Équipe Laurent JOURNOT

Une interprétation possible est que les gènes à empreinte remplissent différentes fonctions dans différents types de cellules, comme le montre la figure 1. Selon ce point de vue, chaque gène imprimé aurait une fonction clé dans le(s) tissu(s) le(s) plus affecté(s) par le mutant correspondant. Le contrôle de la croissance de l’organisme serait assuré par un ensemble de processus apparemment divers, comme le suggère l’absence de termes communs de la Gene Ontology associées aux gènes à empreinte.

Nos travaux (Al Adhami et al., Genome Res., 2015) soutiennent un mécanisme alternatif dans lequel les gènes à empreinte contrôlent de manière coopérative un processus biologique unique, qui a un impact sur la fonction de divers organes impliqués dans le contrôle de la croissance de l’organisme. En utilisant des données issues de méta-analyses de puces à ADN, nous avons montré que les gènes imprimés sont fréquemment co-exprimés (Figure 2).

Les gènes imprimés sont fréquemment co-exprimés. La méta-analyse COXPRESdb des données de microréseaux a été recherchée pour la co-expression parmi les IG murins. Les liens de co-expression qui en résultent sont représentés à l’aide de Cytoscape. La taille des nœuds est proportionnelle à leur degré. La largeur des arêtes représente le rang mutuel entre deux nœuds donnés.

Pour démontrer que la co-expression des gènes imprimés observée est significative, nous avons comparé la topologie de ce réseau à celle obtenue avec des ensembles de gènes connus pour être fonctionnellement liés, c’est-à-dire des gènes appartenant au même « processus biologique » tel que défini par Gene Ontology, ou à des ensembles de gènes sélectionnés de manière aléatoire (Figure 3).

Le degré moyen et le rang mutuel moyen ont été calculés pour le réseau de 85 gènes à empreinte présenté dans la figure 2 (cercle rouge). Des réseaux aléatoires (lignes bleues) ont été générés en tirant au hasard 10 000 ensembles de 85 GeneID avec des données dans COXPRESdb, et en récupérant les liens de co-expression comme pour les 85 gènes à empreinte murine. Un travail similaire a été effectué avec 50 ensembles de 85 gènes compris dans GO Biological Processes (triangles verts) et avec des données dans COXPRESdb.

Nous avons également montré que les gènes imprimés sont régulés de manière coordonnée lors de la transition de la prolifération à la quiescence et à la différenciation pendant le retrait du cycle cellulaire des fibroblastes, l’adipogenèse in vitro (figure 4) et la régénération musculaire in vivo.

La régulation des gènes imprimés n’est pas liée à l’altération de la méthylation de l’ADN ou à la perturbation de l’expression mono-allélique dépendante du parent d’origine. La surexpression et le knockdown de l’expression des gènes imprimés modifient la sensibilité des préadipocytes à l’inhibition du contact et à la différenciation adipogénique (figure 5).

Effet de la régulation à la baisse des gènes imprimés sur la différenciation adipogénique des préadipocytes 3T3-L1. Coloration représentative à l’Oil Red O (ORO, un colorant lipidique) de cellules 3T3-L1 non transfectées (Ctrl.) ou transfectées avec un siRNA contrôle (Scr.1) ou avec des siRNA ciblant les gènes indiqués, placées en double à confluence, incubées avec IDX 3 jours après la transfection, et fixées 12 jours plus tard.

Des expériences in silico et in cellulo ont montré que le réseau de gènes imprimés comprend des gènes non imprimés exprimés de manière bi-allélique, qui contrôlent la composition de la matrice extracellulaire, l’adhésion cellulaire, la jonction cellulaire et la signalisation activée par la matrice extracellulaire et le facteur de croissance. Ces observations montrent que les gènes à empreinte partagent un processus biologique commun qui peut expliquer leurs rôles apparemment divers dans le développement embryonnaire, l’obésité, le diabète, la physiologie musculaire et les néoplasmes. De futures études permettront de mieux caractériser les liens entre les gènes à empreinte et les gènes de la matrice extracellulaire.