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1
Activation de la Transcription
1. Déstabilisation du Nucléosome
Structure Moins Rigide
2. Déplacement du Nucléosome
TATA Box Accessible
2
Activation de la Transcription
1ère Etape Activation Recrutement Des co-Facteurs
2ème Etape Liaison à l ADN et Mise en Présence
Du Nucléosome
3ème Etape Déstabilisation et Déplacement Du
Nucléosome Fixation de TBP
3
L Acétylation, Nouvelle Voie de Signalisation
Intracellulaire
Histone.Activateurs? Non Acétylé
Activateur Non Phosphorylé (Inactif)
Acétylases
Déacétylases
Kinases
Phosphatases
Histone.Activateurs? Acétylé
Activateur Phosphorylé (Actif)
4
Les Principes de Régulation de la Chromatine
Par Homologie, Découverte de nombreuses HAT chez
les mammifères
Levure Gcn5
Homme CBP p300 P/CAF SRC-1/NcoA TAFII250
5
Rôle de l Acétylation des Histones
L Acétylation nEst Probablement Pas Responsable
Du Déplacement du Nucléosome
L Acétylation Bloque la Formation des Fibres de
Chromatine (Annulation des Charges)
Nucléosome Accessible
TFIID TBP
6
Découverte des Gènes Swi/Snf
Découvert par un Screen Génétique chez la Levure
Saccharomyces Cerevisiae Recherche de Gènes
Pouvant Complémenter un Défaut Génétique
Découverte du Complexe Swi/Snf
Levure
Levure
Pas de Conjugaison
Conjugaison Dépendance Gène HO
Pas d Expression de HO
Dans les Deux cas, les Gènes Swi ou Snf Sont
Inactivés
Cell 99443
Genes Dev 132339
MCB 201899
7
Le Complexe de Remodelage Swi/Snf
Swi/Snf
Transfert du Nucléosome (trans)
Déplacement du Nucléosome (cis)
Le Déplacement du Nucléosome est un Processus qui
Dépend de l ATP
Après Fixation sur l ADN, le Complexe Hydrolyse
des Quantités Importantes dATP
8
Structure du Complexe Swi/Snf
L Activité des Complexes de Remodelage Dépend de
lATP
Les Complexes de Remodelage Sont Constituées de
l Association De Plusieurs Protéines.Dans Tous
les Cas, on Retrouve Des Protéines Capables
d Hydrolyser L ATP.
L ATP Fournit l Energie Nécessaire Au
Déplacement Du Nucléosome
9
Les Complexes de Remodelage
10
Les Histones Acétylases Les Complexes de
Remodelage
I. Histones et Nucléosomes Le Compactage de
l ADN, Structure et Assemblage des Histones Le
Nucléosome Bloque la Transcription Les Etapes de
l Activation
II. Acétylation/Déacétylation des Histones Le
Principe (Rappel) Histones Acétylases et
Lysine Les Histones Déacétylases et leurs
co-Facteurs

III. Le Complexe de Remodelage Swi/Snf Découverte
chez la Levure Fonctionnement et Importance
IV. Interactions entre Acétylation et Complexe de
Remodelage Les Modifications Possibles des
Histones Le Bromodomaine et le
Recrutement Analogie avec l Interaction Domaine
SH2-Tyrosine Un Ordre de Recrutement?
V. Les Modifications Globales de la
Chromatine Le Code des Histones La
Méthylation Vers des Territoires Nucléaires ?
11
Importance du Complexe Swi/snf
Levure Swi/Snf -/-
Quels Sont les Gènes dont lActivité Est Modifiée
par lInactivation De Swi/Snf ?
Levure Swi/Snf /
Comparaison Des Cartes Swi/Snf / Swi/Snf -/-
Gènes Exprimés Chez la Levure
6 des Gènes Sont Contrôlés par Swi/Snf chez la
Levure
12
Le Complexe de Remodelage Swi/Snf
Levure
Inactivation De Swi/Snf
Swi/Snf -/-
Swi/Snf /
1. L inactivation de Swi/Snf touche 6 des gènes
de la levure 2. Chez Swi/Snf -/-, Certains Gènes
sont plus Actifs, d autres ne Fonctionnent plus
13
Les Complexes de Remodelage
Activation ou Répression
14
Activation de la Transcription
1. Déstabilisation du Nucléosome
2. Déplacement du Nucléosome
HAT
Facteur De Transcription Activé
?
