CE12 - Génétique, génomique et ARN

Caractérisation fonctionnelle de facteurs impliqués dans l’interférence génétique – CO-PATT

Résumé de soumission

La recombinaison homologue est un mécanisme universel impliqué dans la stabilité des génomes (réparation) et dans leur évolution (brassage intra-chromosomique). En méiose, elle permet la formation de crossing-overs (COs) essentiels à la ségrégation correcte des chromosomes homologues. Toute altération dans la formation ou la régulation des COs conduit à des défauts de fertilité ou à la formation de gamètes aneuploïdes. La recombinaison méiotique débute par la formation de cassures double brin de l’ADN (CDB) programmées tout le long du génome et leur réparation correcte est indispensable à l’appariement des chromosomes homologues ainsi qu’à la mise en place de la structure d’appariement, le complexe synaptonémal (CS). La réparation des CDBs en CO et non crossing-over (NCO) se fait préférentiellement en utilisant comme modèle le chromosome homologue.
Le processus de recombinaison est donc une étape clé de la méiose qui doit être très fortement régulée. En particulier, le choix entre NCO et CO est crucial pour assurer la présence d’au moins un CO par paire d’homologues quelle que soit la taille des chromosomes. De plus, les COs sont espacés de façon régulière le long des chromosomes par le phénomène d’interférence : la désignation d’un CO à une position donnée diminue la probabilité d’avoir un autre CO à proximité. Le nombre de COs par paire d’homologues dépend donc de la force de l’interférence.
Bien que le phénomène d’interférence ait été décrit pour la première fois en 1916, les mécanismes et les molécules impliquées ne sont toujours pas identifiés. Des approches génétiques et moléculaires ont permis d’identifier une voie de modulation partielle de l’interférence chez Saccharomyces cerevisiae qui implique la modification post-traductionnelle de deux protéines de l’axe chromosomique. Nos résultats préliminaires ont montré que cette voie était conservée chez Sordaria macrospora et que l’absence de trois acteurs de cette voie augmentait le nombre et modifiait la répartition des COs. Ces modifications sont associées à une modulation de la taille de l’axe des chromosomes.
En s’appuyant sur ces résultats préliminaires robustes, le projet CO-PATT combine des approches multidisciplinaires, maîtrisées dans nos laboratoires et comporte trois objectifs :
(1) Une caractérisation précise de cette voie chez S. macrospora et Arabidopsis thaliana en utilisant les approches très performantes d’imagerie sur cellule unique offertes par ces deux systèmes modèles. Ces approches permettront d’explorer la conservation évolutive de cette voie et des mécanismes associés.
(2) Une caractérisation fonctionnelle de nouveaux acteurs impliqués dans la mise en place de l’interférence ou de sa régulation. Nous allons tirer parti de la complémentarité de nos trois systèmes : S. cerevisiae (crible génétique haut-débit et étude moléculaire de la recombinaison), S. macrosopora et A. thaliana (approches génétiques et cytologiques).
(3) Une étude du rôle de l’axe du chromosome et du CS dans la transmission du signal de l’interférence. Nous combinerons les données du nombre et de la localisation des COs dans les divers contextes mutants avec des approches de modélisation afin de tester la propagation du signal d’interférence en présence et en absence de CS complet (défaut d’appariement).
Le Projet CO-PATT devrait permettre de mieux comprendre les contraintes imposées par l’interférence dans la distribution des COs à l'échelle du chromosome et du génome. Les résultats de ce projet intéresseront la communauté scientifique étudiant la fertilité humaine ainsi que celle impliquée dans les programmes d’amélioration des plantes. Mieux maîtriser le nombre et la répartition des COs permettra par exemple : (i) l’obtention de gamètes hyper- ou hypo-recombinants plus adaptables aux environnements changeants, (ii) diminuer la taille des populations de sélection et (iii) réduire la taille des segments chromosomiques introduits dans les variétés élites.

Coordinateur du projet

Monsieur Eric Espagne (Institut de Biologie Intégrative de la Cellule)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IJPB INRAE Institut Jean-Pierre BOURGIN
I2BC Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
GQE Génétique quantitative et Evolution - Le Moulon
IPS2 Institut des Sciences des Plantes de Paris Saclay

Aide de l'ANR 582 008 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2020 - 48 Mois

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