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La levure de boulanger révèle les secrets de la réparation de l'ADN

La levure de boulanger est utilisé dans les laboratoires pour comprendre le fonctionnement de la recombinaison méiotique – un processus largement utilisé par les organismes qu'ils soient complexes ou plus simples comme les bactéries, pour réparer leur ADN.

Santé

La méiose est un type particulier de division cellulaire qui permet aux organismes sexués de s'adapter et d'évoluer. La recombinaison méiotique commence lorsque des cassures programmées de l'ADN double-brin (DSB, pour double strand break) sont générées par la protéine Spo11. Cette protéine est une enzyme qui clive les brins d'ADN, leur permettant de recevoir par recombinaison, de nouvelles informations génétiques. Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, les scientifiques ont montré que les sites de rupture de l'ADN n'étaient pas disposés de manière aléatoire le long des chromosomes; mais que certaines séquences génétiques étaient plus susceptibles de générer des cassures double-brins que d'autres, les histones jouant également un rôle dans ce processus. Les histones sont les protéines principales de la chromatine, que l'on trouve chez les eucaryotes dans le noyau cellulaire et qui est responsable de l'organisation de l'ADN dans sa forme structurale la plus fondamentale - le nucléosome. Le projet EMRES («Establishing the meiotic recombination-initiation epigenetic code in the yeast Saccharomyces cerevisiae») financé par l'UE, s'est attaché à découvrir comment les modifications des histones étaient impliquées dans le choix et l'activation des sites de déclenchement de la recombinaison méiotique. Tous les travaux ont été effectués en utilisant l'organisme modèle S. cerevisiae (levure de boulanger). Les chercheurs ont construit un certain nombre de mutants portant des délétions afin de bloquer les gènes codant pour des enzymes de modification des histones. Ils ont ensuite suivi la méiose et décrit en détail la phase méiotique S, la formation des cassures double-brins et des recombinaisons croisées ainsi que l'efficacité de la sporulation en mesurant la viabilité des spores. La technique «ChIP on chip» (pour Chromatin ImmunoPrecipitation on Chip), utilisée pour mesurer les sites de liaison des protéines, leur a permis d'étudier la distribution génomique de H3K56ac (Lysine K56 acétylée de l'histone H3 du cœur du nucléosome). Cette histone est essentielle pour l'assemblage correct des nucléosomes et le maintien de la stabilité du génome au cours de la réplication de l'ADN. Ce travail de cartographie a révélé un processus aléatoire de distribution pour le marqueur H3K56ac et aucune corrélation entre les sites de formation des cassures double-brins de l'ADN et celui-ci. Suite à ces premiers résultats, les partenaires du projet ont modifié leur stratégie expérimentale et développé une approche plus souple pour analyser les modifications épigénétiques des histones lors de la méiose - un screening basé sur le brassage des plasmides (plasmid-shuffling). Après avoir testé ce screening, les chercheurs du projet EMRES en ont conclu que des mutations affectant les marqueurs H3K4R et H3K4Q mimaient les effets de la délétion du gène set1 qui augmente les capacités de réparation des mutants après atteinte de l'ADN. Grâce à ces résultats, l'équipe de recherche a pu ensuite tester l'effet qu'avaient toutes les mutations connues affectant les histones sur le processus de recombinaison méiotique.

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