Activation
FT
Swi/Snf
Un Facteur de Transcription Activé Doit Mettre en
Place des Contacts Avec des co-Facteurs qui Vont
Déstabiliser (Acétylation) puis Déplacer le
Nucléosome
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Les Histones Acétylases Les Complexes de
Remodelage
I. Histones et Nucléosomes Le Compactage de
l ADN, Structure et Assemblage des Histones Le
Nucléosome Bloque la Transcription Les Etapes de
l Activation
II. Acétylation/Déacétylation des Histones Le
Principe (Rappel) Histones Acétylases et
Lysine Les Histones Déacétylases et leurs
co-Facteurs

III. Le Complexe de Remodelage Swi/Snf Découverte
chez la Levure Fonctionnement et Importance
IV. Interactions entre Acétylation et Complexe de
Remodelage Les Modifications Possibles des
Histones Le Bromodomaine et le
Recrutement Analogie avec l Interaction Domaine
SH2-Tyrosine Un Ordre de Recrutement?
V. Les Modifications Globales de la
Chromatine Le Code des Histones La
Méthylation Vers des Territoires Nucléaires ?
16
La Partie N-Terminale des Histones
La Partie NH2 Terminale Des Histones H3 et H4
nEst pas Compactée et Est Accessible À
l Extérieur du Nucléosome
Accès?
Le Déplacement du Nucléosome Ne sEffectue pas
par Acétylation des Lysines N-terminales de H3 et
H4
17
Les Sites dAcétylation
Des Sites dAcétylation sont Présents de Manière
Conservée Dans la Partie N-Terminale des Histones
Ces Parties N-Terminales Sont les Seules
Parties Accessibles des Histones
18
Découverte du Bromodomaine
Le Bromodomaine Permet La Fixation sur la Partie
Acétylée des Histones
Toute Protéine Possédant un Bromodomaine Peut
Théoriquement Interagir avec des Lysines Acétylées
19
Existe t il Un Ordre de Recrutement ?
La Plupart des ATPases Contiennent un
Bromodomaine, Domaine d Interaction avec
les Lysines Acétylées
Est-ce que l Acétylation Des Histones Permet Le
Recrutement des Complexes de Remodelage ?
20
Recrutement des co-Activateurs Importance du
Bromodomaine
Activation
Acétylation
Acétylation
Régulateur (Swi/Snf)
L Acétylation Permet le Recrutement De
co-Activateurs qui se Fixent sur Les Lysines
Acétylées
21
Les Principales Modifications des Histones
Recrutement D un co-Facteur Capable dAcétyler
les Histones
1
L Acétylation Crée des Points D Ancrage pour un
Deuxième Co-Facteur
Pas d Acétylation Pas de Reconnaissance Pas
d Interactions Possibles
22
Le Code des Histones
Sur La Partie NH2 Terminale de H3 et H4, Il
Existe des Sites dAcétylation, de
Phosphorylation Et de Méthylation Très Rapprochés
La Partie NH2 Terminale Des Histones H3 et
H4 nEst pas Compactée et Est Accessible À
l Extérieur du Nucléosome
Trois Modifications des Histones Permettent la
Déstabilisation du Nucléosome
23
Recrutement des co-Activateurs Importance Des
Modifications
Activation
Modification
Modification
Régulateur
Les Modifications Post-Traductionnelles des
Histones Permettent le Recrutement De
co-Activateurs qui se Fixent sur les Séquences
Modifiées
24
Les Modules dInteraction Protéiques
Les Domaines SH2
Les Domaines Src-homology 2 (SH2) sont des
Modules de 100 acides aminés qui fixent des
peptides contenant des tyrosines phosphorylées.
Les Domaines PH
Les domaines PH, Pleckstrin-homology (PH), sont
trouvés sur les régulateurs qui sassocient avec
les membranes. Certains permettent une
interaction forte avec des phosphoinositides
spécifiques comme PI-3, 4-P2 or PI-3,4,5-P3.
