Multiscale epigenetic regulation of chromatin organization and developmental processes in tomato

Régulation épigénétique multi-échelle de l'organisation de la chromatine et des processus de développement chez la tomate L'organisation tridimensionnelle (3D) de la chromatine constitue un niveau fondamental de régulation de l'expression des gènes, contribuant à l'établissement et au maintien des programmes transcriptionnels au cours du développement. Cependant, les mécanismes qui gouvernent l'architecture du génome restent encore mal compris, en particulier la manière dont les états épigénétiques interagissent avec les caractéristiques génétiques pour façonner l'organisation nucléaire et réguler l'expression génique. Dans cette thèse, nous avons étudié comment la régulation épigénétique contribue au contrôle de l'organisation 3D du génome et des programmes transcriptionnels chez la tomate, en nous concentrant sur le rôle des modifications d'histones. Dans un premier temps, nous avons exploré l'impact de reprogrammations épigénétiques à grande échelle sur l'architecture de la chromatine. Grâce à des approches intégratives en génomique, nous avons montré que la redistribution de marques d'hétérochromatine facultative dans des régions habituellement associées à l'hétérochromatine constitutive perturbe la compartimentation du génome. Cette réorganisation conduit à l'établissement de nouvelles interactions chromatiniennes entre gènes et éléments transposables, révélant que les caractéristiques épigénétiques, contraintes par le contexte génétique sous-jacent, jouent un rôle central dans l'organisation 3D du génome. Dans un second temps, nous avons étudié le rôle de la marque H3K27me3, déposée par les complexes Polycomb, en tant que régulateur quantitatif de l'expression génique et de l'architecture chromatinienne à l'aide du mutant slez2. Nous avons montré qu'une perte progressive de H3K27me3 entraîne des phénotypes développementaux dont la sévérité dépend de l'intensité de la perte de H3K27me3, ainsi qu'une reprogrammation transcriptionnelle graduelle, indépendante de l'origine parentale de la mutation. À l'échelle structurale, la perte d'H3K27me3 perturbe l'organisation de la chromatine à plusieurs niveaux, incluant les domaines locaux et les interactions à longue distance en cis et en trans. De plus, nous avons identifié des éléments régulateurs intergéniques qui s'activent en absence de Polycomb et établissent de nouveaux contacts chromatiniens avec leurs gènes cibles, contribuant à leur activation transcriptionnelle. Dans leur ensemble, ces résultats montrent que les mécanismes épigénétiques ne se contentent pas d'être en corrélation avec l'architecture du génome, mais qu'ils la façonnent activement. Ils révèlent également que les protéines Polycomb agissent comme un système de régulation quantitative qui stabilise l'expression des gènes et l'organisation 3D du génome, assurant ainsi la robustesse des programmes de développement.