Organisation spatiale du génome et co-régulation des gènes chez Arabidopsis

La régulation de l’expression des gènes au cours de la différenciation cellulaire chez les eucaryotes est étroitement liée aux modifications covalentes de la chromatine. Parmi celles-ci, les modifications post-traductionnelles des histones influencent l’état de compaction de la chromatine, modulant ainsi l’accessibilité de certaines régions du génome à la machinerie de transcription. Ces dernières années, le concept d’information génétique organisée de façon linéaire en une suite de nucléotides associés aux histones a évolué vers une vision plus complexe de cette structure, intégrant notamment la dynamique de l’architecture tri-dimensionnelle du noyau. Le développement des méthodes d’analyse des interactomes nucléaires a permis de révéler l’existence d’éléments architecturaux clés et de leur rôle fonctionnel majeur dans la régulation des interactions physiques entre les promoteurs et des éléments intergéniques régulateurs ou bien entre des groupes de gènes.

Dans une étude parue dans Genome Research, l’équipe Dynamique des Chromosomes (IPS2,CNRS, Université Paris-Saclay, INRAE) s’est intéressée au rôle de la modification post-traductionnelle des histones H3K27me3 dans le contrôle de l’architecture chromatinienne et dans l’organisation spatiale des gènes ciblés par les complexes protéiques Polycomb chez Arabidopsis thaliana. En combinant des approches de cytologie, de génétique, de transcriptomique, d’épigenomique et d’analyse 3D de la conformation de la chromatine, ils ont pu montrer que des défauts de méthylation de H3K27 entraînent une reconfiguration de l’architecture chromatinienne via une réorganisation des contacts entre les gènes. Ces travaux illustrent le rôle des modifications d’histones sur la formation des interactions chromatiniennes, éléments clés de la co-régulation des gènes au cours du développement des plantes.

Les complexes de modifications des histones contrôlent l’architecture chromatinienne en induisant la formation de domaines répressifs et actifs pour permettre la co-régulation des gènes de façon tissu-spécifique dans les plantules d’Arabidopsis. Les structures vertes et roses représentent respectivement les compartiments actifs associés à la modification chromatinienne H3K9ac et les compartiments réprimés par les protéines du groupe Polycomb (PcG), associés à la modification H3K27me3.