Mécanismes de la recombinaison homologue spécifiques de la méiose – MEIOSPEHR

La recombinaison homologue (RH) est un mécanisme largement conservé qui joue un rôle central dans la stabilité du génome, la fertilité et la diversité génétique. Dans les cellules à cycle mitotique, la RH répare fidèlement l’ADN endommagé en utilisant la séquence d’ADN de la chromatide sœur. Une RH défectueuse conduit à une instabilité génétique ou à la mort cellulaire. Dans les cellules méiotiques, la RH débute par la formation de cassures double-brin programmées. Elle favorise la recombinaison entre les chromosomes parentaux afin de générer des crossing-overs (CO), importants pour la ségrégation correcte des chromosomes homologues. Des défaillances ou erreurs pendant la RH méiotique sont associées à une infertilité ou à des maladies aneuploïdiques telles que le syndrome de Down chez l'homme.
La RH méiotique peut être définie comme une "spécialisation" de la RH, car ses principales étapes ressemblent à celles de la RH mitotique, mais elle nécessite des protéines additionnelles, spécifiques de la méiose. Au cours de la dernière décennie, plusieurs de ces protéines ont été identifiées : MEIOB, SPATA22, HSF2BP/MEILB2 et BRME1. L'objectif de ce projet est de tirer parti de l'expertise complémentaire des trois équipes partenaires, en combinant des approches in vivo (modèle de souris), ex vivo (cultures d'organes), biochimiques, biophysiques et de biologie structurale pour décrire les événements qui contrôlent les premières étapes de la RH méiotique. Ainsi, nous déchiffrerons les rôles de MEIOB, SPATA22, HSF2BP/MEILB2 et BRME1 en étudiant leurs interactions, leur recrutement séquentiel et leurs fonctions en collaboration avec les facteurs canoniques de la RH tels que RPA, RAD51 et BRCA2 et la recombinase DMC1 spécifique de la méiose. Nous explorerons également comment un défaut dans la fonction de ces protéines affecte la RH méiotique ainsi que l'intégrité du génome et/ou la fertilité.
Notre projet est organisé en 4 tâches. La tâche 1 visera à étudier l'interaction de SPATA22 avec HSF2BP-BRME1. Nous identifierons les interfaces entre ces protéines in vitro (P3) et observerons l'impact de cette interaction sur la structure du filament RPA-MEIOB-SPATA22-ssDNA par microscopie électronique à transmission (TEM) (P2). Nous caractériserons un mutant de souris Spata22 dépourvu du site d'interaction prédit pour HSF2BP (P1&P3). Dans la tâche 2, nous analyserons in vitro comment les protéines de liaison à l'ADN RPA, MEIOB, SPATA22, la protéine médiatrice BRCA2 et les recombinases RAD51 et DMC1 collaborent lors de l'assemblage du filament présynaptique (P2 & P3). Ensuite, nous questionnerons le rôle de HSF2BP et BRME1 dans la régulation de cet assemblage in vitro (P2 & P3). La tâche 3 portera sur l'impact des complexes MEIOB-SPATA22 et HSF2BP-BRME1 sur les produits de recombinaison. Nous utiliserons des approches de microscopie électronique pour tester leur rôle sur la formation, l'architecture et la stabilisation de la D-loop in vitro (P2&P3). P1&P2 développerons une nouvelle approche permettant de visualiser les intermédiaires de recombinaison (immunoprécipitation d'intermédiaires de recombinaison dans des testicules en cultures). Enfin dans la tâche 4, nous suivrons in vivo par immunomarquage la localisation des protéines impliquées dans l'assemblage du filament synaptique afin de déterminer si les complexes proposés par nos approches in vitro sont en accord avec leur localisation in vivo (P1).
Notre projet est opportun et innovant car il propose d'utiliser des techniques de pointe, mais aussi de développer de nouveaux outils, afin de comprendre le rôle de nouvelles protéines spécifiques de la méiose dans la formation du filament recombinogène, la capture de la séquence homologue et la stabilisation de la D-loop. Il aura un impact sur la santé publique en contribuant à prédire les défauts de fertilité et, plus généralement, à identifier les mutations génétiques impliquées dans l'instabilité du génome et les maladies héréditaires.