Élimination programmée du génome
Sandra DUHARCOURT
Nos travaux visent à comprendre les mécanismes fondamentaux gouvernant la structure des chromosomes et la stabilité génétique chez les eucaryotes. Pour élucider les mécanismes moléculaires affectant l’intégrité du génome, nous étudions un processus remarquable d’édition du génome programmée au cours du développement chez l’eucaryote unicellulaire Paramecium.
Mots-clés : épigénétique, transposons, ARN non codant, chromatine, évolution du génome, Paramecium
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Chez Paramecium, au moins un tiers du génome germinal est éliminé au cours du développement. Ce processus implique l’élimination massive et reproductible de séquences répétées d’ADN, telles que les éléments transposables et de 45 000 courtes séquences non codantes, dispersées dans le génome, reliques d‘éléments transposables. Aucun motif de séquence conservé qui pourrait servir de signal de reconnaissance spécifique n’a été identifié parmi les séquences éliminées. Comprendre comment des séquences aussi diverses sont reconnues et excisées reste un défi.
Nos travaux de recherche en cours visent à i) identifier les séquences éliminées et décrire leur trajectoire évolutive, ii) élucider les mécanismes moléculaires de l’élimination programmée d’ADN et iii) comprendre les possibles fonctions associées à cette réorganisation massive du génome.
Le processus d’élimination implique la formation d’hétérochromatine dirigée par des petits ARN, l’excision des séquences associées à l’hétérochromatine, et la réparation de l’ADN. Les petits ARNs sont produits à partir du génome de la lignée germinale pendant la méiose et guident le dépôt des modifications épigénétiques post-traductionnelles de l’histone H3 (H3K9me3 et H3K27me3) sur les séquences à éliminer dans le noyau somatique en développement, et recrutent specifiquement les machineries de clivage et de réparation de l’ADN.
Nous avons démontré que l’histone méthyltransférase Ezl1 de Paramecium, homologue de la sous-unité catalytique de la PRC2 des mammifères, catalyse H3K27me3 et H3K9me3 sur les éléments transposables. Nous étudions actuellement comment le complexe associé à Ezl1 est recruté sur ces éléments, et comment les modifications post-traductionnelles de l’histone H3 déclenchent le clivage et la réparation de l’ADN. Nous combinons un large panel d’approches moléculaires, cellulaires, de séquençage à haut débit, génétiques et biochimiques pour étudier le rôle des facteurs chromatiniens dans le contrôle épigénétique de l’élimination de l’ADN.
En utilisant une approche innovante de cytométrie de flux pour purifier les noyaux, nous avons séquencé les génomes de neuf espèces de Paramecium pour la génomique comparative. Ces ressources nous permettront d’élucider la structure des chromosomes de Paramecium, les trajectoires évolutives des séquences éliminées et leurs mécanismes de reconnaissance et d’élimination.
Membres
Louise ABBOU, Ingénieur d études en biologie moléculaire, DUHARCOURT LAB+33 (0)1 57 27 80 09, bureau 554B
Thomas BALAN, Doctorant, DUHARCOURT LAB+33 (0)1 57 27 80 00, bureau 554B- Olivia CHARMANT, Postdoctorante, DUHARCOURT LAB+33 (0)1 57 27 80 09, bureau 554B
- Marina GIOVANNETTI, Doctorante, DUHARCOURT LAB+33 (0)157278009, bureau 554B
- Leticia KOCH LERNER, Enseignant-chercheur, DUHARCOURT LAB+33 (0)1 57 27 80 09, bureau 554B
Pour contacter un membre de l’équipe par mail : prenom.nom@ijm.fr
- Charmant O*, Gruchota J*, Arnaiz O, Zangarelli C, Bétermier M, Nowak K, Legros V, Chevreux G, Nowak J, Duharcourt S (2023). The nuclear PIWI-interacting protein Gtsf1 controls the selective degradation of small RNAs in Paramecium. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2023.09.19.558372 (preprint)
- Miro-Pina, C., Arnaiz, O., Vanssay, A. de, Frapporti, A., Charmant, O., Humbert, A., Lhuillier-Akakpo, M., & Duharcourt, S. (2023). Non-catalytic function of PRC2 in the control of small RNA dynamics during programmed genome elimination in Paramecium. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2023.07.04.547679 (preprint)
- Miró-Pina C, Charmant O, Kawaguchi T, Holoch D, Michaud A, Cohen I, Humbert A, Jaszczyszyn Y, Chevreux G, Del Maestro L, Ait-Si-Ali S, Arnaiz O, Margueron R, Duharcourt S. (2022) Paramecium Polycomb Repressive Complex 2 physically interacts with the small RNA binding PIWI protein to repress transposable elements.
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- Sellis S#, Guérin F#, Arnaiz O, Pett W, Lerat E, Boggetto N, Krenek S, Berendonk T, Couloux A, Aury J-M, Labadie K, Malinsky S, Bhullar S, Meyer E, Sperling L, Duret L*, Duharcourt S*. (2021). Massive colonization of protein-coding exons by selfish genetic elements in Paramecium germline genomes. PLoS Biol 19(7): e3001309. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001309 PMID: 34324490
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- Singh DP, Saudemont B, Guglielmi G, Arnaiz O, Goût JF, Prajer M, Potekhin A, Przybòs E, Aubusson-Fleury A, Bhullar S, Bouhouche K, Lhuillier-Akakpo M, Tanty V, Blugeon C, Alberti A, Labadie K, Aury JM, Sperling L, Duharcourt S, Meyer E. (2014). Genome-defence small RNAs exapted for epigenetic mating-type inheritance. 2014 May 22;509(7501):447-52. doi: 10.1038/nature13318. PMID: 24805235
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- Marina Giovannetti 2024 – financement Université Paris Cité (ED BioSPC)
- Thomas Balan 2021 – financement Université Paris Cité (ED BioSPC) et FRM
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- Caridad Miro-Pina 2016-2020- financements Université Paris Cité et Fondation ARC
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- Olivier Arnaiz (I2BC, Gif, France)
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04/04/2022 – Sandra Duharcourt, Médaille d’argent du CNRS , Vidéo sur la chaîne Youtube CNRS