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Accueil > Départements > Biologie des Génomes > Kathrin MARHEINEKE : Dynamique de la Réplication de l’ADN chez les eucaryotes supérieurs

Kathrin MARHEINEKE : Présentation de l’équipe

Chez les eucaryotes supérieurs, la réplication de l’ADN démarre à des milliers de sites appelés origines de réplication. Dans notre équipe nous étudions le positionnement, le moment d’activation des origines de réplication ainsi que son lien à l’instabilité génomique qui provoque le cancer.

Présentation générale

La réplication de l’ADN est un événement fondamental de la prolifération cellulaire. Chez les eucaryotes supérieurs, elle démarre à des milliers de sites appelés origines de réplication (figure 1). Le positionnement et le moment d’activation des origines de réplication sont mal caractérisés. Toute synthèse incomplète ou erronée d’ADN peut conduire soit à la mort cellulaire soit au contraire à une prolifération incontrôlée à l’origine de cancers. Afin de maintenir l’intégrité du matériel génétique et d’assurer une prolifération cellulaire contrôlée il existe une voie de signalisation, dite « checkpoint » de la phase S, qui bloque la synthèse d’ADN, via l’inhibition des origines tardives, quand la réplication est perturbée par l’arrêt des fourches de réplication ou par des cassures de l’ADN.

Figure 1

Le programme spatio-temporel chez le Xénope
Notre équipe travaille sur le programme spatio-temporel des origines de réplication chez les eucaryotes supérieurs qui dépend aussi de l’état de différentiation des cellules. Nous utilisons le modèle de réplication in vitro synchrone du Xénope qui a permis, par des approches biochimiques, d’identifier une grande majorité des facteurs de la réplication et des checkpoints. Le modèle du Xénope a aussi l’avantage d’alterner des cycles synchrones courts et longs de divisions cellulaires au cours du développement et de la différentiation cellulaire. Lorsque qu’on ajoute des noyaux de spermatozoïdes de Xénope dans les extraits d’œufs de Xénope, ceux-ci se répliquent. Les origines de réplication sont espacées entre 5 et 15 kb et organisées en « clusters » qui répliquent de façon asynchrone dans une phase S très brève (30 -45 min) (Marheineke et Hyrien 2001, 2004). Ce système in vitro du Xénope mime la réplication rapide du génome de cellules non différenciées d’un stade très précoce. Dans les cellules différenciées où la phase S se prolonge pendant 8 heures, les origines sont plus espacées (100 kb). Nos résultats montrent que le programme spatio-temporel de la réplication chez le Xénope se met en place à la MBT lorsque la transcription zygotique démarre et que plusieurs facteurs de la réplication deviennent limitants. Ceci active le checkpoint de la réplication.

Le point de contrôle de la réplication
Nous avons montré que la kinase ATR régule le point de contrôle de la réplication (Marheineke et Hyrien 2004) dans le système in vitro en absence de stress. ATR devient essentielle à la transition blastuléene (MBT) chez le Xénope lorsqu’un seuil critique de concentration d’ADN est atteint. Nous allons approfondir ces résultats obtenus en utilisant le peignage moléculaire de l’ADN (figure 2).

Figure 2

Cette méthode permet d’étirer des fibres d’ADN, préalablement marquées in vitro ou in vivo avec des nucléotides modifiés, et de visualiser des origines de réplication sur des molécules d’ADN uniques. Nous étudions ainsi le rôle de la kinase Chk1, cible de ATR avec des inhibiteurs spécifiques ou par immunodépletion des extraits. Enfin, à partir sur nos données expérimentales nous développons des modèles quantitatifs de l’activation des origines de réplication en collaboration avec des bio-informaticiens (Goldar et al 2008) pour mieux comprendre les différents paramètres et les mécanismes de la réplication chez les eucaryotes supérieurs. Nos résultats montrent que le point de contrôle régule l’activation des origines au niveau de groupes d’origines (cluster) (figure 3).

Figure 3

Mots clés :

réplication de l’ADN, origines de réplication, checkpoint, Xenopus , ATR, Chk1, instabilité génétique, programme spatio-temporel de la réplication, cancer

Contact :


MARHEINEKE Kathrin [Chargé de Recherche - CNRS]
Equipe Marheineke K. - Dynamique de la Réplication de l’ADN chez les eucaryotes supérieurs [Responsable]
01 69 82 43 87 Gif - Bât 26

publié le , mis à jour le