Composante Epigénétique de l'Epissage Alternatif

  • L’épissage alternatif est un des processus biologiques régulatoires les plus important au sein de la cellule eucaryote. Ce phénomène affecte plus de 90% des gènes humains et est essential pour la diversité protéique. La moindre dérégulation des programmes d’épissage, qui sont hautement tissu-spécifique, peut mener à des états cellulaires préjudiciables, tel que le cancer. Toutefois, les mécanismes de cette régulation tissus-spécifique de l’épissage alternatif demeurent majoritairement inconnus.

    De manière inattendue, au cours des 20 dernières années, la chromatine ainsi que les modifications épigénétiques des histones se sont révélées comme importantes dans la régulation de l’épissage alternatif. En particulier, nous avons démontré que les long ARNs non-codants ainsi que les modifications d’histones peuvent communiquer avec la machinerie d’épissage à travers le recrutement de complexes adaptateurs-chromatine.

    Notre groupe cherche ainsi à obtenir une meilleure compréhension du rôle de la chromatine, des « enhancers » et des longs ARNs non-codants dans la mise en place et la maintenance des programmes d’épissage tissu-spécifique. Pour ce faire, nous utilisons comme modèle cellulaire la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) de cellules mammaires humaines ce qui nous permet d’étudier la régulation de l’épissage alternatif au cours d’une reprogrammation cellulaire inductible. De plus, nous utiliserons les dernières approches de séquençage à l’échelle du génome combiné avec des outils classiques de biologie cellulaire et moléculaire afin de décrypter les mécanismes moléculaires gouvernant la régulation tissu-spécifique de l’épissage alternatif au sein d’un modèle cellulaire ayant un rapport direct avec l’étiologie du cancer, l’EMT.

    Figure 1
    The regulation of alternative splicing is a multilayer process in which chromatin (in blue), long non-coding RNAs (in purple) and RNA binding factors (in orange) work in an integrated way to establish the final splicing outcome.

    A ce jour, notre recherche est financée par :

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    Membres

    Reini Fernandez de Luco
    Luco Reini Fernandez de
    Andrew Oldfield
    Oldfield Andrew
    Jean-Philippe Villemin
    Villemin Jean-Philippe
    Yaiza Nunez-Alvarez
    Nunez-Alvarez Yaiza
    Alexandre Segelle
    Segelle Alexandre
    Morgane Auboiron
    Auboiron Morgane

    Publications

    Retrotransposons jump into alternative-splicing regulation via a long noncoding RNA

    Luco RF

    2016 - Nat Struct Mol Biol, 23(11):952-954

    Demander l'article complet27814350

    A lncRNA regulates alternative splicing via establishment of a splicing-specific chromatin signature

    Gonzalez I, Munita R, Agirre E, Dittmer TA, Gysling K, Misteli T, Luco RF.

    2015 - Nat Struct Mol Biol, 22, 5, 370-376

    Demander l'article complet25849144

    Epigenetics in alternative pre-mRNA splicing

    Luco RF, Allo M, Schor IE, Kornblihtt AR, Misteli T.

    2011 - CELL, 144 (1): 16-26

    Demander l'article complet21215366

    Regulation of alternative splicing by histone modifications

    Luco RF, Pan Q, Tominaga K, Blencowe BJ, Pereira-Smith O, Misteli T.

    2010 - SCIENCE, 327(5968):996-1000

    Demander l'article complet
  • Un code histone pour l’épissage alternatif

    Prenant avantage des données de ChIP-seq et de RNA-seq à l’échelle du génome générées par ENCODE et le projet ROADMAP Epigenomic, nous identifions les signatures chromatiniennes qui marquent différemment les exons inclus ou exclus et ce que ces évènements ont en commun entre eux, tels que les motifs de fixation à l’ARN. Notre but est d’améliorer les algorithmes de prédiction de l’épissage alternatif actuels tout en ajoutant l’information inclue au niveau de la chromatine.

    Figure 2
    Histone modifications differentially mark, in a combinatorial way, alternatively spliced exons, which in turn has an impact on the recruitment of the splicing regulators to the pre-mRNA via chromatin-adaptor complexes and/or modulation of RNA Polymerase II elongation rate.

