Rôle du remodelage de la chromatine par Chd1 dans l'assemblage des chromosomes mitotiques par condensine

Résumé de la thèse

Les génomes eucaryotes sont compactés en nucléosomes pour former la chromatine. Au cours du cycle cellulaire, la chromatine subit une réorganisation spatiale majeure, passant d’une organisation en compartiments et en domaines topologiquement associés (TAD) en interphase, à une organisation d’ordre supérieure en mitose, sous la forme de chromosomes mitotiques. Cette réorganisation mitotique est principalement orchestrée par le complexe protéique condensine. Condensine façonne les chromosomes mitotiques en extrudant l'ADN génomique sous forme de boucles, mais les mécanismes par lesquels condensine interagit avec l'ADN et l’extrude dans le contexte encombré de la chromatine demeurent très mal compris. Pour répondre à cette question, nous avons étudié, chez la levure à fission, si et comment le remodelage de la chromatine influence l'assemblage des chromosomes mitotiques par condensine. In vitro, nous avons établi que condensine se fixe des nucléosomes reconstitués principalement au niveau de l’ADN de liaison, indiquant que l’accessibilité à l’ADN nu est un paramètre clé. In vivo, des analyses protéomiques ont révélé que condensine s’associe aux protéines Hrp1 et Hrp3 ; deux facteurs de remodelage de la chromatine de type-Chd1. Une cartographie des nucléosomes a montré que Hrp1 et Hpr3 contrôlent le positionnement des nucléosomes. Par Hi-C, génétique fonctionnelle et imagerie, nous avons découvert que la délétion de Hrp1 et/ou Hrp3 restaure la formation de boucles mitotiques et la condensation des chromosomes lorsque condensine devient limitante. Cette suppression phénotypique est  indépendante de la Topoisomérase II et de l’ARNPII, suggérant un lien direct entre condensine et les remodeleurs Hrp1/3.Nos résultats suggèrent que le contrôle de l’ organisation des nucléosomes constitue un niveau de régulation clé du processus de formation des chromosomes mitotiques par condensine.

Role played by Chd1-mediated chromatin remodeling in mitotic chromosome assembly by condensin

Eukaryotic genomes are densely packaged into nucleosomes to form chromatin. Across the cell cycle, chromatin undergoes dramatic spatial reorganization, transitioning from interphase compartments and TADs to the highly compacted, rod-shaped chromosomes in mitosis. Such a mitotic organization is primarily driven by the condensin protein complex. Condensin is thought to shape mitotic chromosomes by extruding genomic DNA into loops, but how condensin engages DNA and performs loop extrusion within the highly crowded, in vivo environment of chromatin remains unknown. In order to address this question, we investigated in fission yeast whether and how chromatin remodeling influences condensin-mediated mitotic chromosome assembly. Using in vitro-reconstituted nucleosomes, we found that DNA accessibility is a key parameter for condensing binding. Using proteomics, we found the chromatin remodeler Chd1 homologues Hrp1 and Hrp3 to physically associate with condensin in vivo. Histone and nucleosome mapping showed that Hrp1 and Hrp3 together control nucleosome occupancy and spacing in mitosis. Hi-C analyses, combined with functional genetics and fluorescent imaging, further revealed that deletion of these Chd1 homologs rescues mitotic loop formation and chromosome condensation when condensin activity is limiting. Consistent with a direct interplay, these rescuing effects are independent of Topoisomerase II and RNA polymerase II occupancy. Together, our results indicate that Chd1-mediated chromatin remodeling antagonizes Condensin-dependent chromosome folding and suggest that nucleosome organization constitutes an important regulatory layer controlling mitotic chromosome formation.