Spécificité de liaison et de répression de la « Methyl-CpG-Binding Domain protein 2 » (MBD2) : identification de gènes cibles impliqués dans les cancers, The Methyl-CpG-Binding Domain Protein 2 (MBD2) : a specific interpret of methylated loci in cancer cells

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Sous la direction de Robert Dante
Thèse soutenue le 15 décembre 2009: Lyon 1
De nombreux gènes suppresseurs de tumeurs sont inactivés par hyperméthylation dans les cancers. Cette inactivation serait en partie initiée par la protéine, MBD2 (Methyl-CpG-Binding Domain protein 2). Cette protéine recrute au niveau de séquences méthylées des complexes enzymatiques capables de modifier la structure chromatinienne et crée ainsi des régions fonctionnellement inactives. Dès lors, ce répresseur apparaît être une cible potentielle pour combattre le cancer. Dans cette perspective, rechercher les cibles de MBD2 et comprendre sa capacité à contrôler l’expression génique semblent cruciales. Au cours de deux études gènes candidats, nous avons pu démontrer (i) une réelle spécificité de cible du répresseur méthylationdépendant MBD2 pour les loci hTERT et pS2/TFF1 ; et (ii) un nouveau rôle de la protéine MBD2 en tant que modulateur de l’expression génique. De plus, les actions antagonistes entre le répresseur MBD2 et le trans-activateur naturel du gène pS2, le récepteur aux oestrogènes α, ont été explorées. Puis, l’analyse globale des profils de distribution de MBD2, de la méthylation de l’ADN, ainsi que de l’ARN polymérase II, sur puce promoteur a montré que MBD2 possède toutes les caractéristiques d’un répresseur trancriptionnel méthylation-dépendant. En effet, 74% des promoteurs fixés par MBD2 sont méthylés et cette liaison est associée dans 65% des cas à une répression transcriptionnelle.
-Méthylation de l’ADN
-MBD2
-Répression transcriptionnelle
-Cancer
-ChIP-on-chip
In the past few years, several clinical trials have shown that targeting DNA methylation machinery might be of interest in cancer therapy to restore tumor suppressor genes expression and inhibit tumor growth. The Methyl-CpG-Binding Domain protein 2 (MBD2) is an important constituent of the DNA methylation machinery since this protein is directly involved in the mediation of the epigenetic signal. Moreover, MBD2 seems to show some gene specificity, its inhibition reactivate a limited number of genes. Taken together these data suggest that MBD2 represents potential new target in cancer therapy and, therefore, new insights on MBD2 specificities are, in this context, of importance. To this end, we have developed two different approaches: a candidate genes analysis and a genome-wide analysis, using ChIP-on-chip method, in order to map MBD2 binding sites. The candidate gene approaches are strongly in favour of the “one gene – one MBD” hypothesis, at least for the genes analyzed. Indeed, our results indicate that MBD2 is specifically and directly involved in the transcriptional repression of hTERT and pS2/TFF1 genes. Furthermore, a new role of MBD2 in the fine-scale modulation of these genes was demonstrated, and the antagonist actions between MBD2 and the natural trans-activator of pS2 gene, the estrogen α, were explored. Genome wide distribution of MBD2 binding sites, DNA Methylation profiles, and silencing potential, showed that the MBD2 is a real methylation-dependant transcriptional repressor: 74% of the MBD2 binding promoters are methylated and 65% silenced.
-DNA methylation
-MBD2
-Transcriptional repression
-Cancer
-ChIP-on-chip
Source: http://www.theses.fr/2009LYO10270/document
Publié le : samedi 29 octobre 2011
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N° d’ordre : 270 - 2009 Année 2009
THÈSE
présentée
devant l’UNIVERSITÉ CLAUDE BERNARD - LYON 1
pour l’obtention
du DIPLOME DE DOCTORAT
(Arrêté du 7 aout 2006)
présentée et soutenue publiquement le 15 décembre 2009
par
Mme Amandine CHATAGNON (née MASQUELET)
Spécificité de liaison et de répression de la
« Methyl-CpG-Binding Domain protein 2 » (MBD2) :
Identification de gènes cibles impliqués dans les cancers
Directeur de thèse : Dr Robert DANTE
JURY : Mr Alain Puisieux Président
Mme Marie-Christine Rio Rapporteur
Mr Pierre-Antoine Défossez
Mr Gérard Benoît Examinateur Michael Weber Exam
Mr Robert Dante Directeur de thèse
tel-00603777, version 1 - 27 Jun 2011tel-00603777, version 1 - 27 Jun 2011N° d’ordre : 270 - 2009 Année 2009
THÈSE
présentée
devant l’UNIVERSITÉ CLAUDE BERNARD - LYON 1
pour l’obtention
du DIPLOME DE DOCTORAT
(Arrêté du 7 aout 2006)
présentée et soutenue publiquement le 15 décembre 2009
par
Mme Amandine CHATAGNON (née MASQUELET)
Spécificité de liaison et de répression de la
« Methyl-CpG-Binding Domain protein 2 » (MBD2) :
Identification de gènes cibles impliqués dans les cancers
Directeur de thèse : Dr Robert DANTE
JURY : Mr Alain Puisieux Président
Mme Marie-Christine Rio Rapporteur
Mr Pierre-Antoine Défossez
Mr Gérard Benoît Examinateur Michael Weber Exam
Mr Robert Dante Directeur de thèse
tel-00603777, version 1 - 27 Jun 2011tel-00603777, version 1 - 27 Jun 2011UNIVERSITE CLAUDE BERNARD - LYON 1
Président de l’Université M. le Professeur L. Collet
M. le Professeur J-F. Mornex
Vice-président du Conseil Scientifique
M. le Professeur G. Annat
Vice-président du Conseil d’Administration
M. le Professeur D. Simon
