Translational epigenetics applied to histone variants and chromatin readers

DNA is organized via histones, the leading players in the compaction of genetic material. Technological evolution has favored the discovery of many protein variants. However, the annotation of the latter was unconventional, complicating their identification by mass spectrometry. Thus, I developed a comprehensive database, called MS_HistoneDB, dedicated to the detection of histone variants by mass spectrometry. MS_HistoneDB allows the use of murine and human samples. Also, the use of immunological tests makes it difficult to discriminate at the protein level of almost similar variants. Thus, I developed a targeted mass spectrometry analysis method to detect and quantify histone variants in a multiplex assay. This methodology has been applied in the investigation of chromatin during spermatogenesis, in mouse models, physiological or pathological mimicking male infertility.Another aspect of my work focused on proteins that bind modified forms of histones. Thus, I studied the "readers" of the BET family (Bromodomain and Extra-terminal domain). These proteins are recruited on chromatin via their bromodomains, a specific module recognizing acetylated histones. Their extra-terminal domain acts as a recruitment platform for transcriptional regulators. These proteins are conserved in the yeast Saccharomyces cerevisiae, and also in fungal pathogens responsible for invasive infections, where the only member is called Bdf1. Thus, I studied the extra-terminal domain of Bdf1 and demonstrated that it is essential for yeast survival. Then, I explored the molecular mechanisms involved. Finally, selective inhibitors are being developed in pathogenic yeast species. All of this work paves the way for the development of a new therapeutic class of antifungals.
L’ADN s’organise via les histones, les principaux acteurs dans la compaction du matériel génétique. L’évolution technologique a favorisé la découverte de nombreux variants protéique. Toutefois, l’annotation de ces derniers s’est faite de manière non conventionnelle, compliquant leur identification par spectrométrie de masse. Ainsi, j’ai développé une banque de données exhaustive, intitulée MS_HistoneDB, dédiée à la détection des variants d’histone par spectrométrie de masse. MS_HistoneDB permet l’utilisation d’échantillons murin et humain. En outre, l’utilisation de tests immunologiques permet difficilement de discriminer au niveau protéique des variants quasi-similaire. Ainsi, j’ai développé une méthode d’analyse de spectrométrie de masse ciblée pour détecter et quantifier les variants d’histones en un essai multiplexe. Cette méthodologie a été appliqué dans l’investigation de la chromatine au cours de la spermatogenèse, dans des modèles murins, physiologique ou pathologique mimant l’infertilité masculine.Un autre aspect de mon travail s’est intéressé aux protéines liant les formes modifiées des histones. Ainsi, j’ai étudié les « readers »de la famille BET (Bromodomaine et Extra-terminal domain). Ces protéines sont recrutées sur la chromatine via leurs bromodomaines, module spécifique reconnaissant les histones acétylées. Leur domaine extra terminal joue le rôle de plateforme de recrutement de régulateurs transcriptionnels. Ces protéines sont conservées chez la levure Saccharomyces cerevisiae,et également chez les pathogènes fongiques responsables d’infections invasives, où l’unique membre est appelé Bdf1. Ainsi, j’ai étudié le domaine extra-terminale de Bdf1 et démontré qu’il est essentiel à la survie des levures. Puis, j’ai exploré les mécanismes moléculaires impliqués. Enfin, des inhibiteurs sélectifs sont en cours de développement dans des espèces de levure pathogène. L’ensemble de ces travaux ouvrent la voie au développement d’une nouvelle classe thérapeutique d’antifongiques.