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Nos recherches s’organisent autour de quatre thématiques :

Étude du rôle de Mediator dans la régulation transcriptionnelle in vivo.

Mediator est un co-activateur transcriptionnel conservé chez les eucaryotes. Il est composé de 25 (levure) à 30 (humain) polypeptides organisés en quatre modules nommés Head, Middle, Tail et Kinase. Mediator interagit  à la fois avec les facteurs de transcription (activateurs) liant les enhancers et avec la machinerie transcriptionnelle présente aux promoteurs, relayant ainsi les signaux régulateurs des enhancers vers les promoteurs. Durant les dernières années, le laboratoire Robert  a contribué des avancées importantes dans la compréhension de la fonction de Mediator.  Notamment, nous avons élucidé comment les différents modules de Mediator interagissent de façon dynamique avec la chromatine durant la transcription. Ces travaux ont mis en lumière la nature très dynamique du module Kinase. The module Kinase est recruté aux enhancers avec le reste du complexe Mediator mais est ensuite éjecté lorsque Mediator interagit de manière transitoire avec le complexe de pré-initiation de la transcription au promoteur. Fait intéressant, le module Kinase agit comme un régulateur négatif de Mediator en inhibant la liaison de ce dernier aux enhancers. Dans ce projet, nous nous afférons à mieux définir les mécanismes par lesquels le module kinase régule Mediator. Une compréhension accrue des mécanismes de régulation par le module Kinase est d’une importance capitale étant donné que plusieurs mutations dans les gènes codants pour ce module ont été identifiées chez plusieurs cancers.

Le rôle du CTD de l’ARN polymérase II dans la régulation de la chromatine aux gènes actifs.

Il est connu depuis un certain temps que le CTD de l’ARN polymérase II permet de coordonner la transcription avec la maturation des ARNs. Des travaux dans mon laboratoire et dans plusieurs autres ont permis de démontrer que la phosphorylation du CTD permet également le recrutement de facteurs de régulation de la chromatine aux gènes actifs. En tant que post-doc, je fus un des premiers à démontrer cette connexion en montrant que le complexe histone méthyltransférase (HMT) Set1C est recruté via la phosphorylation du CTD sur la sérine 5 par la kinase du facteur de transcription TFIIH. Parallèlement, d’autres ont démontré que la phosphorylation du CTD sur la serine 2 permet de recruter une autre HMT, soit Set2, sur les gènes actifs. Plus récemment, nous avons démontré que la HDAC Rpd3S est également recruté par le CTD phosphorylé avant d’être ancré sur H3K36me. Le CTD de l’ARN polymérase II émerge donc comme une plateforme pour le recrutement de facteurs de régulation de la chromatine. Par l’utilisation de techniques de protéomique, de génomique fonctionnelle et de génétique, ce projet de recherche vise à identifier d’autres facteurs liant le CTD, de caractériser leur mécanisme de recrutement et de déterminer leur fonction.

Le rôle de H2A.Z dans la régulation de l’expression génique.

Au fil des années, nous avons contribué significativement à la compréhension du rôle de la variante d’histone H2A.Z. Notamment, en collaboration avec le laboratoire du Dr Luc Gaudreau de l’Université de Sherbrooke, nous avons été parmi les premiers à démontrer que H2A.Z joue un rôle dans la transcription. Par la suite, notre laboratoire et plusieurs autres ont démontré que cette variante d’histone occupe des nucléosomes précis dans la majorité des promoteurs. Plus récemment, nous avons identifié la forme non-acétylée de H2A.Z comme une composante de l’hétérochromatine facultative. Nous travaillons présentement sur plusieurs aspects de H2A.Z. Notamment, nos études cherchent à mieux comprendre comment la localization génomique de H2A.Z est établie. Il est connu que H2A.Z est déposée aux promoteurs par le complexe SWR-C mais nos études récentes démontrent que d'autres activités sont importantes. Notamment, nous avons récemment démontré que les chaperones d'histone FACT et Spt6 jouent un rôle clé dans la distribution de H2A.Z dans le génome. Nos recherches en cours s'étendent aux rôles de FACT et Spt6 dans le maintient d'autres marques épigénétiques.

Étude du rôle de la transcription cryptique médiée par H2A.Z dans les cancers chex l'humain.

