Seed germination and subsequent seedling growth define crucial steps for entry into the plant life cycle. For those events to take place properly, seed developmental genes need to be silenced whereas vegetative growth genes are activated. Chromatin structure is generally known to play crucial roles in gene transcription control. However, the transition between active and repressive chromatin states during seed germination is still poorly characterized and the underlying molecular mechanisms remain largely unknown. Here we identified the Arabidopsis PHD-domain H3K4me3-binding ALFIN1-like proteins (ALs) as novel interactors of the Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1) core components AtBMI1b and AtRING1a. The interactions were confirmed by diverse in vitro and in vivo assays and were shown to require the AL6 N-terminus containing PAL domain conserved in the AL family proteins and the AtRING1a C-terminus containing RAWUL domain conserved in animal and plant PRC1 ring-finger proteins (including AtRNIG1a/b and AtBMI1a/b). By T-DNA insertion mutant analysis, we found that simultaneous loss of AL6 and AL7 as well as loss of AtBMI1a and AtBMI1b retards seed germination and causes transcriptional derepression and a delayed chromatin state switch from H3K4me3 to H3K27me3 enrichment of several seed developmental genes (e.g. ABI3, DOG1, CRU3, CHO1). We found that AL6 and the PRC1 H3K27me3-reader component LHP1 directly bind at ABI3 and DOG1 loci. In light of these data, we propose that AL PHD-PRC1 complexes, built around H3K4me3, lead to a switch from the H3K4me3-associated active to the H3K27me3-associated repressive transcription state of seed developmental genes during seed germination. Our finding of physical interactions between PHD-domain proteins and PRC1 is striking and has important implications for understanding the connection between the two functionally opposite chromatin marks: H3K4me3 in activation and H3K27me3 in repression of gene transcription.

Summary Metazoan chromosomes are organized into discrete domains (TADs), believed to contribute to the regulation of transcriptional programs. Despite extensive correlation between TAD organization and gene activity, a direct mechanistic link is unclear, with perturbation studies often showing little effect. To follow TAD dynamics during development, we used Capture Hi-C to interrogate the TADs around key differentially expressed genes during mouse thymocyte maturation, uncovering specific remodeling events. Notably, one TAD boundary was broadened to accommodate RNA polymerase elongation past the border, and sub-domains were formed around some activated genes without changes in CTCF binding. The ectopic induction of one gene was sufficient to recapitulate microdomain formation in embryonic stem cells, providing strong evidence that transcription can directly remodel chromatin structure. These results suggest that transcriptional processes drive complex, but non-universal, chromosome folding patterns that can be important in certain genomic contexts.

ABSTRACT Macroautophagy (often-named autophagy), a catabolic process involving autophagy-related ( Atg ) genes, prevents accumulation of harmful cytoplasmic components and mobilizes energy reserves in long-lived and self-renewing cells. Autophagy deficiency affects antigen presentation in conventional dendritic cells (DCs) without impacting their survival. However, previous studies did not address epidermal Langerhans cells (LCs). Here, we demonstrate that deletion of either Atg5 or Atg7 in LCs leads to their gradual depletion. ATG5-deficient LCs showed metabolic dysregulation and accumulated neutral lipids. Despite increased mitochondrial respiratory capacity, they were unable to process lipids, eventually leading them to ferroptosis. Finally, metabolically impaired LCs upregulated proinflammatory transcripts and showed decreased expression of neuronal interaction receptors. Altogether, autophagy represents a critical regulator of lipid storage and metabolism in LCs, allowing their maintenance in the epidermis.

Targeting the immune system with nanoparticles (NPs) to deliver immunomodulatory molecules emerged as a solution to address intra-tumoral immunosuppression and enhance therapeutic response. While the potential of nanoimmunotherapies in reactivating immune cells has been evaluated in several preclinical studies, the impact of drug-free nanomaterials on the immune system remains unknown. Here, we characterize the molecular and functional response of human NK cells and pan T cells to a selection of five NPs that are commonly used in biomedical applications. After a pre-screen to evaluate the toxicity of these nanomaterials on immune cells, we selected ultrasmall silica-based gadolinium (Si-Gd) NPs and poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) NPs for further investigation. Bulk RNA-sequencing and flow cytometry analysis showcase that PLGA NPs trigger a transcriptional priming towards activation in NK and pan T cells. While PLGA NPs improved NK cells anti-tumoral functions in cytokines-deprived environment, Si-Gd NPs significantly impaired T cells activation as well as functional responses to a polyclonal antigenic stimulation. Altogether, we identified PLGAs NPs as suitable and promising candidates for further targeting approaches aiming to reactivate the immune system of cancer patients.

Macroautophagy (often-named autophagy), a catabolic process involving autophagy-related (Atg) genes, prevents the accumulation of harmful cytoplasmic components and mobilizes energy reserves in long-lived and self-renewing cells. Autophagy deficiency affects antigen presentation in conventional dendritic cells (DCs) without impacting their survival. However, previous studies did not address epidermal Langerhans cells (LCs). Here, we demonstrate that deletion of either Atg5 or Atg7 in LCs leads to their gradual depletion. ATG5-deficient LCs showed metabolic dysregulation and accumulated neutral lipids. Despite increased mitochondrial respiratory capacity, they were unable to process lipids, eventually leading them to ferroptosis. Finally, metabolically impaired LCs upregulated proinflammatory transcripts and showed decreased expression of neuronal interaction receptors. Altogether, autophagy represents a critical regulator of lipid storage and metabolism in LCs, allowing their maintenance in the epidermis.

