06 - Régulation des gènes du développement embryonnaire ; séquences « enhancer » : Évolution des séquences de régulation
Denis DubouleCollège de FranceÉvolution du développement et des génomesAnnée 2024-202506 - Régulation des gènes du développement embryonnaire ; séquences « enhancer » : Évolution des séquences de régulationRésuméDifférents mécanismes conduisant au rapprochement des enhancers de leurs gènes cibles. Dépendance et non-dépendance à CTCF. Pathologies induites par des causes impliquant des enhancers (enhanceropathies) et fonction des éléments transposables dans l'évolution des régulations génétiques.Dans cette sixième et dernière leçon, différents mécanismes permettant de rapprocher des séquences régulatrices de leurs gènes cibles sont discutés. Alors que certains de ces mécanismes dépendent de la présence de CTCF, d'autres en sont indépendants.Ensuite, la discussion porte sur les enhanceropathies, i.e., les pathologies dérivant de problèmes liés aux séquences régulatrices et non aux gènes eux-mêmes. Des exemples sont montrés, qui illustrent différentes catégories de telles pathologies, de l'absence pure et simple d'un enhancer à des remaniements complexes du génome qui affectent les contacts entre enhancers et promoteurs. Le cours se termine sur un bref aperçu de l'importance critique des éléments transposables dans l'évolution des régulations.
--------
1:22:50
05 - Régulation des gènes du développement embryonnaire ; séquences « enhancer » : Logique et grammaire des séquences « enhancer »
Denis DubouleCollège de FranceÉvolution du développement et des génomesAnnée 2024-202505 - Régulation des gènes du développement embryonnaire ; séquences « enhancer » : Logique et grammaire des séquences « enhancer »RésuméTypes de paysages de régulations. Analyse des architectures chromatiniennes au niveau de la cellule unique par microscopie à super résolution.Dans cette cinquième leçon, différents types d'organisation topologiques d'enhancers sont décrits, en particulier ceux permettant une expression pleïotropique du gène cible. Comment différents enhancers disposés dans le même domaine chromatinien peuvent être mobilisés dans des combinaisons différentes, avec des spécificités spatio-temporelles distinctes ?Ensuite la question de l'analyse des architectures chromatiniennes au niveau de la cellule unique est posée, puisque les analyses courantes traitent d'un ensemble de cellules et donnent donc une représentation combinée d'un ensemble de possibilités, exclusives les unes des autres pour un allèle donné. Une étude est présentée qui utilise la microscopie à super résolution (STORM) pour établir le nombre de configurations possibles et leurs représentativités au locus du gène Sonic hedgehog (Shh).
--------
1:37:42
04 - Régulation des gènes du développement embryonnaire ; séquences « enhancer » : Éléments transposables et séquences « enhancer » ?
Denis DubouleCollège de FranceÉvolution du développement et des génomesAnnée 2024-202504 - Régulation des gènes du développement embryonnaire ; séquences « enhancer » : Éléments transposables et séquences « enhancer » ?RésuméL'origine possible des séquences enhancer au cours de l'évolution sera discutée, ainsi que le recrutement potentiel d'une séquence particulière préexistante pour accomplir une fonction supplémentaire (co-option). L'utilisation d'éléments transposables comme séquences de régulations semble aujourd'hui être une source importante de variations d'expression génique, des variations ayant peut-être accompagné l'émergence de nouveaux traits morphologiques ou physiologiques au cours de l'évolution.
--------
1:34:42
03 - Régulation des gènes du développement embryonnaire ; séquences « enhancer » : Fonctionnement des séquences « enhancer » (suite)
Denis DubouleCollège de FranceÉvolution du développement et des génomesAnnée 2024-202503 - Régulation des gènes du développement embryonnaire ; séquences « enhancer » : Fonctionnement des séquences « enhancer » (suite)RésuméDétection d'enhancers par approches épigénétique et de structure de chromatine, approche multiome, mécanismes de fonction des enhancers pour initier la transcription d'un gène cible.Dans cette troisième leçon, les différentes approches de profilages épigénétiques sont expliquées, ainsi que leurs relations avec les différents états fonctionnels de la chromatine. Les méthodes actuelles impliquant la capture des interactions chromosomiques dans le but d'établir la topologie de la chromatine sont alors décrites.Ensuite, les mécanismes potentiels utilisés pour rapprocher les enhancers de leurs promoteurs cibles sont abordés (modèle du « loop extrusion ») et intégrés dans une présentation globale (simplifiée) des événements conduisant au démarrage de la transcription d'un gène cible par l'agrégation successive de facteurs. La spécificité cellulaire de ce processus se trouve dans les facteurs associés à l'enhancer, donc à sa séquence ADN.
--------
1:32:15
02 - Régulation des gènes du développement embryonnaire ; séquences « enhancer » : Fonctionnement des séquences « enhancer »
Denis DubouleCollège de FranceÉvolution du développement et des génomesAnnée 2024-202502 - Régulation des gènes du développement embryonnaire ; séquences « enhancer » : Fonctionnement des séquences « enhancer »RésuméApproches (passées et récentes) de détection de telles séquences enhancers. Pièges à enhancers et méthodes de criblage à haut débit. Quelques exemples, en particulier de l'analyse dynamique d'une trajectoire de régulation.Dans cette deuxième leçon, après un bref rappel de quelques définitions, des méthodes sont présentées qui permettent d'identifier des « enhancers » sans introduire de biais particulier au départ. Ces méthodes dérivent toutes de l'approche par « piège à enhancers », dans des versions actualisées par les développements technologiques récents (STARR-seq). Quelques avantages et inconvénients de ces approches sont discutés.Ensuite, les systèmes de détection de l'activité « enhancer » utilisés actuellement chez les mammifères sont décrits, de la production de souris transgéniques par simple injection, à des systèmes d'agrégations de cellules ES qui permettent des analyses plus rapides. L'utilisation de la capacité des cellules ES à être réintroduites dans des embryons, voire même à les former entièrement, est ensuite discutée à l'aide de quelques exemples récents.
À propos de Évolution du développement et des génomes - Denis Duboule
Directeur du laboratoire de Morphogenèse Moléculaire à l'Université de Genève et du laboratoire de Génomique du Développement à l'Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne, Denis Duboule et ses équipes travaillent sur les mécanismes de régulations génétiques qui sous‐tendent le développement des mammifères, incluant des interfaces avec la génétique médicale, la biologie de l'évolution et la régulation de la transcription.
France