Réorganisation fonctionnelle du génome de la levure durant le cycle cellulaire

Functional reorganization of the yeast genome during the cell cycle

• Auteur / Autrice : Luciana Lazar-Stefanita
• Direction : Romain Koszul
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique
• Date : Soutenance le 26/09/2017
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pasteur (Paris). Unité Régulation spatiale des génomes
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Devaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Marcand, Marie-Noëlle Prioleau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Gadal, Armelle Lengronne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hétérochromatine

ADN -- Réplication

Cycle cellulaire

Mots clés libres

Cycle cellulaire

Réplication de l'ADN

Cartes génomiques

Cohésion

Stabilité chromosomique

Hétérochromatine silencieuse

Cell cycle

Chromosome conformation capture (Hi-C)

DNA replication

Résumé

Des décennies d'études ont montré que la structure de la chromatine est étroitement liée aux processus métaboliques de l'ADN. Une bonne organisation des chromosomes tout au long du cycle cellulaire est particulièrement importante pour assurer le maintien de l'intégrité de l'ADN. Le but de mon projet de doctorat était de caractériser dans quelle mesure la réorganisation de la chromatine pendant le cycle cellulaire pourrait influencer la stabilité des chromosomes. Pour ce faire, nous avons d'abord effectué une étude complète de la réorganisation des chromosomes de la levure modèle Saccharomyces cerevisiae pendant tout un cycle cellulaire. Ce travail, en plus de récapituler les caractéristiques chromosomiques attendues, a conduit à la caractérisation de structures chromosomiques particulières, telle qu'une boucle d'ADN reliant l'ADNr et les centromères. Le rôle des complexes SMC et des microtubules a été étudié en profondeur. Une deuxième partie de mon travail a porté sur la description de l'organisation de la chromatine de cellules qui ont quitté le cycle cellulaire prolifératif et sont entrées en quiescence. Nous avons ainsi caractérisé le statut dense de l'hétérochromatine silencieuse dans des loci spécifiques tels que les télomères. Enfin, nous avons essayé de mieux comprendre l'interaction fonctionnelle entre la stabilité chromosomique et l'architecture 3D du génome durant la réplication en étudiant la stabilité génomique à des sites de pause de réplication. Nos résultats indiquent une adaptabilité frappante des structures de réplication sous différentes contraintes. Le travail futur vise à cartographier les réarrangements chromosomiques dépendants de la réplication.

Decades of studies showed that chromatin structure is tightly linked to DNA related metabolic processes, through the dynamic regulation of a myriad of molecular factors. The proper organization of chromosomes is notably important to ensure the maintenance of DNA integrity during cell cycle progression. Using the model S. cerevisiae, the aim of my PhD project was to characterize to which extent chromatin reorganization during the cell cycle may influence chromosome stability. To do so, we first generated a comprehensive genome-wide study of the reorganization of yeast’s chromosomes during an entire cell cycle. This work, besides recapitulating expected chromosomal features of the replication and mitotic stages, led to the characterization of peculiar chromosome structures such as a DNA loop bridging the rDNA and the centromeres. The role of structural maintenance of chromosomes (SMC) complexes and of microtubules were thoroughly investigated. A second part of my work focused on describing features of the chromatin organization of cells that exited the proliferative cell cycle and entered into quiescence. We characterized the dense status of silenced heterochromatin at specific loci, such as telomeres, in relation to the silent information regulators (SIRs). Finally, we tried to achieve a better understanding of the functional interplay between chromosome stability and the 3D genome architecture during replication, by investigating the genomic stability at replication pausing sites. Overall, our results point at a striking plasticity of replication structures to different stresses. Future work aims to map replication-dependent chromosomal rearrangements on the genomic maps.