CONTACT

Peter MULLIGAN, Ph.D.
Chef d'équipe/Group Leader
peter.mulligan@lyon.unicancer.fr
Tel.: +33 (0)4 69 85 60 72

Cheney A, 5ème
Centre Léon Bérard

MULLIGAN Peter
Chef d'équipe, Inserm CR1 Researcher
peter.mulligan@lyon.unicancer.fr

BARBOLLAT Laetitia
UCBL1 Assistant Ingenieur
laetitia.barbollat@lyon.unicancer.fr
SIOUDA Maha
UCBL1 Researcher/Postdoctoral Fellow
Maha.SIOUDA@lyon.unicancer.fr
BENAISSA Marine
DUJARDIN Audrey
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Financements 

La Fondation pour la Recherche Médicale

OBJECTIFS

Les mécanismes épigénétiques régulent l’architecture, la fonction et la stabilité de la chromatine et la structure physiologique de notre génome. L’altération de ces mécanismes peut avoir des conséquences catastrophiques pour la cellule, et en particulier la dérégulation des programmes de transcription qui reposent sur des équilibres très précis, ainsi que des mutations de l’ADN. Ces deux événements jouent un rôle majeur dans l'initiation et la progression tumorale.

Notre laboratoire utilise une série d'approche reposant sur la biochimie, et la biologie moléculaire et cellulaire afin de découvrir les mécanismes épigénétiques régulant la physiologie cellulaire normale et la tumorigenèse. Notre programme est principalement focalisé sur l'identification et la caractérisation de nouveaux complexes épigénétiques, « machines moléculaires » contenant des enzymes et des facteurs de liaison qui modifient structure de la chromatine et conduisent à d'autres états épigénétiques. L'objectif final de nos études est de concevoir de nouvelles approches épigénétiques pour l'amélioration des traitements des cancers.

PROJETS

L'épigénétique désigne la capacité des cellules et des organismes à créer, stocker et hériter de nouveaux phénotypes sans changements du génotype. Les mécanismes codant l'information épigénétique restent en partie à élucider, mais dans une large mesure dépendent de la régulation de la structure et la fonction de la chromatine, un complexe d'ADN génomique et de protéines, principalement les histones. La chromatine est construite à partir d’un motif répété appelé le nucléosome. Cette unité fondamentale de la chromatine est constitué de 146 pb de l'ADN enveloppé 1,67 fois autour d'un octamère d’histones, et peut former des structures d'ordre supérieur qui régulent l’activité de l'ADN associé. Lorsque les fibres de chromatine sont compactées, et donc riches en contacts internucléosomes, elles sont généralement inhibitrices de la transcription. Par contre, des structures ouvertes, avec peu de contacts internucléosomes, permettent une activité transcriptionnelle. Les facteurs qui contrôlent la formation, la stabilité et l'échange de tels états de chromatine sont donc une étape dans la régulation de l'expression des gènes et les phénotypes en aval, et sont des facteurs épigénétiques potentiels. Ceux-ci comprennent un large éventail d’enzymes de modification de chromatine, de protéines de liaison, des ARN non-codants et d'autres molécules qui s'assemblent généralement pour former un plus petit nombre de grands complexes multi-fonctionnels. Les travaux en cours dans le laboratoire visent à purifier et à caractériser ces complexes épigénétiques, à découvrir les voies qu'ils régulent dans les cellules normales et cancéreuses et anisi de permettre une meilleure compréhension des mécanismes épigénétiques sous-jacents.

