Mécanismes moléculaires de l'enlèvement des cohésines en méiose – CleaveRec8

Au cours de la mitose, la ségrégation correcte du matériel génétique dépend de la dissociation de complexes protéiques appelés cohésines. Ces complexes forment des anneaux qui maintiennent ensemble les chromatides sœurs. Pendant la prophase en mitose, des mécanismes de phosphorylation des cohésines sont impliqués dans leur dissociation des bras des chromosomes. Puis l'anaphase commence lorsque les cohésines qui restaient protegées au niveau des centromères par PP2A, sont elles clivées par une protéase appelée séparase. La méiose consiste en deux divisions cellulaires spécialisées (méiose I et méiose II) qui se succèdent sans phase S intermédiaire pour générer des gamètes haploïdes. Dans ce cas, la dissociation des cohésines se fait en deux temps distincts lors des deux divisions méiotiques, d’abord au niveau des bras des chromosomes en méiose I puis au niveau des centromères en méiose II. En méiose, la sous-unité SCC1 des cohésines est remplacée par Rec8, une sous-unité spécifique de la méiose. D'une manière surprenante, Rec8 doit être phosphorylée pour être clivée par la séparase au cours des deux divisions.Alors que les mécanismes moléculaires sous-jacents à la dissociation des cohésines commencent à être mieux compris dans les organismes modèles unicellulaires tels que la levure S. cerevisiae, chez les mammifères, par contre, la manière dont la localisation et le clivage de Rec8 sont régulés dans le temps au cours de la méiose est encore largement inconnue, de même que la question de savoir si l'enlevement de la Cohésine en prophase s'effectue par les mêmes mécanismes qu'en mitose.

Le sujet de ce projet collaboratif sera: 1) l'identification des sites de phosphorylation de Rec8 de mammifères, et l'analyse fonctionnelle des sites qui transforment Rec8 en un substrat de la Séparase. 2) L'identifications des kinases spécifiques responsables de la transformation de Rec8 en une forme clivable, et les consequences phenotypiques de l'inactivation de ces kinases. Nous sommes en première place pour réaliser ces objectifs du fait de notre essai fonctionnel de Rec8 dans un modèle relativement facile à manipuler que sont les cellules mitotiques ainsi que par notre capacité de tester le clivage de Rec8 in vitro comme in vivo. En combinaison avec d'autres de nos découvertes récentes, cela nous permet également de 3) démêler les détails moléculaires de l'inactivation rapide de la séparase entre les deux divisions méiotiques, 4) clarifier pourquoi la séparation des chromatides soeurs dépend de la cycline A en méiose II et est déclenchée prématurément par une forme non-dégradable de cette cycline mais pas des autres cyclines, et 5) de savoir si la cohésine méiotique est dissociable indépendamment de sa protéolyse, et si oui, à quelle position est alors ouvert l'anneau.

Nous attendons de ce travail collaboratif une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires assurant la ségrégation correcte des chromosomes au cours de la méiose chez les mammifères. Chez la femme, la méiose est sujette à erreur, et par ailleurs, le taux d’erreurs augmente exponentiellement avec l’âge de la mère. Les erreurs de ségrégation en méiose conduisent à la génération de gamètes aneuploïdes et, après fécondation, à des embryons aneuploïdes. Chez l’Homme, la plupart des aneuploïdies ne sont pas viables et conduisent à des fausses couches, sauf certaines trisomies telles que la trisomie 21 qui dans 90% des cas, est dûe à des erreurs de ségrégation au cours de la méiose dans l’ovocyte. Il a été montré que la perte prématurée des cohésines est une raison pour l’incidence élevée d’ovocytes aneuploïdes chez les femmes proche de la ménopause. Il est donc fondamental d’élucider les mécanismes moléculaires régulant la dissociation des cohésines en méiose pour avoir une meilleure compréhension des problèmes de fertilité liés à l’âge chez la femme.