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Eric ESPAGNE : Recombinaison et Appariement Méiotique

La méiose, indispensable au succès de la reproduction sexuée, permet la formation de gamètes haploïdes à partir d’une cellule diploïde. Sa réussite dépend de la ségrégation correcte des chromosomes et requiert la reconnaissance, l’appariement des chromosomes homologues et la formation de connexions stables entre eux, les crossing-over. En utilisant Sordaria macrospora comme système modèle, nous essayons de comprendre le rôle de la recombinaison dans l’appariement chromosomique.

La méiose est un cycle cellulaire constitué d’une phase de réplication de l’ADN suivi par deux divisions. La ségrégation des chromosomes homologues au cours de la première division - évènement central permettant la réduction du nombre des chromosomes de l’espèce - 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 double brins programmées de l’ADN (CDB) et leur réparation se fait préférentiellement sur l’ADN du chromosome homologue. L’appariement nécessite une réorganisation spatiale des chromosomes dans le noyau durant leur phase de reconnaissance, et leur appariement aboutit à la mise en place d’une structure protéique complexe, très conservée par l’évolution, appelée complexe synaptonémal (CS). Le CS joue un rôle déterminant dans la formation des CO/chiasma. Tout défaut d’appariement et/ou de recombinaison conduira à un avortement spontané, la stérilité et/ou la formation de gamètes aneuploïdes. Pour essayer de comprendre les causes de ces défauts, notre équipe analyse les particularités et les contraintes de la division méiotique à l’origine de la formation des gamètes par des approches de génétique, de biologie moléculaire et de cytologie. En particulier nous recherchons : (1) Le rôle du processus de recombinaison dans l’appariement et réciproquement, le rôle des modifications dynamiques de l’architecture des chromosomes dans les interactions chromosome/recombinaison au niveau de l’ADN ; (2) Chaque paire d’homologues doit former au moins un CO pour ségréger correctement. Comment sont régulés ces échanges génétiques le long des chromosomes ? Quatre axes sont actuellement développés au laboratoire :
1) Recherche des acteurs régulant la distribution des COs le long des chromosomes et en particulier ceux impliqués dans le processus de l’interférence : un événement de CO à une position sur le chromosome diminue la probabilité de formation d’une autre CO à proximité immédiate. La mise en évidence des acteurs et de leur rôle de cette régulation reste un challenge majeur dans l’étude de la méiose.
2) Nous avons mis en évidence des protéines jouant un rôle dans la formation du CS et dans l’organisation du spindle pole body/centrosome, la structure qui organise les microtubules indispensables à la ségrégation des chromosomes. Nous recherchons les liens évolutifs entre ces deux structures.
3) Analyse de l’implication des protéines de recombinaison dans le processus d’appariement.
4) Recherche d’ARNs non-codants potentiellement impliqués dans l’appariement et/ou la recombinaison méiotique.

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).

par Communication - publié le