Vice-président du Conseil des Etudes et de la Vie Universitaire
M. G. Gay
Secrétaire Général
COMPOSANTES SANTE
Faculté de Médecine Lyon Est – Claude Bernard Directeur : M. le Professeur J. Etienne on Sud – Charles Mérieux .r F-N. Gilly
UFR d’Odontologie Directeur : M. le Professeur D. Bourgeois
Institut des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques .r F. Locher
Institut des Sciences et Techniques de Réadaptation Directeur : M. le Professeur Y. Matillon
Département de Formation et Centre de Recherche en Biologie Humaine .r P. Farge
COMPOSANTES SCIENCES ET TECHNOLOGIE
Faculté des Sciences et Technologies Directeur : M. Le Professeur F. Gieres
UFR Sciences et Techniques des Activités Physiques et Sportives . C. Collignon
Observatoire de Lyon Directeur : M. B. Guiderdoni
Institut des Sciences et des Techniques de l’Ingénieur de Lyon . le Professeur J. Lieto
Institut Universitaire de Technologie A Directeur : M.r C. Coulet rsitaire de Technologie B . le Professeur R. Lamartine
Institut de Science Financière et d'Assurance Directeur : M.r J-C. Augros
Institut Universitaire de Formation des Maîtres R. Bernard
tel-00603777, version 1 - 27 Jun 2011tel-00603777, version 1 - 27 Jun 2011___________________________________________________________________________
RÉSUMÉ
De nombreux gènes suppresseurs de tumeurs sont inactivés par hyperméthylation dans les
cancers. Cette inactivation serait en partie initiée par la protéine, MBD2 (Methyl-CpG-Binding
Domain protein 2). Cette protéine recrute au niveau de séquences méthylées des complexes
enzymatiques capables de modifier la structure chromatinienne et crée ainsi des régions
fonctionnellement inactives. Dès lors, ce répresseur apparaît être une cible potentielle pour
combattre le cancer. Dans cette perspective, rechercher les cibles de MBD2 et comprendre sa
capacité à contrôler l’expression génique semblent cruciales. Au cours de deux études gènes
candidats, nous avons pu démontrer (i) une réelle spécificité de cible du répresseur méthylation-
dépendant MBD2 pour les loci hTERT et pS2/TFF1 ; et (ii) un nouveau rôle de la protéine MBD2
en tant que modulateur de l’expression génique. De plus, les actions antagonistes entre le répresseur
MBD2 et le trans-activateur naturel du gène pS2, le récepteur aux œstrogènes été explorées.
Puis, l’analyse globale des profils de distribution de MBD2, de la méthylation de l’ADN, ainsi que
de l’ARN polymérase II, sur puce promoteur a montré que MBD2 possède toutes les
caractéristiques d’un répresseur trancriptionnel méthylation-dépendant. En effet, 74% des
promoteurs fixés par MBD2 sont méthylés et cette liaison est associée dans 65% des cas à une
répression transcriptionnelle.
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The Methyl-CpG-Binding Domain Protein 2 (MBD2),
a specific interpret of methylated loci in cancer cells
ABSTRACT
In the past few years, several clinical trials have shown that targeting DNA methylation
machinery might be of interest in cancer therapy to restore tumor suppressor genes expression and
inhibit tumor growth. The Methyl-CpG-Binding Domain protein 2 (MBD2) is an important
constituent of the DNA methylation machinery since this protein is directly involved in the
mediation of the epigenetic signal. Moreover, MBD2 seems to show some gene specificity, its
inhibition reactivate a limited number of genes. Taken together these data suggest that MBD2
represents potential new target in cancer therapy and, therefore, new insights on MBD2 specificities
are, in this context, of importance. To this end, we have developed two different approaches: a
candidate genes analysis and a genome-wide analysis, using ChIP-on-chip method, in order to map
MBD2 binding sites. The candidate gene approaches are strongly in favour of the “one gene - one
MBD” hypothesis, at least for the genes analyzed. Indeed, our results indicate that MBD2 is
specifically and directly involved in the transcriptional repression of hTERT and pS2/TFF1 genes.
Furthermore, a new role of MBD2 in the fine-scale modulation of these genes was demonstrated,
and the antagonist actions between MBD2 and the natural trans-activator of pS2 gene, the estrogen
UHFHSWRU . HUH Z explored. Genome wide distribution of MBD2 binding sites, DNA Methylation
profiles, and silencing potential, showed that the MBD2 is a real methylation-dependant
transcriptional repressor: 74% of the MBD2 binding promoters are methylated and 65% silenced.
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DISCIPLINE : Epigénétique et cancer
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MOTS-CLÈS : Méthylation de l’ADN, MBD2, répression transcriptionnelle, cancer, ChIP-on-chip
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INTITULÉ ET ADRESSE DU LABORATOIRE :
Laboratoire d’Oncogenèse et Progression Tumorale - Unité Mixte INSERM 590
Centre Léon Bérard - 28 rue Laennec - 69373 Lyon Cedex 08 FRANCE
tel-00603777, version 1 - 27 Jun 2011
RQW .tel-00603777, version 1 - 27 Jun 2011A ma famille,
A mes amis et
A mes deux amours, Capucine et Paul.
Ce fut long, 10 ans, mais me voilà enfin arrivée au bout de mes études.
Je vous dédie cet événement marquant de ma vie.
tel-00603777, version 1 - 27 Jun 2011tel-00603777, version 1 - 27 Jun 2011

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