Caractérisation de l’étape de cohésion des chromatides sœurs durant le cycle cellulaire d’E. coli – SISTERS

Nous avons developpé un outil génétique permettant de mesurer la proximité spatiale entre les chromatides sœurs. Cet outil a une résolution que ne peuvent pas atteindre les microscopes optiques conventionnels. Nous la couplons à une analyse moléculaire et de l'imagerie pour définir l'architecture des chromatides sœurs durant le cycle cellulaire.

La première découverte majeure réalisée durant le projet SISTERS est la mise en évidence que la cohésion des chromatides sœurs chez les bactéries est un processus en deux étapes: une étape où les deux double brins d'ADN sont directement liés entre eux, et une étape postérieure où la cohésion est maintenue par un ancrage du chromosome au cytosquelette via des protéines dédiées.

Caractériser les détails moléculaires de la régulation de la cohésion des chromatides sœurs. Identifier des partenaires encore méconnus de cette voie. Déterminer l'influence de cette étape sur le métabolisme de l'ADN: l'expression des gènes ou la réparation des lésions sur l'ADN.

Lesterlin C, Gigant E, Boccard F, Espeli O, (2012) Sister chromatid interactions in bacteria revealed by a site specific recombination assay EMBO J, August 15. 31:3468-79

Espeli O, Borne R, Dupaigne P, Thiel A, Gigant E, Mercier R, Boccard F (2012) A MatP-divisome interaction coordinates chromosome segregation with cell division in E. coli. EMBO J May 11. 31:3198-11

L’étape de cohésion des chromatides soeurs est essentielle pour le bon déroulement du cycle cellulaire des cellules eucaryotes et des bactéries. Chez les eucaryotes l’établissement de la cohésion dépend du chargement de complexes multiprotéique appelés cohésines sur les chromatides sœurs immédiatement après leur réplication. Chez les bactéries, les cohésines sont absentes des génomes et il semble que des liens topologiques combinés à des protéines d’organisation du chromosome participent à la cohésion. A ce jour la méthode de mesure de la longueur de l’étape de cohésion est basée sur la mesure de la co-localisation entre deux étiquettes portées par les chromatides sœurs. Cette méthode est imprécise, elle requiert l’utilisation d’un système d’étiquettes fluorescentes et de mesures des paramètres du cycle cellulaires prônes aux artefacts. Nous avons développé, chez E. coli, un test génétique alternatif permettant la mesure de la distance entre chromatides sœurs. Ce test a révélé que les chromatides sœurs restent en contact étroit pour une courte période suivant la réplication. Nous appelons ce contact cohésion moléculaire. L’étape de cohésion moléculaire est différente de l’étape de co-localisation des foci frères. La durée de la cohésion moléculaire varie en fonction du locus considéré. L’activité des topoisomérases apparaît comme un modulateur important de la durée de la période de cohésion. En utilisant ce test génétique, nous avons pu identifier une nouvelle protéine impliquée dans l’étape de cohésion (SciA). Le projet proposé pour le financement ANR jeune chercheur se concentre sur quatre aspects : i) la caractérisation d’éventuels liens topologiques impliqués dans le cohésion moléculaire ; ii) la caractérisation des déterminants chromosomiques de la cohésion moléculaire par une approche globale ; iii) l’identification du rôle de la protéine CccA pour la cohésion des chromatides sœurs ; iv) le développement de nouvelles méthodes de biologie cellulaire dédiées à l’étude de la cohésion des chromatides sœurs. Durant ce projet, des technologies d’analyse à haut débit seront combinées à des outils sophistiqués de génétique et biologie cellulaire pour décrire l’organisation des fibres de chromatides sœurs durant la période de cohésion et pour caractériser le rôle de cette étape dans le métabolisme du chromosome durant le cycle cellulaire bactérien.