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Accueil > Départements > Biologie des Génomes > Robert DEBUCHY & Fabienne MALAGNAC : Différenciation sexuée et méiose chez les champignons

Robert DEBUCHY & Fabienne MALAGNAC : Présentation de l’équipe

La reconnaissance entre séquences d’ADN homologues est un processus fondamental et général de la reproduction sexuée. Elle est essentielle en méiose où elle est impliquée dans l’appariement et la ségrégation des chromosomes homologues . Certains champignons possèdent de plus la capacité de détecter des séquences similaires dispersées dans leur génome avant la méiose et d’y introduire soit des modifications génétiques, soit des modifications épigénétiques, soit les deux. Nous étudions ces processus et leur relation avec l’appariement des chromosomes, la recombinaison, la stabilité du génome et la plasticité de l’épigénome.

Notre équipe se focalise sur deux thématiques qui ont en commun la reconnaissance entre séquence d’ADN pendant la reproduction sexuée. L’une de ces thématiques (1 ci-dessous) concerne la méiose et la reconnaissance entre chromosomes homologues en liaison avec la recombinaison. L’autre thématique (2 ci-dessous) porte sur les mécanismes de détection et de modifications des séquences répétées dans les noyaux haploides avant la caryogamie. Les questions abordées portent sur les relations entre ces processus de reconnaissance et la dynamique des chromosomes, la recombinaison, le maintien de l’intégrité du génome, et la transmission de l’information génétique et épigénétique à la descendance.

(1) Rôle de la recombinaison méiotique dans la reconnaissance et l’appariement des chromosomes homologues. Responsable : Robert Debuchy.

Robert Debuchy
Eric Espagne
Karine Budin
Denise Zickler
Emeline Dubois

La réussite de la méiose, étape indispensable au succès de la reproduction sexuée, dépend de la ségrégation correcte des chromosomes. Cette ségrégation nécessite d’une part la formation de connexions stables entre les chromosomes d’origine paternelle et maternelle (homologues), les crossing-over (CO) et d’autre part la reconnaissance et l’appariement des homologues. La recombinaison homologue est initiée par des cassures doubles brins programmées de l’ADN (CDB) et leur réparation en méiose se fait préférentiellement sur l’ADN de l’homologue. L’appariement, qui est dépendant de la formation des CDBs, nécessite une réorganisation spatiale des chromosomes dans le noyau. Ces mouvements liés à la reconnaissances des homologues sont suivis de leur alignement et se terminent par la mise en place de la structure d’appariement appelée complexe synaptonémal (CS). Cette structure protéique transitoire, très conservée par l’évolution, maintient les homologues à une distance constante durant tout le processus de recombinaison. Chez tous les organismes, les défauts méiotiques entraînent soit l’infertilité soit la formation de gamètes aneuploïdes. L’identification des facteurs génétiques responsables de ces défauts de ségrégation est également essentielle à la santé humaine. Par des approches de génétique, de génomique, de biologie moléculaire et de cytologie, notre groupe étudie comment le processus de recombinaison intervient dans l’appariement et réciproquement comment les modifications dynamiques de l’architecture des chromosomes régulent les interactions entre chromosomes chez le champignon modèle Sordaria macrospora. Trois axes principaux complémentaires sont développés :
la caractérisation de protéines du CS et de leur rôle dans les interconnexions avec la recombinaison et la structure du chromosome,
l’étude des mécanismes de réparation des CDB, et de leurs liens avec l’appariement,
l’identification d’ARN non codant impliquée dans l’appariement.

Noyau de pachytène de Sordaria macrospora
Les axes des chromosomes sont marqués par Spo76/Pds5-GFP, une protéine qui est associée aux cohésines, et les sites de crossing over sont marqués par l’E3 ligase Hei10-mCherry (3D-SIM en collaboration avec Tristan Piolot et Edith Heard, Institut Curie, UMR 3215, U934 Inserm).
(2) Stabilité génomique, épigénétique et reproduction sexuée. Responsable : Fabienne Malagnac.

Fabienne Malagnac
Florian Carlier
Véronique Contamine
Sylvie François
Pierre Grognet
Annie Sainsard-Chanet

En plus des gènes nécessaires au fonctionnement cellulaire, on trouve dans les génomes des séquences d’ADN dite « égoistes » parce qu’elles sont capables de se déplacer et de se multiplier de manière autonome, et qu’elles ne contribuent pas à la physiologie de leur hôte. Ces séquences, parfois présentes en plusieurs dizaines de milliers de copies et potentiellement source d’instabilité génomique peuvent donc être considérées comme un fardeau génomique. Pour s’en protéger, certains champignons filamenteux, dont l’organisme modèle Podospora anserina, ont recours à un mécanisme appelé RIP pour « Repeat-Induced Point mutation ». Lors de la reproduction sexuée, des mutations sont introduites dans les séquences d’ADN répétées et l’expression transcriptionnelle des gènes qu’elles contiennent est abolie de manière réversible. Les séquences qui ont été la cible du RIP montrent également des marques typiques des régions hétérochromatiques. Chez d’autres champignons filamenteux, tel qu’Ascobolus immersus, seules des modifications épigénétiques sont apposées sur les séquences répétées (MIP, methylation induite préméiotiquement).

Asques d'Ascobolus immersus
Asques d’Ascobolus immersus
Inactivation via MIP d’un gène impliqué dans la coloration des spores (asque à huit ascospores blanches)
Podospora anserina
Podospora anserina
Jeunes asques en formation

En utilisant des approches génétiques, génomiques et cellulaires, nos recherches visent à comprendre comment le RIP et le MIP fonctionnent et quelles en sont les conséquences sur la physiologie des organismes chez qui ils opèrent. En particulier, en tirant parti des propriétés de ces organismes modèles, nous cherchons à explorer les liens entre les mécanismes épigénétiques de régulation de l’expression génique et la reproduction sexuée.

Contact


DEBUCHY Robert [Directeur de Recherche - CNRS]
Equipe Debuchy R. et Malagnac F. - Différenciation sexuée et méiose chez les champignons [Responsable]
01 69 15 46 47 Orsay - Bât 400


MALAGNAC Fabienne [Professeur - UPSud]
Equipe Debuchy R. et Malagnac F. - Différenciation sexuée et méiose chez les champignons [Responsable]
01 69 15 46 56 Orsay - Bât 400

publié le , mis à jour le