Function of NIPBL in the cardiac development

Abstract

Le complexe cohésine est requis dans l’organisation 3D du génome qui contribue à réguler l’expression des gènes en modulant l’interaction entre les éléments de régulation tels que les promoteurs et les enhancers. Cette dynamique est notamment essentielle pour la régulation de l’expression des gènes clés de l’identité cellulaire. Le Syndrome de Cornelia de Lange (SCdL) est une maladie congénitale rare affectant jusqu’à 1/45 000 naissances. Cette pathologie est le plus souvent associée à une mutation de NIPBL, qui a pour fonction de charger le complexe cohésine sur l’ADN. Le phénotype des patients atteints du SCdL est très hétérogène et cette pathologie affecte de multiples organes dont le cœur. La première partie de ma thèse porte sur les défauts valvulaires des patients. Aucune étude rapportant les caractéristiques des valves cardiaques des souris Nipbl+/- a été publiée, alors même que les défauts liés aux valves sont courants chez les patients SCdL. Nous avons montré que les souris Nipbl+/- présentent un épaississement des cuspides de la valve aortique ainsi qu’un retard de septation de la voie d’éjection. Dans une deuxième partie nous nous sommes interrogés sur le rôle de NIPBL durant la cardiogenèse. Nous avons réalisé des expériences d’immunoprecipitation de chromatine pour comprendre le lien entre NIPBL et les gènes dérégules en l’absence de Nipbl que nous avons identifié dans les progéniteurs cardiaques par une analyse de type transcriptome en cellule unique. Enfin la dernière partie de ma thèse porte sur la génération de lignées de poissons zèbre déficientes en nipbl, permettant d’élargir le panel de modèles SCdL disponibles pour l’étude de cette pathologie.The cohesin complex, a large ring able to encircled DNA, is required for establishing 3D genome structure. By forming DNA loops, this complex is directly involved in the cis-regulation of gene expression by enabling interactions between the regulatory elements such as enhancers and promoters. These dynamics are essential for the regulation of key cell identity genes. Cornelia de Lange Syndrome (CdLS) is a congenital disease affecting up to 1/45 000 live births. This disease is mostly associated with mutations in NIPBL, which loads the cohesin complex onto the DNA. CdLS is a multi-systemic disorder, affecting the heart in various ways. The first part of my thesis is on valve defects, that are often observes in CdLS patients but had not been studied in the mice models of CdLS. We reported that Nipbl+/- mice present a thickening of the aortic cuspid valve and a delayed septation of the outflow tract. In the second part, we study the function of NIPBL in cardiogenesis. We perform chromatin immunoprecipitation (ChIP) experiments to understand the link between NIPBL and genes deregulated by the absence of Nipbl identified by single cell transcriptomic analysis in cardiac progenitors. Finally, we used CRISPR-cas9 technology to generate a nipbl+/- zebrafish to increase the panel of CdLS models available