Background:

 Systemic lupus erythematosus (SLE) affects mainly women of child-bearing age, and is associated with worse pregnancy and disease outcomes during pregnancy. Physiologically, pregnancy is associated with an immunotolerance state, and in other rheumatic diseases such as rheumatoid arthritis (RA) pregnancy is associated with a lower disease activity. The molecular mechanisms underlying immune differences between healthy, RA and SLE pregnancies are largely unknown. 

Objectives:

 To prospectively study the circulating monocyte mRNA and miRNA from healthy, RA and SLE women before, during and immediately after pregnancy. 

Methods:

 Patients with RA or SLE and age-matched controls were included in the study. EDTA-anticoagulated blood was drawn within 3 months before pregnancy, at the time of positive pregnancy test, month 3 and 6 of pregnancy, during delivery and 1 month and 3 of post-partum. Monocytes were sorted using CD14 magnetic sorting (Miltenyi). Total RNAs were extracted with a commercial kit (Qiagen) and the transcriptome obtained using paired-end sequencing with a new generation sequencer SOLID 5500 (Life technologies). Sequencing data was processed using the nf-core/rnaseq pipeline, version 3.10.1. Within this pipeline, STAR was used for sequence alignment, while Salmon was used for RNA quantification, resulting in an expression matrix. For miRNAs, mirdeep2 was used to generate the expression matrix. In subsequent steps, DESeq2 was used to study differential expression. For each condition (SLE, RA or control), visits in chronological order were considered as a continuous variable on which transcriptional patterns were explored. In addition, the patient ID was used as a covariate to control for individual variability in gene expression profiles. For enrichment analyses and regulator predictions, Ingenuity Pathway Analysis (IPA) software was used to decipher the expression variations observed. To link miRNAs and downstream mRNA targets, a correlation analysis was performed between mRNA and miRNA signal of the same patients. A miRNA was predicted to negatively regulate a mRNA if it was negatively correlated with that transcript across samples, and predicted as such by miRTarBase. 

Results:

 Six patients with SLE, four with RA and five healthy donors were included. During the progression of RA pregnancies, the pathway enrichments highly correlated with the ones from healthy pregnancies (r = 0.82, p = 3.28 x10^-6, Figure 1A). Conversely, the enrichments from SLE pregnancies did not correlate with healthy ones (r = 0.02, p = 0.94, Figure 1B), suggesting that SLE pregnancies have a distinct transcriptomic signature. Using pathway analysis we identified a downregulation of the interferon gamma, interleukin 1 and CD40L/CD40 pathways in both healthy and RA pregnancies during the progression of pregnancy. During SLE pregnancies, we identified an upregulation of pathways of interferon gamma, Interleukins 1, 6 and 8 and Tumor Necrosis factor. The upregulation of these inflammatory pathways remained significant after excluding visits with a clinical flare. In contrast to healthy donors and RA patients, SLE patients were characterized by a significant downregulation of miRNAs 106a-5p and 148b-5p (adjusted p-value < 0.05) predicted to control cytokine-mediated signaling pathway and neutrophils activation/degranulation (adjusted p-values < 0.001 and < 0.01, respectively). 

Conclusion:

 We identify that SLE pregnancies have a distinct monocyte transcriptomic signature which differs from healthy and RA pregnancies, that accompany increased risk of disease flares and adverse pregnancy events. Furthermore, our data suggest that miRNA may participate to this pro-inflammatory signature, which opens the way for a better understanding of SLE pregnancy and the development of biomarkers of adverse pregnancy events. 

REFERENCES:

 NIL. 

Acknowledgements:

 This project was founded by the l'ANR PRCI "SPIRALE" and by l'ITI Transplantex. The DRCI of the HUS for promoting the study. MS is supported by ATIP-AVENIR, INSERM, Fondation Bettencourt-Schueller, FOREUM Early Career Grant and Fondation Arthritis. 

Disclosure of Interests:

 Eloi Schmauch: None declared, Philippe Georgel: None declared, Raphael Carapito: None declared, Angélique Pichot: None declared, Ghada Alsaleh: None declared, Nicodème Paul: None declared, Anne Molitor: None declared, Catherine Mutter: None declared, Jacques-Eric Gottenberg: None declared, Renaud Felten: None declared, Séiamak Bahram: None declared, Jean SIBILIA: None declared, Marc SCHERLINGER Amgen, AstraZeneca, Biogen, BMS, Fresenius Kabi, Galapagos, GSK, Nordic Pharma, Novartis, Sandoz., Amgen, AstraZeneca, Biogen, BMS, Fresenius Kabi, Galapagos, GSK, Nordic Pharma, Novartis, Sandoz.

Capture Hi-C (CHi-C) is a new technique for assessing genome organization, based on chromosome conformation capture coupled to oligonucleotide capture of regions of interest such as gene promoters. Chromatin loop detection is challenging, since existing Hi-C/4C-like analyses, which make different assumptions about the technical biases presented, are often unsuitable. We describe a new approach, ChiCMaxima, which uses local maxima combined with a background model to detect DNA looping interactions, integrating information from biological replicates. ChiCMaxima shows more stringency and robustness compared to previously developed tools. The tool includes a GUI browser for flexible visualization of CHi-C profiles alongside epigenomic tracks.