Paramutations et organisation 3D du génome

Responsable d'équipe : Stefan GROB

Thème de recherche

Notre groupe vise à démêler les rôles fonctionnels de l’architecture chromosomique tridimensionnelle. Nous utilisons des outils de biologie moléculaire, des approches bioinformatiques et la génétique classique pour démontrer que le repliement des chromosomes 3D va au-delà la simple compaction de longs chromosomes dans de minuscules noyaux.

Pendant de nombreuses décennies, l’étude des génomes s’est principalement concentrée sur la fonction des gènes. Avec l’avènement des technologies de séquençage d’ADN à haut débit, nous avons acquis une vision plus holistique des génomes et découvert leurs structures hautement organisées et régulées. En plus du génome linéaire, nous avons exploré le paysage épigénétique qui subdivise des chromosomes entiers en régions distinctes avec des signatures épigénétiques uniques. Ces signatures, issues de modifications chimiques de la chromatine, jouent un rôle clé dans la régulation de l’activité des gènes et d’autres caractéristiques génomiques. Par conséquent, pour bien comprendre la fonction du génome, nous devons considérer non seulement l’ADN, mais également les autres niveaux d’organisation du génome.

Un troisième niveau d’organisation, le repliement 3D des chromosomes, a attiré une attention accrue au cours des dernières années. Nous étudions l’interaction entre les niveaux organisationnels du génome et explorons en particulier les relations que l’organisation du génome 3D entretient avec la séquence d’ADN et l’épigénome.

Nous étudions le potentiel du repliement de la chromatine 3D en tant que fonction biologique essentielle sur les processus cellulaires à micro-échelle et l’évolution à macro-échelle. Plus précisément, nous avons fait des progrès significatifs dans la compréhension d’une structure spécifique de la chromatine 3D, connue sous le nom de KNOT. Elle est implique dans le système de défense du génome et est constitué de dix éléments enchevêtrés KNOT (KEE), enrichis en transposons, et de petits ARN associés. Grâce à l’association 3D, les éléments invasifs de l’ADN invasifs, comme les transgènes, se lient aux KEE, résultant dans l’arrêt complet de ces éléments d’ADN parasites.

Projets

Etude de l’initiation des paramutation chez Arabidopsis thaliana

Les paramutations intriguent les généticiens depuis plus d’un siècle en raison de leur héritage non mendélien des phénotypes. Il s’agit d’un état transcriptionnel « infectieux » qui se transfère d’un allèle à un autre, entraînant une violation des lois de Mendel. Nous essayons de découvrir le tissu initiateur et d’explorer les facteurs génétiques et épigénétiques qui jouent un rôle central dans ce processus fascinant. Ce projet est soutenu par un financement ATIP-Avenir et porté par Edouard Tourdot et Stefan Grob.

Facteurs génétiques du silencing lié à KNOT

Notre objectif est de comprendre les mécanismes moléculaires sous-tendant le silencing lié à KNOT. Victor Mac effectue un criblage génétique pour isoler les facteurs impliqués dans ce nouveau phénomène de silencing. Victor a identifié plusieurs mutants, dont beaucoup indiquent que l’initiation du silencing est déclenchée dans des tissus spécifiques. Ce projet est soutenu par le Fonds national suisse de la recherche scientifique.

Le KNOT dans l'espace nucléaire 3D

Les analyses telles que le Hi-C, visant à caractériser la structure 3D de la chromatine 3D à l’échelle du génome, impliquent un grand nombre de noyaux, et donne une vue moyenne du repliement 3D. Elizabeth Kracik-Dyer adopte une approche différente. Elle utilise l’hybridation in situ par fluorescence à haute résolution pour cibler spécifiquement le KNOT, permettant une compréhension plus approfondie des tissus dans lesquels le KNOT se forme et de sa position précise dans l’espace nucléaire 3D. Ce projet est co-encadré par Célia Baroux de l’Université de Zurich.

Membres de l'équipe

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