Analyse de la différenciation érythroïde humaine, murine et aviaire : évolution du protéome et des histones

Abstract

Terminal erythroid differentiation (TED) is the transformation of progenitors to red cells. I used proteomic analysis to characterize the evolution of the proteome of murine, human and avian cells during TED. From 5000 to 8000 proteins were quantified in copy numbers per cell in these models. The main results are : 1- Most differences between human and murine TED observed at the transcriptomique level are largely buffered at the proteome level. 2- The avian erythroblasts show molecular features very different of those of murine and human erythroid cells such as an increase of KIT expression during TED. 3- Unlike murine cell lines usually used to study TED, G1ER and MEL, that only partially differentiate, MEDEP cells realize a complete TED, similar to that of primary cells. 4- Using different analysis strategies some of which being based on the use of heavy isotopes (SuperSILAC), I show that, unlike a hypothesis proposed by some teams, the total quantity of nuclear histones doesn’t decrease during TED. 5- Using a multiple digestion method, I identified isoformes of histones in erythroid cells and their evolution during TED. I performed an analysis of their post translational modifications showing a temporary increase of the phosphorylation of residue 18 of histones H1.3, H1.4, H1.5, and many changes of post translational modifications of histone H3 during TED.La différenciation érythroïde terminale (DET) correspond à la formation de globules rouges à partir des progéniteurs. J’ai utilisé l’analyse protéomique pour caractériser l’évolution du protéome des cellules murines, humaines et aviaires lors de la DET. Entre 5000 et 8000 protéines ont été quantifiées en nombre de copies par cellule dans ces différents modèles. Les principaux résultats sont les suivants : 1- Les différences importantes entre les DET humaine et murine décrites au niveau des transcriptomes sont largement réduites au niveau des protéomes. 2 - Les érythroblastes de poulet présentent des caractéristiques moléculaires très différentes de celles des cellules érythroïdes murines ou humaines comme l’augmentation d’expression de KIT lors de la DET. 3- Contrairement aux lignées murines généralement utilisées GIER et MEL qui ne réalisent qu’une différenciation partielle, les cellules MEDEP réalisent une DET complète, semblable à celle des cellules primaires. 4- En utilisant différentes approches dont certaines basées sur l’utilisation d’isotopes lourds (SuperSILAC), j’ai montré que, contrairement à une hypothèse défendue par différentes équipes, la quantité totale d’histones nucléaires ne diminue pas au cours de la DET. 5- En utilisant une méthode de digestions multiples, j’ai identifié les isoformes d’histones exprimées dans les cellules érythroïdes et leur évolution au cours de la DET. J’ai réalisé une analyse de leurs modifications post traductionnelles qui a montré l’augmentation transitoire de la phosphorylation des résidus 18 des histones H1.3, H1.4 et H1.5, ainsi que de nombreux changements de modifications post traductionnelles des histones H3 jusqu’ici jamais décrites lors de la DE