Polycomb et Trithorax au service de l'épigénétique

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Les complexes Polycomb et Trithorax sont des regroupements de protéines qui vont participer aux mécanismes de l'épigénétique. Ces mécanismes restent encore peu connus et suffisamment complexes. Pour cela nous les avons séparés des mécanismes "traditionnels". 

 

Ces protéines jouent un rôle important dans le développement, la conservation mais aussi la transmission des marques épigénétiques.

 

Ces protéines vont modifier l'état structural de la chromatine. 

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Autrement dit, elles vont intervenir au cours du développement embryonnaire dans le but de réguler l'expression de certains gènes, en particulier les gènes Hox impliqués dans la détermination cellulaire des différents segments du corps. Ainsi les gènes affectés par ces protéines peuvent être soient inactivés, soient "accentués".

 

Polycomb et Trithorax ont un mode de fonctionnement similaire, agissant tous les deux sur l'expression des gènes au cours de la différenciation cellulaire, les protéines Polycomb et Trithorax ont néanmoins des rôles totalement opposés. Si le complexe Polycomb agit sur la "mise sous silence" de certains gènes, le complexe Trithorax intervient quand à lui dans la transcription de gènes. Ces protéines aussi connues sous le terme de protéines architecturales, vont modifier

l'état de condensation de la chromatine enroulée autour des histones.

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Polycomb et Trithorax sont des regroupements de protéines, dont chacune va déposer une marque épigénétique sur un gène précis ou bien sur la queue d'une histone. Suite à cette marque, l'élément ciblé subira une méthylation ou bien une acétylation. Ce qui par la suite provoquera une "mise sous silence" ou bien une activation de l'élément.

Mais le rôle de ces protéines ne s'arrête pas là, elles jouent aussi un rôle essentiel dans le maintient des marques épigénétiques au cours des générations.

En effet, au cours de la vie d'une cellule, la réplication de l'ADN et la mitose sont les deux périodes où la "mémoire cellulaire" est la plus fragile, sous risque d'être effacée.

Au cours de la mitose, la membrane nucléaire va se séparer ce qui va détruire une partie des protéines présentes, mais les complexes Polycomb et Trithorax vont pouvoir " s'accrocher "  à la chromatine durant tout le processus jusqu'à la formation des nouvelles cellules. Ainsi la  marque épigénétique déposée sur certains gènes à la génération n , est conservée pour la génération n+1.

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Cependant la manière dont ces protéines sont recrutées au niveau des gènes reste mystérieuse.

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                                                                                                                                                     Source: Science direct

 

Schéma représentatif des complexes PRC1, PRC2 et TrxG 

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Exemple précis avec le complexe Polycomb

 

Au sein de la familles des protéines Polycomb on distingue les groupes PhoRC ( Pho Repressive Complex), PRC1 (¨Polycomb group Repressive Complex 1), PRC2 (Polycomb group Repressive Complex 2).

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La structure PRC2 agit sur la répression de nombreux gènes au cours du développement.

Après recrutement par le gène, les protéines de PRC2 vont pouvoir déposer une marque épigénétique sur une partie de l'histone concernée.

Dans ce cas précis, la protéine Ezh2 va ajouter 3 groupements méthyl à la lysine 27 de l'histone 3. Cela va créer une marque épigénétique H3K27me, et va inactiver cette région, qui à terme ne codera pas de protéines.

Par ailleurs, il est intéressant de noter que cette marque épigénétique H3K27me, fait partie du processus d'inactivation du chromosome X que nous détaillerons par la suite.

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Or, nous pourrions nous attendre a ce que ces marques soient ponctuelles et disparaissent après chaque nouvelle division cellulaire, mais ce n'est pas le cas. Les marques épigénétiques formées à partir de PRC2 semblent pouvoir se maintenir au cours des générations cellulaires.

Cela grâce à l'intervention de la structure PRC1 qui va se fixer au gène inactivé par PRC2, en compactant la chromatine  aboutissant à la formation d'hétérochromatine.  

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