Etude de l'asynchronisme de réplication du génome humain

Abstract

This study focused on the asynchrony of replication of the human genome. The first objective was to understand the role of the DNA replication timing in epigenetic regulation mechanisms. Its second objective was to highlight new regions of the human genome subject to parental genomic imprinting. In a first part, the use of very short pulses of 5-Bromo-2'-deoxyuridine and an anti-BrdU fluorescent antibody revealed, in the human genome, different homologous chromosomal regions replicating asynchronously. In a second part, the region 15q11-q13, known to be subject to genomic imprinting was considered as a study model and allowed us to validate the method used. The third part focused on the asynchrony of chromosome 14, known to contain imprinted loci that have not yet been localized. We were thus able to highlight three chromosomal regions presenting a specific replication asynchrony of “late maternal/early paternal” type and putting forward the hypothesis of the existence of a “predisposition” of the maternal chromosome 14 to replicate later than chromosome 14 of paternal origin. In conclusion, this study highlights the importance of the timing of human genome replication and chromatin structure in epigenetic regulatory mechanisms. It suggests that loci subject to parental genomic imprinting on chromosome 14 could be located in the 14q31 region.

Η παρούσα εργασία επικεντρώθηκε στον ασυγχρονισμό της αντιγραφής του ανθρώπινου γονιδιώματος. Ο πρώτος στόχος της μελέτης ήταν να συμβαλλει στην κατανόηση του ρόλου του χρόνου αντιγραφής του DNA στους μηχανισμούς επιγενετικής ρύθμισης. Ο δεύτερος στόχος της ήταν η ανάδειξη νέων περιοχών του ανθρώπινου γονιδιώματος που υπόκεινται σε γονιδιακή αποτύπωση (parental genomic imprinting). Κατά το πρώτο μέρος της μελέτης, η χρήση πολύ σύντομων ενσωματώσεων (pulses) 5-Βρωμο-2'-δεοξυουριδίνης και ενός φθορίζοντος αντισώματος αντι-BrdU ανέδειξε στο ανθρώπινο γονιδίωμα, πολυάριθμες ομόλογες χρωμοσωμικές περιοχές που αντιγράφονται ασύγχρονα. Σε ένα δεύτερο μέρος, η περιοχή 15q11-q13 που υπόκειται σε μηχανισμό γενετικής αποτύπωσηςμ θεωρήθηκε ως μοντέλο μελέτης και μας επέτρεψε να επικυρώσουμε τη μέθοδο που χρησιμοποιήθηκε. Το τρίτο μέρος επικεντρώθηκε στον ασυγχρονισμό του χρωμοσώματος 14, που είναι γνωστό ότι περιέχει «εντυπωμένους» χρωμοσωματικούς τόπους που δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί. Έτσι μπορέσαμε να επισημάνουμε τρεις χρωμοσωμικές περιοχές που παρουσιάζουν ασύγχρονο αντιγραφή του τύπου «όψιμη μητρική/πρώιμη πατρική» και να υποθέσουμε την ύπαρξη «προδιάθεσης» του μητρικού χρωμοσώματος 14 να αναδιπλασιάζεται αργότερα από το χρωμόσωμα 14 πατρικής προέλευσης. Συμπερασματικά, αυτή η μελέτη υπογραμμίζει τη σημασία της χρονολογίας της αντιγραφής του ανθρώπινου γονιδιώματος και της δομής της χρωματίνης στους επιγενετικούς ρυθμιστικούς μηχανισμούς. Υποδηλώνει επίσης ότι οι τόποι που υπόκεινται σε γονιδιακή αποτύπωση στο χρωμόσωμα 14 θα μπορούσαν να βρίσκονται στην περιοχή 14q31.

Ce travail de thèse a porté sur l’asynchronisme de réplication du génome humain. Une telle étude avait comme premier objectif de nous aider à comprendre le rôle de la chronologie de réplication de l’ADN dans les mécanismes de régulation épigénétique. Elle avait comme deuxième objectif de mettre en évidence de nouvelles régions du génome humain soumises à l’empreinte génomique parentale. Dans une première partie, l’utilisation de pulses très courts de 5-Bromo-2’-déoxyuridine et d’un anticorps anti-BrdUfluorescent a révélé, dans le génome humain, de nombreuses régions chromosomiques homologues se répliquant de manière asynchrone. Dans une deuxième partie, la région soumise l’empreinte 15q11-q13, a été considérée comme modèle d’étude et nous a permis de valider la méthode utilisée. La troisième partie a porté sur l’asynchronisme du chromosome 14, connu pour contenir des loci soumis à l’empreinte, non encore localisées. Nous avons pu ainsi mettre en évidence trois régions chromosomiques présentant un asynchronisme de réplication spécifique de type «maternelle tardive/paternelle précoce» et émettre l’hypothèse de l’existence d’une «prédisposition» du chromosome 14 maternel à se répliquer plus tardivement que le chromosome 14 d’origine paternelle. En conclusion, cette étude souligne l’importance de la chronologie de la réplication du génome humain et de la structure de la chromatine dans les mécanismes de régulation épigénétique. Elle suggère ainsi que des loci soumis à l’empreinte génomique parentale sur le chromosome 14 pourraient se localiser dans la région 14q31.