FANCM et ses cofacteurs MHF1-MHF2, ainsi que FIDGETIN-Like-1 limitent la formation des crossovers méiotiques chez Arabidopsis thaliana

FANCM and its co-factors MHF1-MHF2, as well as FIDGETIN-Like-1 limit meiotic CO formation in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Chloé Girard
• Direction : Raphaël Mercier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 03/10/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Végétal (1992-2015 ; Orsay, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Équipe de recherche Méïose et recombinaison (Versailles)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean-Pierre Bourgin (Versailles ; 2010-....)
• Jury : Président / Présidente : Jacqui Shykoff
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacqui Shykoff, Valérie Borde, Bernard de Massy, Denise Zickler, Olivier Hamant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Borde, Bernard de Massy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gènes des ATPases

Maladies héréditaires

Recombinaison génétique

Méiose

Mots clés libres

Meiose

Crossovers

Chromosomes

FANCM

Anémie de Fanconi

FIDGETIN-Like-1

Recombinaison

Meiosis

Crossovers

Chromosomes

FANCM

Fanconi anemia

FIDGETIN-Like-1

Recombination

Résumé

La grand majorité des espèces forment très peu de crossovers (CO) par chromosome en méiose, et ce quelle que soit la taille des chromosomes et en dépit de l'excès de précurseurs de recombinaison disponibles. Les mécanismes qui sous-tendent cette limitation restent, pour une grande part, inconnus. Pour identifier des facteurs limitant la formation des CO en méiose, nous avons mis en place un crible permettant d'isoler des mutants formant plus de CO que le sauvage. Chez Arabidopsis thaliana, les mutants présentant un défaut de CO (ex: les mutants zmm) présentent une réduction de fertilité directement observable sur la longueur des fruits. Notre crible repose sur l'idée qu'une mutation augmentant la formation des CO devrait restaurer la fertilité des mutants zmm.Le premier suppresseur identifié nous a permis de montrer que FANCM est un régulateur majeur de la formation des CO méiotiques, en limitant la voie dépendante de MUS81, normalement minoritaire chez Arabidopsis (Crismani et al., 2012). Nous avons ensuite montré que deux des cofacteurs de FANCM au sein de la voie de l'anémie de Fanconi (FA), MHF1 et MHF2, agissent dans la même voie pour limiter les CO. En dehors de ces trois protéines, les autres protéines FA ne sont pas des protéines anti-CO (Girard et al., 2014).Nous avons ensuite identifié FIDGETIN-Like-1 comme une protéine anti-CO agissant en parallèle de FANCM. En effet, si les deux mutations figl1 et fancm alimentent la voie dépendante de MUS81 de formation des CO, leurs effets sont cumulatifs et mènent à une augmentation d'un facteur 6 du nombre CO par méiose, et ce sans affecter la ségrégation des chromosomes. Ce résultat montre que FIGL1 et FANCM agissent à deux étapes indépendantes de la recombinaison, et nos données suggèrent que FIGL1 pourrait agir en amont de FANCM.Ce travail a révélé l'existence d'au moins deux mécanismes de limitation des CO méiotiques, et montre que la fréquence de CO peut être largement augmentée sans que la ségrégation des chromosomes ne soit affectée.

Most species only few meiotic crossovers (COs) per chromosome irrespective of their physical size and despite an excess of recombination precursors. However, the underlying mechanisms constraining CO frequency remain largely unknown. In order to find factors limiting meiotic COs, we performed a genetic screen to find mutants with increased CO frequency. CO-deficient mutants (e.g. zmm) of Arabidopsis thaliana display reduced fertility, easily noticeable by their obvious reduction in fruit length. We designed a screen based on the idea that mutations that increase CO frequency will restore the fertility of the zmm mutants.We showed first identified FANCM as a major anti-CO protein limiting MUS81-dependent COs, a normally minor pathway in Arabidopsis (Crismani et al., 2012). We then showed that two of FANCM's cofactors from the Fanconi anemia pathway of DNA repair, namely MHF1 and MHF2, act along FANCM to limit meiotic crossovers, whereas the other Fanconi proteins do not (Girard:2014).Another mutant revealed FIDGETIN-Like-1 (FIGL1) as an anti-CO factor that acts in parallel to FANCM. While both figl1 and fancm mutations fuels the MUS81-dependent CO pathway, the effect of both mutations is cumulative, leading to a six-fold increase in CO formation, without impairing chromosome segregation. This shows that FIGL1 and FANCM act independently, and our data suggest that FIGL1 could act at an earlier step in the recombination pathway than FANCM.This work reveals that at least two different mechanisms limit meiotic CO number and shows that CO frequency can be largely increased without affecting chromosome distribution at meiosis.