Molecular Coupling of Xist Regulation and Pluripotency

Abstract

During mouse embryogenesis, reversion of imprinted X chromosome inactivation in the pluripotent inner cell mass of the female blastocyst is initiated by the repression of Xist from the paternal X chromosome. Here we report that key factors supporting pluripotency-Nanog, Oct3/4, and Sox2-bind within Xist intron 1 in undifferentiated embryonic stem (ES) cells. Whereas Nanog null ES cells display a reversible and moderate up-regulation of Xist in the absence of any apparent modification of Oct3/4 and Sox2 binding, the drastic release of all three factors from Xist intron 1 triggers rapid ectopic accumulation of Xist RNA. We conclude that the three main genetic factors underlying pluripotency cooperate to repress Xist and thus couple X inactivation reprogramming to the control of pluripotency during embryogenesis.

Le modèle de l’inactivation du chromosome X chez la souris

“…Cette réactivation se manifeste d'abord par la perte de l'ARN Xist qui recouvre le chromosome inactivé, puis par la perte des protéines du groupe Polycomb (EED/EZH2), suivie de la disparition des modifications des histones caractéristiques de l'état inactif (telles que les triméthylations de H3K27) et, au final, de la réactivation des gènes liés au chromosome X. Une étude récente suggère même que la réactivation de certains gènes et des séquences répétées surviendrait avant la disparition de Xist et de la marque d'hétérochromatine H3K27me2/3 sur le Xp [29]. Cette réactivation pourrait être liée à la répression de Xist par les facteurs de pluripotence Oct4 (octamer-binding transcription factor 4) et Nanog dans les cellules préépiblastiques [30]. Ces facteurs agiraient directement en réprimant Xist par leur liaison sur le premier intron, et indirectement en contrôlant des activateurs de Xist, comme RNF12 ou l'antisens Tsix [31,32,35].…”

Reprogrammation épigénétique

“…Donc, en termes moléculaires, il est primordial de réprimer Xist pour réactiver le Xi lors de l'acquisition de la pluripotence. Pré-cédemment, nous avons montré que les trois piliers de l'état pluripotent, Nanog, Oct4 et Sox2, couplent la réactivation du Xi à la pluripotence par la répres-sion qu'ils exercent directement sur Xist [7]. Cependant, d'autres activités sont clairement nécessaires pour reprogrammer Xist au cours de l'acquisition de la pluripotence : étant donné l'héritabilité potentielle des marques chromatiniennes, la chromatine du locus Xist doit être « mise à zéro » pour éviter que les marques qui différenciaient l'allèle actif de l'allèle inactif ne perpétuent l'inactivation du Xi hérité.…”

“…Ces résultats [8] complètent donc notre travail précédent [7] et montrent que les deux régulateurs majeurs de l'inactivation de l'X, Xist et Tsix, sont directement contrôlés par les facteurs-clés de la pluripotence et de la reprogrammation (Figure 1). Outre leur intérêt pour connaître le domaine de l'inactivation de l'X [10], ces données placent le locus Xist/Tsix au premier plan scientifique en tant que paradigme de …”

Inactivation du chromosome X et pluripotence

“…Ce facteur de transcription pourrait donc être directement impliqué dans la répression transcriptionnelle de Xist. La démons-tration de la fixation de Nanog au niveau de l'intron 1 du gène Xist dans les cellules ES, ainsi que celle de la perte de cette fixation lors de l'initiation de l'ICX [14], semble confirmer cette hypothèse. Cette interaction directe a été également observée entre Xist et Oct4 et Sox2, les deux autres piliers de l'état pluripotent [14].…”

“…La démons-tration de la fixation de Nanog au niveau de l'intron 1 du gène Xist dans les cellules ES, ainsi que celle de la perte de cette fixation lors de l'initiation de l'ICX [14], semble confirmer cette hypothèse. Cette interaction directe a été également observée entre Xist et Oct4 et Sox2, les deux autres piliers de l'état pluripotent [14]. Ces résultats révèlent donc vraisemblablement l'existence d'un lien molécu-laire intime entre pluripotence et régulation de Xist (Figure 2), bien au-delà de ce qui avait été anticipé.…”