CGM - Département Dynamique et Stabilité des Génomes

Dynamique des chromosomes

Responsable : Olivier Espéli

  MàJ : 24/04/12

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Thématique 1 : Contrôle de l’étape de cohésion des chromatides sœurs au cours du cycle cellulaire de la bactérie modèle Escherichia coli

Après leur réplication, les chromatides sœurs restent co-localisées pendant plusieurs dizaines de minutes avant d'être ségrégées ; cette étape est appelée la cohésion des chromatides sœurs.  L’objectif principal de notre projet est de révéler les mécanismes permettant la cohésion des chromatides sœur chez la bactérie modèle E. coli. Nous avons montré récemment que l’organisation du chromosome en plusieurs domaines (les macrodomaines) participe à l’établissement de la co-localisation entre les chromatides sœurs (Espeli et al., 2008). En l'absence de la protéine MatP (responsable de l’organisation du macrodomaine Ter), la période de co-localisation est fortement réduite (Mercier et al., 2008). D’un autre côté, le groupe du Pr. David Sherratt a également  mis en évidence l’importance de l’ADN topoisomérase IV dans le contrôle de la période de co-localisation des chromatides sœurs. Les liens entre MatP et l’ADN topoisomérase IV restent à établir. Ces observations suggèrent que des liens topologiques (précaténanes) entre les chromatides répliquées seraient à la base de l’association entre les chromatides sœurs.

Pour démontrer l’existence de ces liens et mesurer leur densité, nous avons développé un outil de recombinaison permettant de détecter les précaténanes in vivo sur le chromosome d’E. coli.  

Pour comprendre l’organisation spatiale des chromatides sœurs nous combinons un test de recombinaison et des techniques de Chromosome Conformation Capture (Hi-C). Ces expériences permettent d’analyser les repliements spatiaux et les interactions entre les deux chromatides à l'échelle du génome entier. Pour cela nous bénéficions du support de la plateforme de génomique fonctionnelle d’IMAGIF sur le campus de Gif-sur-Yvette.

L’étude de la dynamique des chromatides sœurs à l'échelle de la cellule individuelle se fait grâce au développement de nouveaux outils de biologie cellulaire permettant de différentier transitoirement les deux chromatides sœurs et d’analyser leurs connections à haute résolution par l'intermédiaire de mesure de FRET et microscopie à super-résolution.

Visionner une vidéo résumant 2 heures de croissance des bactéries E. coli sous un microscope en fluorescence (format .avi, durée 16 s, 3 Mo, film réalisé par O. Espéli).
Si besoin, cliquez ici pour télécharger gratuitement le lecteur VLC Multimedia Player.

Thématique 2 : Organisation et dynamique des chromosomes chez la levure Schizosaccharomyces pombe

À l’inverse des bactéries, chez les organismes eucaryotes, les mécanismes moléculaires impliqués dans l'étape de cohésion des chromatides sœurs ont été recherchés depuis de nombreuses années. Il est maintenant bien établi que le chargement d’un complexe multiprotéique, appelé cohésine, durant la phase S est l’évènement principal contrôlant la cohésion des chromatides sœurs. Les cohésines ne s’accumulent que sur des régions particulières comme les centromères, l’hétérochromatine et certaines zones de convergence entre les gènes. À partir de ces points, les cohésines influencent la cohésion de l’ensemble des chromatides sœurs jusqu'au début de l’anaphase.

L’alignement des chromatides sœurs est essentiel pour le bon déroulement du cycle cellulaire,  pour l’attachement du fuseau mitotique, pour la réparation d’éventuelles lésions de l’ADN et pour le contrôle transcriptionnel de certains gènes. Des mutations affectant les gènes codant pour diverses sous unités des cohésines ont été identifiées chez des patients souffrant de maladies génétiques ou de cancers.

Les expériences proposées dans ce projet ont pour but de définir l’organisation spatiale des chromatides sœurs depuis leur réplication jusqu'à leur séparation en anaphase.

Les outils de génétique, génomique et de biologie cellulaire développés pour l’étude de la cohésion des chromatides sœur chez E. coli seront adaptés à la levure S. pombe et permettront d’ ouvrir ce nouvel axe d’étude du laboratoire. Le cycle cellulaire de S. pombe présente la particularité de posséder une très longue phase G2 (80% du cycle cellulaire) pendant laquelle les chromatides sœurs sont cohésives,  ce qui en fait un modèle idéal pour notre projet.

 

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