Dynamique chromosomique et recombinaison au cours de la méiose – MeioRec

La méiose est le processus cellulaire hautement régulé à la base de la reproduction sexuée des eucaryotes, au cours duquel une cellule diploïde réplique une seule fois son ADN puis subit deux divisions successives. Cela réduit de moitié le jeu de chromosomes et génère quatre cellules haploïdes (gamètes). Des évènements fondamentaux de la méiose se produisent pendant la prophase de la première division (méiose I), lorsque les chromosomes homologues subissent une succession d’évènements strictement régulée qui inclue leur reconnaissance et leur appariement deux a deux ainsi que la formation d’une synapse sur toute leur longueur. Fait important, dans la plupart des organismes dont la levure de boulanger Saccharomyces cerevisiae et l’homme, des liens physiques entre homologues établis par des “crossovers” (CO) se forment en même temps que l’appariement. Ces CO sont requis pour la bonne ségrégation des homologues lors de la méiose I. Tout dysfonctionnement au cours de ces étapes affecte la ségrégation des chromosomes et l’accomplissement de la méiose, pouvant provoquer de graves conséquences en santé humaine comme la stérilité, des maladies génétiques ou encore des anomalies congénitales. Enfin, il faut remarquer que la recombinaison méiotique se produit dans un contexte chromatinien hautement organisé susceptible d’influencer les produits de cette recombinaison.
Le projet “MeioRec” a pour but d’élucider le contrôle génétique et physique de la recombinaison méiotique à travers des approches complémentaires. En utilisant la levure de boulanger S. cerevisiae comme organisme modèle, et en tirant partie de la puissance de sa génétique, nous étudierons la régulation des différentes voies de recombinaison en intégrant le contexte physique de la molécule d’ADN (organisation et dynamique chromatinienne). Nous envisageons aussi de déterminer l’influence du polymorphisme de séquence de petite taille (à l’échelle du nucléotide) et de grande taille (variants structuraux tels que, par exemple, des duplications de plusieurs dizaines de kilobases) sur la recombinaison afin de mimer au mieux une situation naturelle. L’abondance de ces variants structuraux au sein des populations naturelles, ainsi que leur implication dans de nombreuses pathologies n’ont été appréciées que récemment. Une meilleure compréhension du comportement de ces structures au cours de la méiose éclairera leur influence sur la recombinaison méiotique, ainsi que les mécanismes permettant leur transmission de génération en génération.
Ce projet repose principalement sur l'utilisation de techniques génomiques combinées à des approches sur cellules uniques, toutes maîtrisées ou en cours de l’être au sein du consortium. BL maîtrise le génotypage génomique des produits de la méiose. OE et RK maîtrisent l’analyse de la proximité physique entre loci chromosomiques à travers i) des essais de recombinaison entre sites loxP induite par la recombinase Cre (OE), ii) des essais biochimiques permettant la capture de la conformation chromosomique (RK), et iii) l’analyse par imagerie haute résolution de la dynamique de locus chromosomiques sur cellules vivantes (OE and RK). En combinant ces différentes techniques et en développant de nouveaux outils notamment pour l’analyse des essais de capture de conformation chromosomique réalisés sur un bras chromosomique redessiné, nous envisageons d’augmenter significativement le niveau de résolution de l’analyse de la structure et de la dynamique chromosomique lors de la recombinaison méiotique. De telles approches, ainsi que les outils d’analyses qui les accompagneront, toucheront certainement un public beaucoup plus large que la seule communauté méiotique. Finalement, MeioRec éclairera les mécanismes globaux contrôlant la régulation de la formation des crossovers méiotiques, un processus essentiel pour la fertilité et pour prévenir les pathologies néo-natales.