Adaptation cellulaire à la dérégulation du cycle de division

Alternative paths to proliferation

• Auteur / Autrice : Joseph Ryan
• Direction : Damien Coudreuse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire, biologie du développement
• Date : Soutenance le 07/12/2022
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Génétique et Développement de Rennes (UMR 6290)
• Jury : Président / Présidente : Lionel Pintard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Sagot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lionel Pintard, Sandra Lopez-Aviles

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biologie de synthèse

Schizosaccharomyces pombe

Kinases dépendantes des cyclines

Cycle cellulaire

Mots clés libres

Cycle cellulaire

Cdk

Levure de fission

Évolution expérimentale

Biologie synthétique

Cell cycle

Cdk

Fission yeast

Experimental evolution

Synthetic biology

Résumé

La progression du cycle cellulaire est un processus essentiel dont la régulation est hautement conservée chez les eucaryotes. Les protéines kinases dépendantes des cyclines (Cdks) sont des composants clés du réseau de contrôle du cycle cellulaire et interagissent avec diverses cyclines pour conduire une prolifération cellulaire robuste. Un mécanisme de régulation de l'activité des Cdk, connu sous le nom de boucle de rétroaction Wee1/Cdc25, est hautement conservé dans les cellules eucaryotes et est essentiel dans les cellules de type sauvage. Nous avons précédemment démontré que les cellules MCN dépourvues des boucles de rétroaction Wee1/Cdc25 conservées (appelées MCN-AF) sont étonnamment viables. Cependant, les cellules MCN-AF présentent un taux de croissance significativement réduit. Après avoir réalisé une évolution expérimentale avec les cellules MCN-AF, nous avons identifié un certain nombre de mutations liées à une amélioration de la croissance en l'absence de la boucle de rétroaction Wee1/Cdc25. Spo12 est une petite protéine nucléaire de fonction inconnue, dont nous avons montré que, lorsqu'elle est perturbée, elle améliore la croissance des cellules MCN-AF et raccourcit la durée de la phase G1. En effet, je démontre que Spo12 joue un rôle dans une nouvelle boucle de rétroaction sur l'activité de la Cdk, qui, lorsqu'elle est perturbée, réduit l'activité globale de la Cdk au cours du cycle cellulaire. En outre, j'ai également adapté avec succès un pipeline d'analyse d'images automatisé pour permettre l'acquisition de données à haut débit à partir de laps de temps complexes de marqueurs du cycle cellulaire, ce qui constituera un outil utile pour la communauté des levures de fission. Enfin, j'ai également contribué au développement d'une méthodologie de mesure du volume en time-lapse, dans le cadre d'un projet plus large visant à mesurer avec précision le volume chez la levure de fission.

Cell cycle progression is an essential process whose regulation is highly conserved among eukaryotes. Cyclin-dependent protein kinases (Cdks) are key components of the cell cycle control network and interact with various cyclins to drive robust cell proliferation. A regulatory mechanism of Cdk activity, known as the Wee1/Cdc25 feedback loop, is highly conserved in eukaryotic cells and is essential in wild type cells. We previously demonstrated that MCN cells lacking the conserved Wee1/Cdc25 feedback loops (referred to as MCN-AF) are surprisingly viable. However, MCN-AF cells show a significantly reduced growth rate. After performing experimental evolution with MCN-AF cells, we identified a number of mutations linked to an improvement of growth in the absence of the Wee1/Cdc25 feedback loop. Spo12 is a small nuclear protein of unknown function, which we have shown, when disrupted, will improve the growth of MCN-AF cells and shorten G1 phase length. Indeed, I demonstrate that Spo12 has a role in a novel feedback loop on Cdk activity, which when disrupted will reduce overall Cdk activity during the cell cycle. Furthermore, I have also successfully adapted an automated image analysis pipeline to provide high-throughput data acquisition from complex time-lapses of cell cycle markers, which will be a useful tool for the fission yeast community. Lastly, I have also contributed to the development of a time-lapse volume measurement methodology, as part of a larger project to accurately measure volume in fission yeast.