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Jun 18, 2023

Imagerie

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 12749 (2023) Citer cet article 1 Détails d'Altmetric Metrics La dérégulation épigénétique de la chromatine est l'une des caractéristiques du développement du cancer et

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12749 (2023) Citer cet article

1 Altmétrique

Détails des métriques

La dérégulation épigénétique de la chromatine est l’une des caractéristiques du développement et de la progression du cancer, et elle fait l’objet de recherches continues en tant que biomarqueur général potentiel de cette maladie complexe. L’un des facteurs nucléaires impliqués dans la régulation des gènes est la protéine DEK unique, un chaperon d’histone modulant la topologie de la chromatine. Les niveaux d’expression de DEK augmentent considérablement des cellules normales aux cellules cancéreuses, augmentant ainsi la possibilité d’utiliser la DEK comme marqueur tumoral. Bien que la DEK soit connue pour être impliquée dans la régulation épigénétique et transcriptionnelle, les détails de ces interactions et leur pertinence dans le développement du cancer restent largement insaisissables. Dans ce travail, nous avons étudié la corrélation spatiale entre la distribution nucléaire de la DEK et les modèles de chromatine, parallèlement à la progression du cancer du sein, en tirant parti de la spectroscopie de corrélation croisée d'images (ICCS) couplée à l'analyse du test de ligature de proximité (PLA). Nous avons réalisé notre étude sur le modèle basé sur trois lignées de cellules mammaires humaines bien établies pour prendre en compte l'hétérogénéité de cette tumeur (cellules MCF10A, MCF7 et MDA-MB-231). Nos résultats montrent que la surexpression de DEK est en corrélation avec le niveau globalement plus élevé de proximité spatiale entre DEK et les marques d'histone correspondant aux régions promotrices de gènes (H3K9ac, H3K4me3), bien qu'elle ne soit pas en corrélation avec la proximité spatiale entre DEK et les amplificateurs de gènes (H3K27ac). De plus, nous avons observé que les fractions colocalisantes de DEK et de marques d'histone sont plus faibles pour le sous-type cellulaire non invasif que pour la lignée cellulaire hautement invasive (MDA-MB-231). Ainsi, cette étude suggère que le rôle de la DEK sur les régions de chromatine transcriptionnellement actives varie en fonction du sous-type de la lignée cellulaire du cancer du sein.

L’état physiologique de l’ADN de la chromatine est maintenu sur la base d’une armada complexe de processus qui travaillent en action concertée pour assurer la régulation de l’ADN. Parmi tous les mécanismes impliqués, la modification des histones représente l’une des caractéristiques1. Ces modifications, par exemple l'acétylation, la méthylation, la phosphorylation et l'ubiquitination, sont souvent appelées « code épigénétique »2, car elles influencent l'accessibilité de la machinerie de transcription à l'ADN sans altérer directement la séquence d'ADN. En effet, le code épigénétique joue un rôle crucial dans l’orchestration de la plupart des processus liés à l’ADN. Les niveaux non physiologiques de modifications des histones sont courants dans diverses maladies humaines (par exemple, les maladies auto-immunes, les maladies neurodégénératives, les maladies cardiovasculaires et le cancer3) et, en tant que tels, sont souvent impliqués dans le processus de pronostic4. Par exemple, dans le contexte du cancer du sein, le déséquilibre de l'acétylation et de la méthylation des queues d'histone entraîne une ouverture ou une fermeture inhabituelle de la structure de la chromatine5, et plusieurs autres marques épigénétiques, par exemple l'ubiquitination, sont fortement dérégulées6,7,8,9, 10,11,12. De manière générale, l’altération du schéma épigénétique normal pourrait représenter l’une des premières étapes du processus de transformation oncogène13.

Les modifications des histones régulent l’expression des gènes en modulant l’accessibilité spatiale au génome de diverses protéines impliquées dans les étapes du processus de transcription, souvent appelées machinerie de transcription. Cependant, la modification des histones n’est pas le seul mécanisme qui affecte la régulation des gènes : en effet, diverses protéines jouent un rôle important dans cet objectif, en étant impliquées dans les différentes étapes du processus de transcription. L'un des facteurs cellulaires impliqués dans la régulation des gènes est la protéine DEK, également impliquée dans plusieurs mécanismes oncogènes14,15. La surexpression de la protéine DEK est systématiquement associée à une prolifération cellulaire accrue, à une progression tumorale, à un mauvais pronostic des patients et, par conséquent, à un stade avancé du cancer. De plus, ce facteur nucléaire omniprésent se lie à de nombreux gènes hautement et couramment exprimés16 et est impliqué dans la régulation des gènes dans les cellules cancéreuses du sein17. Dans ce contexte, il est d'un grand intérêt d'étudier plus en détail les interactions de la DEK avec la structure ouverte de la chromatine. Pour ce faire, nous avons choisi la microscopie confocale à fluorescence multicolore, l’un des outils les plus puissants et les plus polyvalents pour étudier la codistribution spatiale des protéines nucléaires. Pour augmenter le contenu informatif récupéré par les données d'imagerie brutes, nous avons exploité l'analyse par spectroscopie de corrélation croisée d'images (ICCS) basée sur les pixels, récemment appliquée dans un contexte similaire . Grâce à l'approche ICCS, il est possible de caractériser la colocalisation des DEK avec des marqueurs chromatiniens, obtenant ainsi une mesure indirecte de leurs interactions fonctionnelles. Pour pouvoir valider ces interactions potentielles, il est souvent bénéfique de compléter le test de colocalisation d'imagerie par des techniques in situ, par exemple le transfert d'énergie par résonance de Förster (FRET) ou la co-immunoprécipitation in vitro. Dans notre étude, nous avons comparé l’analyse ICCS avec le test de ligature de proximité (PLA), une solution prometteuse pour visualiser la proximité à l’échelle nanométrique entre deux facteurs marqués21,22. En effet, cette méthode exploite l’immunocoloration indirecte et un test ultérieur impliquant des enzymes pour révéler les interactions de protéines endogènes distantes de moins de 40 nm23.