25
Les Modules dInteraction Protéiques
Les Bromodomaines
Dune Taille approximative de 110 acides aminés,
le bromodomaine est situé sur les protéines
associées à la chromatine. Ce domaine permet
linteraction avec des lysines acétylées.
Les Chromodomaines
Le chromodomaine est situé sur les protéines
associées à la chromatine. Ce domaine permet
linteraction avec des lysines méthylées.
Fonctions Transcriptionnelles
26
(No Transcript)
27
Le BromoDomaine, Domaine d Interaction avec Les
Lysines Acétylées
28
Récepteurs Membranaires et Histones
Analogie de Fonctionnement entre la Partie
N-Terminale Des Histones et la Partie
IntraCellulaire des Récepteurs
Recrutement Sur les Histones Modifiées
Recrutement Sur les Tyrosines Phosphorylées
Bernstein BE Cell 2002 111 (6) 771-778
29
Rôles Combinés des Complexes dAcétylation Et de
Remodelage
1ère Hypothèse L Acétylation Recrute Les
Complexes de Remodelage Les Bromodomaines
Contenus dans Swi/snf Interagissent Avec les
Lysines Acétylées
Pol II
30
Rôles Combinés des Complexes dAcétylation Et de
Remodelage
2ème Hypothèse Les Complexes de Remodelage
Participent à la Formation des Enhanceosomes
31
Rôles Combinés des Complexes dAcétylation Et de
Remodelage
2ème Hypothèse Les Complexes de Remodelage
Participent à la Formation des Enhanceosomes
Swi/Snf
Le Site de Fixation de A1 Est Accessible
A1 Se Fixe sur l ADN
A1 Recrute Le Complexe de Remodelage
ATP
ADPPi
Swi/Snf
Swi/Snf Modifie la Chromatine Au Niveau du Site
de Fixation de A2
A2 se Fixe sur l ADN Coopérativité avec
A1 Transcription Active
32
Les Histones Acétylases Les Complexes de
Remodelage
I. Histones et Nucléosomes Le Compactage de
l ADN, Structure et Assemblage des Histones Le
Nucléosome Bloque la Transcription Les Etapes de
l Activation
II. Acétylation/Déacétylation des Histones Le
Principe (Rappel) Histones Acétylases et
Lysine Les Histones Déacétylases et leurs
co-Facteurs

III. Le Complexe de Remodelage Swi/Snf Découverte
chez la Levure Fonctionnement et Importance
IV. Interactions entre Acétylation et Complexe de
Remodelage Les Modifications Possibles des
Histones Le Bromodomaine et le
Recrutement Analogie avec l Interaction Domaine
SH2-Tyrosine Un Ordre de Recrutement?
V. Les Modifications Globales de la
Chromatine Le Code des Histones La
Méthylation Vers des Territoires Nucléaires ?
33
Le Code des Histones
Sur La Partie NH2 Terminale de H3 et H4, Il
Existe des Sites d Acétylation, de
Phosphorylation Et de Méthylation Très Rapprochés
Chaque Modification Entraîne un Recrutement de
co-Activateurs Différents Bromodomaine
Acétylation, Chromodomaine Méthylation
34
Le Code des Histones
Hypothèse Chaque Gène Porterait une
 Etiquette  DHistones Modifiables dUne
Manière Unique et Caractéristique du Gène
Facteurs de Transcription
?
?
?
?
?
?
?
?
Gène Différenciation
Gène Prolifération
Gène Apoptose
Gène Prolifération
Gène Différenciation
Etc..
Gène Apoptose
Etc..
