Comprendre la structure de SPO11, ses fonctions et ses interactions – ESSPOIR

La recombinaison méiotique est un élément déterminant de la reproduction sexuée : elle est indispensable non seulement à la stabilité des espèces (production de gamètes haploïdes à partir de cellules diploïdes) mais aussi à leur variabilité (réassortiment du matériel génétique d’une génération à l’autre). La recombinaison méiotique est initiée par la formation de très nombreuses cassures double brin (CDB) de l’ADN générées par la protéine SPO11. Depuis sa découverte, il y a plus de 20 ans, peu de progrès ont été faits quant à la compréhension du mode d’action de SPO11, et ce notamment car sa purification a, jusqu’à maintenant, été infructueuse. Ce projet s’appuie sur le fait que nous avons récemment démontré que SPO11 était membre d’un complexe protéique apparenté aux topoisomérases VI des Archées, enzymes responsables de changements topologiques de l’ADN (Vrielynck et al. Science 2016). Ce résultat a considérablement modifié l’idée que nous nous faisions de la nature et de la structure du complexe catalytique de formation des CDB méiotiques (Bouuaert and Keeney, Science 2016). Il permet de ré-envisager, pour la première fois depuis longtemps, la caractérisation biochimique de la réaction enzymatique à l’origine de la recombinaison méiotique. Pour relever ce défi nous avons réuni dans ce projet collaboratif international Franco-Taiwanais quatre groupes spécialistes dans l’étude biochimique des topoisomérases. Notre consortium est complété par deux groupes spécialistes de l’étude de la méiose dans deux espèces végétales très complémentaires : Arabidopsis thaliana et le maïs, Zea mays. Ceci nous permet de proposer une approche multi-échelle et multidisciplinaire, combinant la génétique moléculaire, la cytologie, la biochimie et la biologie structurale de façon à comprendre les mécanismes contrôlant l’initiation de la recombinaison méiotique. De plus, les plantes sont parmi les rares organismes eucaryotes à coder pour un « vrai » complexe topoisomérase VI (non méiotique). Ceci nous offre l’opportunité de comparer, au sein d’un même organisme, le complexe de formation des CDB méiotiques avec un complexe topoisomérase «classique », offrant ainsi la possibilité d’étudier le mécanisme d’initiation de la recombinaison méiotique d’un point de vue mécanistique et évolutif.