Role de condensine dans la répression de l'expression génique – GeneSilencingByCondensin

Enjeu 1 : Identifier la voie dans laquelle condensine régule les gènes.
Des expériences de génétiques et de transcriptomique à grande échelle (RNA-seq) et de RT-qPCR ont été réalisées.

Enjeu 2. Définir les partenaires protéiques de condensine.
L’objectif était d’identifier par une approche non-biaisée les partenaires protéiques de condensine chez S. pombe. Deux sous unités de condensine ont été fusionnées à l’étiquette TAP. Les conditions de cultures de cellule de S. pombe à large échelle (en fermenteur) ont été définies et les purifications par affinité réalisées. L’analyse par spectrométrie de masse des peptides co-purifiés avec les deux sous unités de condensine est en cours.

Enjeu 3 : Définir à quelle phase du cycle cellulaire condensine régule les gènes
L’objectif était d’identifier la phase du cycle cellulaire au cours de laquelle condensine est requise à l’expression correcte des gènes. Les cellules de S. pombe ont été synchronisées, condensine inactivée à différents stades du cycle cellulaires et les niveaux d’expression de gènes rapporteurs mesurés par RT-qPCR

Enjeu 4. Localisation de condensine sur l'ADN ou l'ARN.
La localisation de condensine au niveau des gènes régulés a été recherchée par ChIP-qPCR.

Nous avons découvert que condensine préserve l’expression génique en maintenant la stabilité des chromosomes en mitose. Ce résultat sera important pour la communauté scientifique qui étudie la biologie des chromosomes pour la conception de futures expériences fondée sur l’inactivation de condensine dans des cellules en prolifération

Déterminer si les résultats obtenus chez S. pombe s'appliquent à l'homme par l'analyse de cellules humaines en culture.

Deux présentations orales sélectionnées sur résumé à des congrès internationaux (Gordon Conference - Italie- 2017, SMC meeting - Japon -2017), et une présentation poster au Cold Spring Harbor meeting sur la ségrégation des chromosomes (Juin 2017- USA)

Comprendre comment les facteurs structurant les chromosomes régulent l’expression génique est devenu un enjeu pour la biologie moderne. Condensine est un complexe organisateur des chromosomes, conservé depuis les bactéries jusque chez l’Homme, qui condense et façonne le génome et régule l’expression génique, notamment par l’extinction de gènes ou « gene silencing ». Cependant, les mécanismes par lesquels condensine structure le génome et réprime l’expression génique demeurent mal compris. Notamment, nous ne savons pas dans quelle mesure les fonctions de condensation et d’extinction de gènes sont liées. En effet, les mécanismes mis en jeu dans la répression de gènes par condensine ont été peu investigués à ce jour, et les quelques données à disposition conduisent à des conclusions divergentes. Des travaux suggèrent que condensine réprime l’expression génique en compactant la chromatine, et, ce faisant, en limitant l’accès à l’ADN aux ARN polymérases. D’autres, au contraire, suggèrent que la condensation de la chromatine par condensine n’est pas suffisante pour éteindre efficacement l’expression génique. Dans ce contexte, nous avons entrepris l’étude du rôle de condensine dans l’expression génique chez la levure Schizosaccharomyces pombe qui est l’organisme modèle de choix pour l’étude de la chromatine et des mécanismes de gene silencing. Corroborant l’idée d’une conservation des mécanismes, nos résultats indiquent que condensine prend également part à l’extinction de gènes chez S. pombe. En revanche, et de façon importante, nos résultats préliminaires pointent vers un mécanisme inattendu et suggèrent que le modèle d’une répression génique transcriptionnelle, fondée sur la compaction de la chromatine, doit être reconsidéré. Nous avons collecté des données préliminaires robustes suggérant que condensine réprime l’expression génique au niveau post-transcriptionnel, via une destruction ciblée des ARNs. Nous avons découvert des interactions physiques entre condensine, une ribonucléase et d’autres protéines de liaison aux ARN. De plus, ces interactions semblent conservées chez l’Homme, suggérant que condensine opère une répression génique au sein d’un réseau conservé d’interactions physiques et fonctionnelles avec des protéines de liaison aux ARN. Ceci ouvre la possibilité de liens fonctionnels jusqu’alors ignorés entre condensine, l’architecture des chromosomes et la dégradation contrôlée des ARN. L’objectif de ce projet de recherche est de déchiffrer plus avant le rôle de condensine dans l’extinction génique chez la levure S. pombe et aussi chez l’Homme. Pour cela, nous proposons d’identifier et de caractériser les interactions critiques entre condensine, des facteurs de silencing, la chromatine et/ou les ARN, qui engagent condensine dans l’extinction de gènes chez S. pombe et l’Homme. Ce projet novateur et ambitieux est construit sur des données préliminaires solides, et fait appel à des approches expérimentales innovantes et complémentaires qui seront menées par trois laboratoires déjà productifs en tant que consortium. Puisque l’organisation du génome, la condensation des chromosomes et l’extinction de gènes opérés par condensine sont des mécanismes ubiquitaires, la connaissance générée par ce projet de recherche sera de portée générale.