Étude du rôle répressif de la SUMOylation dans la régulation épigénétique de l'expression du gène IFNB1

Le terme « SUMOylation » désigne la modification post-traductionnelle des protéines par le polypeptide SUMO, de la famille des « ubiquitin-like ». Elle est déposée via un cycle enzymatique réversible - activation, conjugaison, déconjugaison. Plus de 1000 substrats cellulaires SUMOylés ont été identifiés à ce jour, principalement des protéines nucléaires et facteurs chromatiniens. De plus, la SUMOylation régule de larges programmes transcriptionnels dans différents contextes. Toutefois, dans les cellules myéloïdes, le rôle majeur de la SUMOylation est de réprimer l'immunité innée. En effet, dans ce contexte, une inhibition de la SUMOylation conduit à un phénotype étonnamment monomorphe, i.e. une activation de la voie de signalisation de l'interféron de type I, couplée à une amplification de l'inflammation sous stimulation pathogène. Cette réponse interféron est indépendante des voies de signalisation canoniques, et repose sur l'activation du gène IFNB1, à la fois sous stimulation pathogène et en conditions basales. Ces résultats ont pu être transposés en recherche pré-clinique, avec la démonstration que des inhibiteurs chimiques de la SUMOylation améliorent l'efficacité de traitements des tumeurs par immunothérapie, via la stimulation des interférons de type I, chez la souris. Plus récemment, ces inhibiteurs ont été validés en phase I/II en essais cliniques chez des patients atteints de lymphomes. Cependant, les mécanismes moléculaires à l'œuvre dans la répression par SUMO du gène IFNB1 restent largement inconnus. Mieux les comprendre et les décomposer a été l'objectif de mes travaux de thèse. Des travaux précédents de notre laboratoire ont établi, grâce à des techniques avancées de spectrométrie de masse, le répertoire endogène des protéines SUMOylées dans des cellules myéloïdes, en conditions basales ou sous stimulations pathogènes. Suite à ces travaux, nous avons identifié un complexe chromatinien important pour le dépôt du variant d'histone H2A.Z comme étant hypoSUMOylé sous stimulation. Parallèlement, H2A.Z est perdu aux promoteurs de gènes inflammatoires, perte qui est corrélée avec une augmentation de la transcription. Nous suggérons que le niveau variable de SUMOylation de ce complexe régule sa fonction. Par ailleurs, nous avons voulu décrypter les mécanismes de répression par SUMO du niveau basal d'IFNB1. Nous nous sommes concentrés sur la protéine ATPase MORC3, car elle est la protéine la plus SUMOylées dans notre répertoire endogène, ainsi que dans certains produits par d'autres laboratoires, et il a été démontré récemment qu'elle représente un répresseur majeur du gène IFNB1, depuis un élément génomique situé à 100 kb en aval du promoteur (appelé MRE). Nous avons pu montrer que cet élément est à la fois nécessaire et suffisant pour la stimulation d'IFNB1 sous inhibition de SUMOylation. De plus, l'inhibition de SUMOylation induit un changement de conformation 3D du génome, et confère à cet élément une fonction « enhancer » activée par le facteur de transcription pionnier, myéloïde spécifique, PU.1, ainsi qu'une fonction « insulator », couplée à une perte de marques d'histones hétérochromatiniennes. Enfin, nous avons montré que pour assurer sa fonction répressive, MORC3 requiert un cycle ATPase ainsi qu'une SUMOylation fonctionnels. En d'autres termes, la SUMOylation maintient un état réprimé de la chromatine au MRE via l'action de MORC3, qui empêche une expression basale aberrante du gène IFNB1, tout en étant rapidement réversible en cas de stress cellulaire.