Nous avons récemment découvert qu’une délocalisation de H2A.Z contribue à l’émergence de transcription initiée dans les régions codantes (Molecular Cell, 2015). Cette transcription, appelée transcription cryptique, génère des transcrits incomplets qui sont parfois traduits en protéines tronquées. Fait intéressant, une similaire délocalisation de H2A.Z a été précédemment observée dans des lymphomes à cellules B chez la souris. Notre hypothèse est donc que la présence de transcription cryptique, engendrée par des défauts de localisation de H2A.Z, est une caractéristique de certains cancers. Il est également possible que ce phénomène joue un rôle dans le développement ou la progression de la maladie. Dans ce projet émergent dans le laboratoire, nous comptons utiliser des technologies de pointes comme le ChIP-Seq, le CAGE-Seq et le 5’GRO-cap afin d’identifier et caractériser les transcrits cryptiques dans les cancers. Par la suite, le rôle de H2A.Z dans l’émergence de ces transcrits sera caractérisé.

 

The laboratory is currently organized around four different research axes:  

Dissecting the role of Mediator in transcriptional regulation in vivo.

Mediator is a highly conserved transcriptional co-activator. It is composed of 25 (yeast) to 30 (human) polypeptides organized into four modules name Head, Middle, Tail and Kinase. Mediator interacts with both the transcription factors bound to enhancers and with RNA polymerase II and many general transcription factors at core promoters, therefore relaying regulatory signals from enhancers to promoters. In the recent years, the Robert lab has made significant contributions to our understanding of Mediator function, notably by dissecting the different Mediator modules dynamically interacting with chromatin during transcription. This work revealed the very dynamic nature of the Kinase module. The Kinase module is recruited to enhancers together with the rest of Mediator but is ejected from Mediator upon the transient interaction of Mediator with the core promoter. Interestingly, the Kinase module acts as a negative regulator of Mediator by impairing Mediator-enhancer interactions. In this project, we are now further dissecting the mechanism and function of the Kinase module. This is of primary importance since subunits of the Kinase module are frequently mutated in human diseases including many cancers. Reaching a high mechanistic –level of understanding of the function of the Kinase module will be key to grasp its role in human diseases..

The role of the RNA polymerase II CTD in the regulation of chromatin at active genes.

Chromatin was long known to impact on transcription. More recently, we and others have shown that transcription can also influence chromatin in many ways. As a postdoc, Dr. Robert and his colleagues were among the first to show that RNA polymerase II (RNAPII) can actively regulate chromatin, notably by recruiting the histone methyltransferases (HMT) Set1. More recently, the Robert lab and others have shown that RNAPII can recruit more chromatin regulators (e.g. the Rpd3S and Set3C HDACs and the Set2 HMT). Quite interestingly, in all cases, the phosphorylation of the C-terminal domain (CTD) of RNAPII is mediating these interactions. This is reminiscent with the well described role of the CTD in the recruitment of mRNA processing enzymes. There is therefore an emerging theme in the literature where the RNAPII CTD is viewed as landing pad for the recruitment of various factors, including chromatin regulators, in order to couple transcription with related processes. In this project, we use combinations of proteomic, genomic and genetic approaches to identify new CTD-recruited factors and characterize their function.

The role of histone chaperones FACT and Spt6 in the regulation of chromatin structure.

Over the years we have done significant contributions to the understanding of the role of the variant histone H2A.Z; a non-allelic variant of H2A that is involved in transcription, anti-silencing, centromeres and perhaps also in heterochromatin functions. How H2A.Z can fulfill so many different functions remains enigmatic but it has clear implications in cell differentiation and cancer. As a postdoc, Dr Robert, in collaboration with the Gaudreau lab (Université de Sherbrooke), was among the firsts to show that H2A.Z is involved in transcription. More recently, we and many others have shown that it occupies one or two nucleosomes in most promoters and -even more recently- we have shown that it also localizes to facultative heterochromatin in human cells. Currently, our research on H2A.Z focuses on understand how the different distribution patterns of H2A.Z are established. It is well known that H2A.Z is deposited in chromatin by the Swr1 complex, but we have recently shown that other activities, namely the histone chaperones FACT and Spt6, are involved in determining the localization of H2A.Z along the genome. We are currently extending our study of FACT and Spt6 to the regulation of other epigenetic marks.

Investigating the role of H2A.Z-mediated cryptic transcription in human cancers.

We recently made the surprising discovery that aberrant H2A.Z localization promotes the emergence of cryptic transcription in yeast (Molecular Cell, 2015). Cryptic transcription is defined as transcription erroneously initiated from within a gene, leading to incomplete transcripts that often are translated into aberrant proteins.  Quite interestingly, a similar abnormal H2A.Z localization phenotype has been described in a mouse B-cell lymphoma. We hypothesise that H2A.Z-mediated cryptic transcription might be a hallmark of cancer cells and that some of these aberrant transcripts or proteins may contribute to cancer. In this project, we will use technologies such as ChIP-Seq, CAGE-Seq or 5’GRO-cap to establish whether human cancers are characterized by the presence of cryptic transcription and investigate the role of aberrantly incorporated H2A.Z in this process. 

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