 

Modèle de régulation épigénétique de mécanismes physiologiques et cancer par SIRT1 complexes. SIRT1 favorise la compaction de la chromatine et la répression des gènes en effaçant les marques épigénétiques associés à des structures de chromatine ouverte et la transcription de gène actif, en particulier les résidus acétyles des lysines des histones H3K9Ac H4K16Ac et l’histone « linker » H1.4K26Ac. Ces marques sont déposées par des complexes acétyltransférase histones (HAT) lors de leur recrutement à des loci spécifiques, typiquement par des facteurs de transcription. Le mécanisme catalytique de SIRT1 nécessite le cofacteur NAD+, et est sensible à l'évolution de ses niveaux. Outre les résidus lysines désacétylés, SIRT1 produit des métabolites: le nicotinamide (NAM), qui est un inhibiteur de l'activité SIRT1, et l’O-acétyl-ADP-ribose (O-AADPR). Ces métabolites peuvent promouvoir le compactage de la chromatine. L’interaction entre les partenaires de liaison et les complexes permet de cibler l’activité SIRT1 à des loci génomiques spécifiques, conduisant ainsi à la régulation de sous-ensembles distincts de gènes cibles. De cette façon, les partenaires de liaison de SIRT1 et complexes permettent à SIRT1 de réguler des processus cellulaires, biologiques et des maladies spécifiques. Cependant, peu de ces complexes de SIRT1 ont été identifiés. Des lésions de l'ADN et une perte d'intégrité du génome sont aussi observées lors de la perte ou du gain de fonction SIRT1, mais les mécanismes précis de ces phénomènes restent à élucider.

Les études actuelles portent sur la classe III NAD+-dépendante histone déacétylase (HDAC) SIRT1, un facteur épigénétique énigmatique qui favorise la compaction de la chromatine et de la répression des gènes. SIRT1 a une importance particulière dans la régulation de la compaction de la chromatine par son rôle dans la déacétylation de lysine 16 de 

l'histone H4 (H4K16), car son acétylation est suffisante pour inhiber un ordre supérieur compaction de la chromatine. SIRT1 régule également un large éventail de processus cellulaires, comprenant la stabilité du génome, le métabolisme énergétique, l'apoptose, la nécrose, la croissance cellulaire, l'angiogenèse et la métastase. SIRT1 a été impliqué dans le cancer à la fois comme promoteur et suppresseur de tumeur, en fonction des contextes. Nous voulons comprendre comment ce facteur épigénétique régule ces divers processus dans les cellules normales et cancéreuses. La régulation métabolique de SIRT1, dépendante de la fluctuation des niveaux de NAD+ et d'autres facteurs, a également un intérêt pour la recherche, en particulier par sa capacité à agir comme un capteur du métabolisme des cellules cancéreuses. Les altérations du métabolisme de la tumeur par des différents mécanismes dont l'effet Warburg sont une caractéristique des cancers, mais son impact sur la régulation épigénétique reste à élucider. L’ensemble de ces études devrait permettre une évaluation préclinique de SIRT1 comme une cible thérapeutique et le développement de nouvelles thérapies épigénétiques du cancer.

Le laboratoire utilise un large éventail de techniques incluant la spectrométrie de masse et le séquençage de nouvelle génération. Nous avons également accès à une banque d’échantillons biologiques et à une gamme d'équipements et plateformes: microdissection de tumeur, analyse moléculaire à haut débit (ADN/ARN/protéines), équipements d'imagerie, centre de modèle de tumeur murine, centre de développement et de criblage à haut débit de molécules à potentiel thérapeutique.

Des postes sont actuellement disponibles pour l’accueil de post-doctorants et d'étudiants, talentueux et très motivés, intéressés à travailler sur ces questions. Pour postuler ou se renseigner, envoyer un CV et une lettre de motivation, y compris une déclaration de vos intérêts de recherche et de vos objectifs de carrière: peter.mulligan@lyon.unicancer.fr

PUBLICATIONS

1. Sedic M, Skibinski A, Brown N, Gallardo M, Mulligan P, Martinez P, Keller PJ, Glover E, Richardson AL, Cowan J, Toland AE, Ravichandran K, Riethman H, Naber SP, Naar AM, Blasco MA, Hinds PW, Kuperwasser C. (2015). Haploinsufficiency for BRCA1 leads to cell-type-specific genomic instability and premature senescence. Nature Communications, 6, Article number: 7505.

