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Accueil > Départements > Biologie des Génomes > Mireille BETERMIER : Réarrangements programmés du génome

Mireille BETERMIER : Présentation de l’équipe

Chez de nombreux eucaryotes, l’élimination programmée de séquences germinales au cours du développement apporte de la plasticité au génome somatique. L’équipe Bétermier étudie, chez le cilié modèle Paramecium tetraurelia, la contribution des éléments transposables et des voies cellulaires de réparation de l’ADN aux réarrangements programmés et à leur contrôle épigénétique.

Les transposons et leurs hôtes

Les transposons ADN sont mobilisés grâce à leur transposase. Leur mobilité augmente la plasticité des génomes hôtes en introduisant des mutations, en modifiant les réseaux de régulation de l’expression génique ou en favorisant la recombinaison ectopique. Différentes stratégies de défense ont été développées par les hôtes en réponse à l’invasion par les transposons : inactivation par interférence ARN, méthylation de l’ADN, formation d’hétérochromatine, ou accumulation de mutations ponctuelles ou de délétions. Plus de dix familles de transposons ADN ont été répertoriées, en fonction de la structure de leurs transposases respectives, des inversions terminales répétées (ITR) à leurs extrémités et de leur mécanisme de transposition. Les transposases se fixent généralement de façon spécifique aux ITR de leur transposon et coupent l’ADN pour initier la transposition. Au cours de l’évolution, certains gènes de transposase sont devenus des gènes cellulaires mais de manière générale la fonction des transposases domestiquées reste mal connue.

La paramécie : un microorganisme unicellulaire modèle

Du fait de son dimorphisme nucléaire, la paramécie est un modèle extraordinaire pour étudier le rôle des transposons dans la dynamique des génomes. Comme tous les ciliés, elle possède deux noyaux différents. Le micronoyau (MIC), diploïde et non transcrit, renferme le génome germinal (100 Mbp) transmis à la descendance sexuelle. Le macronoyau (MAC) somatique, polyploïde, est le siège de la transcription génique et est essentiel pour la survie. A chaque cycle sexuel, le MAC parental est détruit et un nouveau MAC se différencie à partie d’une copie du noyau zygotique contenant le génome germinal.

Dans le MAC en développement, le génome subit plusieurs cycles d’endoréplication pendant lesquels des réarrangements massifs conduisent à l’élimination de 25 à 30% d’ADN germinal : (i) l’élimination de séquences répétées (transposons, minisatellites) est associée à la fragmentation chromosomique et provoque des délétions internes hétérogènes ; (ii) l’excision précise de 45 000 courtes séquences non-codantes (IES ou Internal Eliminated Sequences), réparties le long du génome mais chacune en copie unique, reconstitue des gènes fonctionnels. Au moins une partie des IES sont des transposons ancestraux Tc/mariner dégénérés. Cependant, aucune ITR reconnaissable n’a été conservée aux bornes des IES et la façon dont ces éléments sont reconnus pour être éliminés demeure une énigme.

Nous avons identifié plusieurs acteurs de l’excision des IES. PiggyMac, une transposase PiggyBac domestiquée potentiellement active, est essentielle pour l’introduction des coupures double-brin (CDB) aux extrémités des IES. La voie C-NHEJ classique de réparation des CDB par ligature directe d’extrémités, comprenant un hétérodimère Ku70/Ku80 spécifique du développement et le complexe Ligase IV/Xrcc4, répare précisément les sites d’excision des IES. Nous avons montré que la coupure des extrémités des IES dépend entièrement de la présence de l’hétérodimère Ku qui s’associe avec PiggyMac lorsque ces protéines sont co-exprimées dans un système hétérologue. Nous nous concentrons actuellement sur l’étude du complexe PiggyMac et du mécanisme de reconnaissance des IES dans la chromatine, grâce à des approches moléculaires, biochimiques et cellulaires, combinées à l’utilisation de méthodes de génétique inverse et de séquençage haut-débit.

Mots-clés :


Ciliés, Paramecium, transposons, piggyBac, transposase domestiquée, réarrangements programmés du génome, épigénétique, réparation de l’ADN, NHEJ, cassures double-brin

Contacts


BETERMIER Mireille [Directeur de Recherche - CNRS]
Département Biologie des Génomes [Adjoint]
Equipe Betermier M. - Réarrangements programmés du génome [Responsable]
01 69 82 31 64 Gif - Bât 26

publié le , mis à jour le