Rôle des pores nucléaires dans l'organisation de la chromatine et la régulation des gènes au cours de la sénescence – NPCOS

Pour adresser ces questions, nous avons utilisé une approche interdisciplinaire mêlant génomique (RNAseq, ATACseq), microscopie à haute résolution et sur cellules vivantes, optogénétique et biophysique.

(1) Mécanismes par lesquels les pores nucléaires régulent l'organisation de la chromatine:

Notre travail précédent (Boumendil et al, Genes and Dev 2019) avait permis de mettre en évidence un rôle de la protéine du panier du pore nucléaire TPR (translocated promoter region) dans l'organisation globale de la chromatine. Par ailleurs, cette protéine a été démontrée comme étant nécessaire au maintien de zone dépourvues d'hétérochromatine à proximité des pores nucléaires. Nous nous sommes donc intéressés aux mécanismes par lesquels TPR régule l'organisation de la chromatine. Nous avons démontré que la protéine TPR forme des condensats biomoléculaires qui permettent l'exclusion mécanique de l'hétérochromatine à proximité des pores. En exerçant une force répulsive sur l'hétérochromatine à la périphérie du noyau, la protéine TPR ne régule pas seulement l'organisation de la chromatine localement mais influe sur le positionnement de l'hétérochromatine dans l'ensemble du noyau. Ces résultats sont présentés sous forme d'une prépublication dans BioRxiv (Narat et al, BioRXiv 2025).

Par ailleurs ces premiers résultats nous ont amenés à nous questionner sur un effet potentiel de l'organisation de la chromatine à proximité du pore nucléaire sur la dynamique du transport nucléocytoplasmique. Afin de poser cette question, nous avons décidé d'utiliser des méthodes d'optogénétique nommées LEXY et LINuS (Niopek et al, Nat Com 2014- Niopek et al, Nat Com 2016) qui permettent de mesure la dynamique du transport nucléocytoplasmique dans des cellules vivantes. Une première étape a été de mettre au point une méthode d'analyse standardisée, rigoureuse et semi automatisée. Pour cela, nous avons utilisé des méthodes de deep learning utilisable à l'aide de logiciels gratuits et facilement accessibles. Nous avons partagé notre méthode d'analyse avec la communauté scientifique sous la forme d'un article de méthode publié en 2025 (Donjon and Boumendil, JoVe 2025). Dans un projet futur, nous souhaitons utiliser cette méthode pour tester le rôle de l'organisation de la chromatine sur la dynamique du transport nucléocytoplasmique.

(2) Rôle des pores nucléaires dans la régulation de l'expression des gènes de l'inflammation au cours de la sénescence induite par les oncogènes

Dans le cadre d'une collaboration internationale avec les laboratoires du Prof Bickmore (UK) et du Dr Acosta (Spain), nous avons étudié le rôle de la protéine TPR dans l'activation des gènes de l'inflammation au cours de la sénescence. Nous avons démontré que la protéine TPR est nécessaire à l'accumulation de fragments d'ADN cytoplasmiques au cours de la sénescence induite par les oncogènes. Ces fragments d'ADN cytoplasmiques sont alors reconnus par la protéine cGAS qui induit l'expression des gènes de l'inflammation. Ces résultats ont été publiés en 2024 (Bartlett et al, eLife 2024).

Nos résultats récemment obtenus renforcent l'idée d'un dialogue entre pores nucléaires et organisation de la chromatine et ouvrent vers de nombreuses perspectives. Nous souhaitons nous concentrer sur les trois questions suivantes:

1. Comment les mécanismes biophysiques d'organisation de la chromatine que nous avons découverts aux pores nucléaires permettent la régulation de l'organisation de la chromatine à d'autres endroits du noyaux?

2. Comment l'organisation de la chromatine affecte la dynamique de transport des protéines?

3. Comment l'organisation de la chromatine affecte l'export des ARN messagers.