2. Toiber D, Erdel F, Silberman DM, Zhong L, Mulligan P, Sebastian C, Cosentino C, Martinez-Pastor B, Giacosa1, Agustina D’Urso S, Naar AM, Rippe K, and Mostoslavsky R. (2013). SIRT6 recruits SNF2h to sites of DNA breaks, modulating genomic stability through chromatin remodeling. Molecular Cell. Aug 22;51(4):454-68; Epub 2013 Jul 31.

3. Mulligan P, Yang F, Di Stefano L, Ji JY, Ouyang J, Nishikawa JL, Wang Q, Kulkarni M, Najafi-Shoushtari SN, Mostoslavsky R, Gygi SP, Gill G, Dyson NJ and Näär AM. (2011). A SIRT1-LSD1 co-repressor complex regulates Notch target gene expression and development. Molecular Cell. Jun 10;42(5):689-99. Epub 2011 May 19.
 * Selected for Preview, Molecular Cell. Jun 10 (2011);42(5): 559-560

4. Di Stefano L, Walker JA, Burgio G, Corona D, Mulligan P, Näär AM and Dyson NJ. (2011). Functional antagonism between histone H3K4 demethylases in vivo. Genes and Development. Jan 1;25(1):17-28.

5. Walker AK, Yang F, Jiang K, Ji JY, Watts JL, Purushotham A, Boss O, Hirsch ML, Ribich S, Smith JJ, Israelian K, Westphal CH, Rodgers JT, Shioda T, Elson SL, Mulligan P, Najafi-Shoushtari H, Black JC, et al. (2010). Conserved role of SIRT1 orthologs in fasting-dependent inhibition of the lipid/cholesterol regulator SREBP. Genes and Development. Jul 1;24(13):1403-17.

6. Mulligan P, Westbrook TF, Ottinger M, Chang B, Pavlova NN, Macia E, Shi Y, Barretina J, Liu J, Howley PM, Elledge SJ and Shi Y. (2008). CDYL bridges REST and histone methyltransferases for gene repression and suppression of cellular transformation. Molecular Cell. Dec 5;32(5):718-26.
 * Selected for Research Highlight, Nature Reviews Cancer. Feb (2009);9: 80; Leading Edge, Cell, Vol 135 (2008), p981.

7. Westbrook TF, Hu G*, Ang XL*, Mulligan P*, Pavlova NN, Liang A, Leng Y, Maehr R, Shi Y, Harper JW, Elledge SJ. (2008). SCFbeta-TRCP controls oncogenic transformation and neural differentiation through REST degradation. Nature. Mar 20;452(7185):370-4.       *denotes equal contribution.

8.Wu S, Shi Y, Mulligan P, Gay F, Landry J, Liu H, Lu J, Qi HH, Wang W, Nickoloff JA, Wu C, Shi Y. (2007).  A YY1-INO80 complex regulates genomic stability through homologous recombination-based repair. Nature Structural and Molecular Biology.  Dec;14(12):1165-72.

9. Mulligan P, White NR, Monteleone G, Wang P, Wilson JW, Ohtsuka Y, Sanderson IR. (2006). Breast milk lactoferrin regulates gene expression by binding bacterial DNA CpG motifs but not genomic DNA promoters in model intestinal cells. Pediatric Research. 2006 May;59(5):656-61.

10.White NR, Mulligan P, King PJ, Sanderson IR. (2006). Sodium butyrate-mediated Sp3 acetylation represses human insulin-like growth factor binding protein-3 expression in intestinal epithelial cells. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition. Feb;42(2):134-41.

11.Shi Y, Lan F, Matson C, Mulligan P, Whetstine JR, Cole PA, Casero RA, Shi Y. (2004). Histone demethylation mediated by the nuclear amine oxidase homolog LSD1. Cell. Dec 29;119(7):941-53.

12. Mazzarella G, MacDonald TT, Salvati VM, Mulligan P, Pasquale L, Stefanile R, Lionetti P, Auricchio S, Pallone F, Troncone R, Monteleone G. (2003). Constitutive activation of the signal transducer and activator of transcription pathway in celiac disease lesions. American Journal of Pathology. Jun;162(6):1845-55.

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