Organisation structurale et fonctionnelle de la chromatine à l’échelle du nucléosome. Analyse par cryo tomographie électronique de sections vitreuses et modélisation in silico – CRYOCHROM

Le chromosome eucaryote est un milieu complexe, à la fois dense et hétérogène, composé d'une longue chaîne d'ADN (quelques mm à quelques dizaines de cm selon les espèces), repliée dans le volume du noyau à l'échelle du micron, à travers plusieurs niveaux d'organisation, et tout en interagissant avec une multitude de facteurs conduisant à une compartimentation fonctionnelle, présentant des variations temporelles et spatiales. Leur structure fondamentale en « collier de perles » de nucléosomes joue un rôle essentiel dans la régulation de nombreux processus cellulaires essentiels (épigénétique, régulation de l’expression de gènes, réplication et réparation de l’ADN). Ces dernières années, la connaissance du chromosome s'est beaucoup développée grâce à l'essor des techniques de capture de conformation et des techniques de microscopie optique, mais sa structure à l’échelle nanométrique est encore presque inexplorée. En utilisant la cryo tomographie électronique de sections vitreuses nous avons récemment montré qu’il est possible de visualiser les nucléosomes et l'ADN à un niveau de détails permettant d'accéder à leur conformation dans le contexte cellulaire. Le projet CRYOCHROM propose une approche de biologie structurale intégrée visant à déterminer la conformation et l’organisation locale de la chromatine en lien avec sa compartimentation fonctionnelle. Il s'appuie sur un consortium multidisciplinaire, incluant des biologistes et biophysiciens de l’ADN et de la chromatine, des spécialistes de l’analyse d'image en cryo microscopie électronique, et de la modélisation en physique des polymères. Nous caractériserons la variabilité conformationnelle des nucléosomes et celle de leur organisation supramoléculaire. Nous explorerons les liens entre conformation des nucléosomes et repliement de la chromatine. Nous relierons conformation et ordre local avec les états fonctionnels de la chromatine en interphase, en ciblant les domaines d’euchromatine et d’hétérochromatine par corrélation entre cryo-microscopie de fluorescence et électronique. Pour caractériser les conformations et comprendre les mécanismes à l'oeuvre, nous combinerons analyses expérimentales, modèles théoriques et simulations.