Chaperonnes d'histones et contrôle de l'expression du génome

Au sein du noyau, l'ADN est compacté et organisé sous forme de chromatine. Les histones sont des protéines sur lesquelles vient s’enrouler l’ADN pour former les nucléosomes, les sous-unités de base de cette chromatine. Les histones existent sous plusieurs versions appelées variants d'histones. En fonction du variant d’histone présent, le nucléosome sera plus ou moins stable ce qui permettra de moduler l'accessibilité de l'ADN au cours des processus centraux de la vie de la cellule comme la réplication, la réparation ou la transcription.

L'incorporation des différents variants d'histones au bon moment et au bon endroit dans la chromatine est finement régulée par des complexes spécifiques appelés des chaperonnes d’histones qui contrôlent le stockage et le transport des histones ainsi que l'assemblage des nucléosomes. Ainsi, la protéine Alpha Thalassemia-mental Retardation X-linked (ATRX) dont la mutation chez l'homme cause une thalassémie alpha liée au chromosome X et associée à un retard mental, est impliquée dans le dépôt du variant d'histone H3.3 chez les mammifères.

Nos travaux ont permis de caractériser l’homologue de la protéine ATRX chez Arabidopsis thaliana afin de comprendre son rôle dans le dépôt des histones et la régulation de l'expression de gènes chez cette plante modèle. Pour cela, une approche de génétique inverse visant à étudier la fonction du gène ATRX en analysant les conséquences phénotypiques de sa mutation a été menée. Dans un contexte mutant « perte-de-fonction » pour la protéine ATRX, l'expression des gènes et la distribution du variant d’histone H3.3 ont été étudiées à l'échelle du génome. Cette analyse confirme qu'ATRX fonctionne comme une protéine chaperonne d'histone H3.3 chez la plante. Son absence altère, d’une part, la balance entre les différents variants de l'histone H3 dans la cellule, et affecte d’autre part, le dépôt du variant H3.3 au niveau des gènes fortement exprimés. De plus, alors que ces plantes mutantes pour la protéine ATRX sont viables, la combinaison avec une mutation dans le gène HIRA (codant une autre chaperonne du variant d'histone H3.3), résulte dans une létalité synthétique : ceci suggère donc que les deux protéines opèrent dans la même voie de dépôt des histones H3.3.

Cette étude démontre l’importance de la chaperonne d’histones ATRX dans l’assemblage contrôlé des nucléosomes notamment via son rôle spécifique dans le dépôt du variant d’histones H3.3. La découverte de la fonction d’ATRX permet d'améliorer nos connaissances sur le réseau de chaperonnes d'histones et plus globalement, sur la régulation de l’expression des gènes chez les plantes.
 

Autres laboratoires partenaires :

• IGBMC, CNRS/INSERM/ULP, Illkirch, France
• Institute of Plant Sciences Paris Saclay IPS2, CNRS, INRA, Université Paris-Sud, Université Evry, Université Paris-Saclay
• Division of Biological and Environmental Sciences and Engineering, King Abdullah University of Science and Technology, Kingdom of Saudi Arabia