Nature. 2000 403(6765)41-5
35
Le Code des Histones
L Acétylation de la Lysine 14 sur H3 est un
Témoin d Activation
Elle est Régulée Positivement par la
Phosphorylation de la Sérine 10
Elle est Régulée Négativement par la Méthylation
de la Lysine 9 (méthylation lysine 9 répression)
36
Le Code des Histones
Sur La Partie NH2 Terminale de H3 et H4, Il
Existe des Sites d Acétylation, de
Phosphorylation Et de Méthylation Très Rapprochés
Chaque Modification Entraîne un Recrutement de
co-Activateurs Différents Bromodomaine
Acétylation, Chromodomaine Méthylation
37
La Méthylation de la Lysine K4, Histone H3 comme
Marque d Activation
Gel Polyacrylamide Western Blot
Set1
H3

Incubation
La Méthylase Set1 (Levure) Transfère 2 ou 3
Groupements Méthyl sur la Lysine 4 de lHistone
H3
Kouzarides T. 2002 Nature 419, 407-411
38
La Méthylation de la Lysine K4, Histone H3 comme
Marque d Activation
Set1 /
Analyse Du Profil d Activation Génique
480 Gènes Inhibés
Set1 -/-
La Méthylase Set1 (Levure) est Un Activateur de
la Transcription
Kouzarides T. 2002 Nature 419, 407-411
39
La Méthylation de la Lysine K34, Histone H3
comme Marque d Activation
La TriMéthylation De la Lysine 4 de l Histone
H3 Serait un Marqueur De l Activation des Gènes
Kouzarides T. 2002 Nature 419, 407-411
40
La Méthylation des Histones Comme Marque
Transcriptionnelle
Les Histones Sont Méthylées sur des Lysines ou
Arginines Méthylation H3 Lysine 9
Répression TriMéthylation H3 Lysine 4 Activation
Méthylases
Déméthylases
Acétylases
DéAcétylases
Kouzarides T. 2005 Nature 436, 1103-1106
41
La Méthylation des Histones Comme Marque
Transcriptionnelle
Il Existe Plusieurs Marques de Méthylation sur
les Histones
Activation
Recrutement De Cofacteurs
Répression
Kouzarides T. 2005 Nature 436, 1103-1106
42
La Méthylation des Histones Comme Marque Des
Cassures de l ADN
Irradiation
Cassures de l ADN
Méthylation H3 Lysine 79
Réparation Arrêt du Cycle
Les Cassures de l ADN Se Traduisent par le
Recrutement De p53BP1 sur la Lysine 79 de H3
Halazonetis TD. 2004 Nature 432, 406-411
43
La Méthylation des Histones Comme Marque
Transcriptionnelle
La Protéine HP1 est Récrutée après Méthylation de
la Lysine 9
Kouzarides T. 2005 Nature 436, 1103-1106
44
Le Code des Histones
L Acétylation de la Lysine 14 sur H3 est un
Témoin d Activation
Elle est Régulée Négativement par la Méthylation
de la Lysine 9 (méthylation lysine 9 répression)
45
Méthylation des Histones Et Protéines HP1
Incubation
Synthèse Peptides H3 Méthylés Lys 9 ou
4 (Membrane)
Gel d Acrylamide Exposition
HP1
La Protéine HP1 est Recrutée Sur la Lysine 9
Méthylée de H3
Kouzarides T. 2001 Nature 410, 120-124
Jenuwein T. 2001 Nature 410, 116-120
46
Récepteurs Membranaires et Histones
Analogie de Fonctionnement entre la Partie
N-Terminale Des Histones et la Partie
IntraCellulaire des Récepteurs
Recrutement Sur les Tyrosines Phosphorylées
Recrutement Sur les Histones Modifiées
Bernstein BE Cell 2002 111 (6) 771-778
47
HP1 Comme Plateforme de Recrutement
HP1 Recrute sur H3-Lys9 . Des Histones
Déacétylases . Une Méthylase SUV39
HDAC
Diffusion Du Signal
Zone De Transcription Réprimée
Zone De Transcription Active
Kouzarides T. 2001 Nature 410, 120-124
48
Diffusion du Signal de Répression
Déacétylation Méthylation
Zones de Transcription Active
SUV
HDAC
Pol
Pol
HP1
Signal de Répression Méthylation Lysine
9 Histone H3
Inactif
Actif
Actif
SUV
HDAC
SUV
HDAC
SUV
HDAC
Diffusion
HP1
HP1
HP1
Inactif
Inactif
Inactif
49
HP1 Comme Plateforme de Recrutement
DNMT
Méthylation des Cytosines
SUV
HDAC
HP1
Inactif
Histone H3 Méthylé sur la Lysine 9
Cytosine Méthylé
HP1 Recrute sur H3-Lys9 . Des Histones
Déacétylases . Une Méthylase des Histones SUV39 .
