Roles of H3 histone variants, H3.2 and H3.3, during the development of a vertebrate organism, Xenopus laevis
Etude des variants de l'histoire H3 : H3.2 et H3.3, au cours du développement embryonnaire d'un vertébré, Xenopus laevis
Résumé
Proper packaging of eukaryotic genomic DNA into chromatin is important for proper DNA compaction and gene expression regulation. The nucleosome core particle comprises a histone octamer wrapped DNA, and can be modulated by the incoporation of distinct histone variants. Concerning H3, the replicative histone variants H3.1 and H3.2 contribute to the histone supply needed during DNA replication, while the histone variant H3.3 is incorporated throughout the cell cycle. Interestingly, the literature highlights a link between H3.3 and transcription. Moreover, the incorporation of H3.3 depends on a specific assembly pathway that involves the histone chaperone HIRA. The aim of my research project was to determine whether H3.3 and its incorporation via HIRA had specific roles. The context of embryonic development was an ideal situation giving that it requires the fine control of genes expression. The use of the vertebrate Xenopus laevis, which unlike mammals has only one replicative H3 variant: H3.2, allowed me to assess the specific function of H3.2 and H3.3 during development. I showed that despite their similarity these two histone variants are not interchangeable. Remarkably, downregulation of H3.3 expression in embryos or interference with its assembly pathway via HIRA leads to major developmental defects at gastrulation. This phenotype is accompanied by expression defects of mesodermal genes, including the marker Xbra. Moreover, these embryos show overall defects in their chromatin organization. Taken together, these data highlight the importance of H3.3 incorporation into chromatin during a key developmental transition, gastrulation
L'organisation en chromatine permet de compacter l'ADN génomique et de réguler finement l'expression du génome. La particule cœur du nucléosome, composée d'un octamère de protéines histones autour desquelles s'enroule l'ADN, peut être modulée par l'incorporation de variants d'histones. Pour l'histone H3, les variants réplicatifs H3.1 et H3.2 permettent une incorporation lors de la réplication de l'ADN, tandis que le variant H3.3 est incorporé tout au long du cycle cellulaire. Les données dans la littérature établissent un lien entre H3.3 et la transcription. L'incorporation d'H3.3 dépend d'une voie d'assemblage faisant intervenir le chaperon HIRA. Mon projet de recherche visait à déterminer si H3.3 et son incorporation via HIRA possédaient un rôle spécifique. Le développement embryonnaire via une régulation fine de l'expression des gènes représentait une situation idéale pour aborder ces questions. L'utilisation du vertébré Xenopus laevis qui ne possède qu'un variant H3 réplicatif : H3.2, m'a permis d'évaluer la fonction de ces variants au cours du développement. J'ai pu montrer que, malgré leur similarité, les variants H3.2 et H3.3 ne sont pas interchangeables. Une altération d'expression d'H3.3 ou l'interférence dans sa voie d'assemblage via son chaperon HIRA conduisent à des défauts majeurs à la gastrulation. Ce phénotype s'accompagne d'un défaut d'expression de gènes mésodermiques, dont le marqueur Xbra. Une désorganisation globale de la chromatine est également observée chez ces embryons. Ces données mettent en lumière l'importance de l'incorporation du variant d'histone H3.3 dans la chromatine au cours d'une étape clé du développement embryonnaire, la gastrulation