Analyse des modifications des histones permet d’étudier les modifications post-traductionnelles des protéines histones qui régulent la structure de la chromatine et l’expression génique.
Ces marques dynamiques — principalement la méthylation, l’acétylation, la phosphorylation, l’ubiquitination et la sumoylation — se produisent sur des résidus spécifiques de lysine, d’arginine et de sérine, formant des « codes » combinatoires interprétés par les protéines lectrices de la chromatine.
Méthodologies principales
Immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) permet l’isolement sélectif des complexes histones–ADN :
- La fixation chimique préserve les interactions protéines–ADN
- La fragmentation de la chromatine génère des fragments de 150 à 300 pb
- L’immunoprécipitation enrichit les fractions d’histones modifiées
- La qPCR ou le séquençage permet de déterminer la distribution génomique
Western blot fournit une quantification semi-quantitative des niveaux de modifications à partir d’histones extraites en conditions acides.
Tests ELISA permettent une quantification absolue et à haut débit de marques spécifiques à partir d’extraits nucléaires.
Spectrométrie de masse permet l’analyse des modifications combinatoires avec une résolution au niveau du résidu.
Principales modifications des histones
Acétylation (H3K9/14/18/27, H4K5/8/12/16) :
- Neutralise la charge des lysines et favorise l’ouverture de la chromatine
- Catalysée par les HAT (p300/CBP), retirée par les HDAC/SIRT
- Associée aux promoteurs et enhancers actifs
Méthylation (H3K4me1/2/3, H3K9me1/2/3, H3K27me1/2/3, H4K20me1/2/3) :
- H3K4me3 marque les promoteurs actifs
- H3K27me3 réprime les gènes du développement (complexe Polycomb)
- H3K9me3 est associé à la formation d’hétérochromatine
- Les enzymes « writers » sont les méthyltransférases à domaine SET, les « erasers » sont les déméthylases KDM/JmjC
Phosphorylation (H3S10, H3T11) :
- Marqueur de la mitose et de la condensation de la chromatine
- Impliquée dans l’activation rapide des gènes précoces