    Un rôle dynamique pour les marques d’histones au sein de l’épissage alternatif EMT-dépendant

    Au cours de l’EMT, il existe un changement progressif du niveau d’inclusion de certains exons qui corrèlent avec des changements d’enrichissement de modifications d’histones spécifiques, tels que H3K36me3, H3K4me1 ou H3K27me3. De plus, l’ensemble des marques d’histones ne change pas simultanément, avec certaines marques étant modifiées dès que les premiers changements d’épissage sont observés tandis que d’autres marques ne changent que plus tard, suggérant une interaction dynamique entre ces deux niveaux de régulation. Au sein de ce projet, nous combinerons du ChIP-seq à l’échelle du génome avec des approches de biologie cellulaire et moléculaire plus traditionnelles afin d’identifier et de corréler au cours du temps les changements de chromatine avec les modifications d’épissage au cours de l’EMT. Comme preuve finale d’un rôle de ces marques d’histone dans l’épissage EMT-dépendant, nous adapterons le système CRISPR/dCas9 afin d’éditer l’épigénome de manière exon-spécifique et ainsi tester son effet sur l’épissage alternatif.

    Figure 3
    By correlating in time (T0, T1, T6, T21 days) the genome-wide changes in alternative splicing, lncRNAs expression levels and histone modification enrichment levels during the establishment and maintenance of a new EMT-specific splicing program, we will identify novel regulators of splicing that will be further studied with more mechanistic approaches.

    Le rôle des « enhancers » dans la régulation de l’épissage alternatif

    Récemment, il a été suggéré que des exons étant soumis à l’épissage alternatif interagissent physiquement avec des séquences de régulation distales grâce à la conformation tridimensionnelle de la chromatine. Cependant, une véritable démonstration d’un lien fonctionnel entre ces 2 phénomènes n’a, à ce jour, jamais été établi. Nous cherchons à adresser cette possibilité en utilisant des analyses de capture de la conformation de la chromatine (4C-seq), couplées au ChIP-seq de modifications d’histones, afin d’identifier les exons alternativement épissés interagissant avec des enhancers au cours de l’EMT. Ensuite, nous adapterons le système CRISPR/dCas9 afin de modifier l’activité de ces enhancers et observer leur effet sur l’épissage alternatif.

    Figure 4
    Recently, enhancers have been shown to physically interact with alternatively spliced exons, but with no prove of a functional link. We propose that enhancers can target to the regulated exons, chromatin regulators that by protein-protein interaction can favor the recruitment of the splicing factors to the pre-mRNA, modulating like this the final splicing outcome.
  • Parcours

    2013 : HDR à l’Université de Montpellier, France
    2013-présent : Chef de groupe à l’Institut de Génétique Humaine (IGH-CNRS), Montpellier (France)
    2007-2012 : Postdoctorat au laboratoire du Dr. Tom Misteli, Center for Cancer Research, National Cancer Institute, National Institutes of Health, Bethesda (USA)
    2003-2007 : Doctorat au laboratoire du Dr. Jorge Ferrer, Département d’ Endocrinologie, Hospital Clinic de Barcelona - IDIBAPS, Barcelona (Espagne)
    2002 : Licenciée en Biologie à l’Université de Barcelona (Espagne)

    Bourses et prix

    2017 - ANR Jeunes chercheurs (France)
    2016 - Le prix Pôle Rabelais aux Grandes Avancées en Biologie et Santé (France)
    2016 - La médaille de Bronze du CNRS (France)
    2016 - Lauréat du cercle FSER (Fondation Schlumberger pour l’Education et la Recherche - France)
    2014 - Membre du LABEX EpiGenMed (France)
    2014 - Coordinateur d’un projet INSERM Plan Cancer: Epigenetics in Cancer (France)
    2014 - Marie Curie Career Integration Grant (FP7-Europe)
    2013 - Membre du network Européen EpiGeneSys ”Research Integrating System Biology and Epigenetics” RISE1 (FP7-Europe)
    2013 - Lauréat du programme ATIP-AVENIR, CNRS/INSERM/ARC (France)
    2012 - Amorçage Jeunes Chercheurs de la Fondation pour la Recherche Médicale (FRM-France)
    2011 - Prix Center for Cancer Research top Science advances, National Institutes of Health (USA)
    2010 - Prix NCI Intramural Career Development Innovation, NIH (USA)