DNMT, Méthylase Spécifique des Cytosines
50
La Méthylation de l ADN Comme Inhibition De
l Activité des Gènes
Seuls l Adénine et la Cytosine Peuvent Etre
Méthylés
Activité
Activité -
Lorsqu un Gène est Méthylé, Son Activité Diminue
Fortement
Current Biology 1995, Vol5 1013-1016
51
Importance des Modifications De la Chromatine
La Méthylation de l ADN Joue un Rôle Essentiel
dans lEmbryogenèse
Embryogenèse
Expression de Gènes Spécifiques
Blocage  Définitif  de l Expression
52
La Déacétylation Joue un Rôle Essentiel au Cours
du Développement
Expression de Gènes Spécifiques
Embryogenèse
 Gene Silencing 
Histones Déacétylases
Méthylation
Méthylation
Ilots C-G
Ilots C-G
Ilots C-G
Gènes de l Embryogénese
A priori, la Méthylation est un Processus
Définitif
EMBO J, 1998, 174905
53
Les Cytosines Méthylées Comme Plateforme de
Recrutement
Complexe Répresseur
MeCP2 Se Fixe sur les Cytosines Méthylées et
Recrute des HDACs
54
Diffusion du Signal de Répression
Déacétylation Méthylation
Zones de Transcription Active
SUV
HDAC
Pol
Pol
HP1
Signal de Répression Méthylation Lysine
9 Histone H3
Inactif
Actif
Actif
SUV
HDAC
SUV
HDAC
SUV
HDAC
Diffusion
HP1
HP1
HP1
Inactif
Inactif
Inactif
55
Coopération entre Deux Types de Méthylation
Déacétylation Méthylation
DNMT
Zones de Transcription Active
SUV
HDAC
SUV
HDAC
HP1
HP1
Signal de Répression Méthylation Lysine
9 Histone H3
Inactif
SUV
HDAC
MecP2
HDAC
Diffusion
HP1
Histone H3 Méthylé sur la Lysine 9
Cytosine Méthylé
Inactif
Inactif
56
Structure de la Chromatine
La Modification des Histones Définit Des
Territoires Nucléaires
L Euchromatine est un Zone Active, Non
Compacte Faible Méthylation de H3 Lysine
9 Absence de HP1
L Hétérochromatine est un Zone
Inactive, Compacte Forte Méthylation de H3 Lysine
9 Présence de HP1
57
Modifications Globales de la Chromatine
Cell 2005 120 (2)169-181
58
Modifications Globales de la Chromatine
Cell 2005 120 (2)169-181
59
Modifications Globales de la Chromatine
Cell 2005 120 (2)169-181
60
Modifications Globales de la Chromatine
Cell 2005 120 (2)169-181
61
Des Territoires Nucléaires ?
62
Des Territoires Nucléaires ?
63
Des Territoires Nucléaires ?
Localisation dun Locus Des Immunoglobulines .
Dans les Lymphocytes B
. Dans les Lymphocytes T
Périphérie Nucléaire Zone de Répression ?
Science, 2002, Vol 296, 5565, 158-162
64
Des Territoires Nucléaires ?
IL6 (mn)
STAT3 est Relocalisé Après Activation Dans des
Corps Nucléaires
65
Des Territoires Nucléaires ?
STAT3 est Relocalisé Dans des Corps Nucléaires
Contenant Egalement CBP
66
(No Transcript)
67
Le Code des Histones
Hypothèse Chaque Gène Porterait une
 Etiquette  DHistones Modifiables dUne
Manière Unique et Caractéristique du Gène
Facteurs de Transcription
?
?
?
?
?
?
?
?
Gènes Prolifération
Gènes Nécessaires à La Division
Gène Prolifération
Gène Différenciation
Gène Apoptose
Etc..
Marquage dun Territoire de Plusieurs Milliers de
Kb À Activer Dans son Ensemble
68
Contrôle de la Transcription L Opéron Lactose
Enzymes De Dégradation Du Lactose
L Opéron Contient l Ensemble des Séquences
Régulatrices et Gènes
Organisation Génomique