour étudier l'hyperacétylation transitoire que l'hypoacétylation. Pour l'hyperacétylation, nous disposons d'un outil génétique de type « degron » permettant d'induire une déplétion transitoire de l'histone désacétylase HDAC1, tandis que pour l'hypoacétylation, nous utiliserons un inhibiteur spécifique des histone acétyltransférases CBP/p300 (les deux HATs impliquées dans l'acétylation de la lysine 27 de l'histone H3 au niveau des promoteurs et des enhancers) (English et al, 2025; Vannam et al, 2021).

Cette stratégie permettra d'appliquer des pulses contrôlées d'hyper- ou d'hypoacétylation et d'analyser les différents délais de récupération après l'arrêt de la perturbation. Nous étudierons la mémoire cellulaire qui en résulte en intégrant des analyses transcriptomiques et épigénomiques. Le séquençage d'ARN sera utilisé pour identifier les gènes présentant des changements d'expression durables en l'absence de stimulus, tandis que les techniques ChIP-seq, ATAC-seq et Micro-C permettront respectivement de caractériser les modifications des histones, l'accessibilité de la chromatine et les structures 3D du génome. L'ATAC-seq combiné à l'empreinte génomique (Hu et al, 2025) nous permettra d'identifier des gènes régulateurs candidats directement impliqués dans le maintien de l'expression génique. Ces régulateurs candidats pourront ensuite être testés fonctionnellement pour identifier leur rôle dans le processus de mémoire cellulaire.

Enfin, nous étendrons ces études à des modèles de différenciation cellulaire à partir des ESCs. Nous analyserons en particulier le rôle de l'hérédité épigénétique liée à l'acétylation des histones dans les gastruloïdes de souris, un modèle in vitro qui reproduit les événements de différenciation cellulaire caractéristiques de l'embryogenèse post-implantation. Ce système est particulièrement adapté à l'étude des conséquences que des perturbations épigénétiques pourraient avoir sur la spécification et la croissance des différents types de cellules au cours de l'embryogénèse.

Dans l'ensemble, ce projet pourrait révéler comment les composants épigénétiques déterminent le destin cellulaire et établir des paradigmes solides de l'hérédité épigénétique. Compte tenu du lien étroit entre l'altération de l'acétylation et le cancer, il pourrait également fournir des informations cruciales sur les mécanismes conduisant au cancer.

Les modifications d'histones en général, et l'acétylation en particulier, sont à la base des régulations épigénétiques. Elles jouent des rôles importants pour la fonction des génomes, et notamment pour l'expression des gènes et la spécification des cellules au cours de la différenciation et du développement. Ainsi, la régulation épigénétique permet à des cellules possédant la même séquence d'ADN d'adopter des états différents qui peuvent être transmis à la descendance cellulaire (mémoire cellulaire). Cependant, malgré le rôle central que joue l'acétylation des histones dans la régulation génique et le maintien de l'identité cellulaire, sa contribution potentielle à la mémoire cellulaire reste peu explorée. En perturbant le niveau d'acétylation dans les mESCs, ce projet propose d'étudier le rôle de l'acétylation dans la mémoire cellulaire et d'identifier les mécanismes moléculaires mis en jeu. Il sera également intéressant d'évaluer le rôle de l'acétylation dans les gastruloïdes, un système qui reproduit les événements de différenciation cellulaire caractéristiques de l'embryogenèse précoce.

Etude des mécanismes de mémoire des états géniques (régulation des gènes) et de leurs états chromatiniens (marques épigénétiques, accessibilité et organisation 3D de la chromatine) lié à des perturbations du niveau d'acétylation des histones dans les cellules souches embryonnaires de souris (mESCs) au cours de la différenciation.

- Culture des ESC de souris et différentiation des gastruloïdes
- Aspects moléculaires : Western-Blot, Clonage, ingénierie du génome avec le système CRISPR-Cas9
- Aspects génomiques : RNA-seq, ChIP-seq, et ATAC-seq
- Aspects 3D génomiques : Hi-C et Micro-C
- Aspects protéomics: modifications des histones