Domaines chromatiniens et réplication
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Analyse génomique du programme de réplication
Sommaire
Afin d'avoir une vision générale du programme de réplication des génomes eucaryotes, nous utilisons des approches à haut débit visant à cartographier les origines de réplication. Le but de cette approche systématique est d'identifier les règles qui gouvernent la mise en place des origines de réplication. En effet, l'approche réductionniste qui consiste à étudier une région particulière du génome et à en tirer des règles applicables au génome entier peut souvent s'avérer hasardeuse en raison de la complexité des systèmes biologiques.
Nous avons tout d'abord choisi de travailler sur une fraction du génome humain. Ainsi 300 nouvelles origines de réplication ont été cartographiées sur 1% du génome humain (44 régions discrètes de 500 Kb à 2 Mb) en hybridant sur des puces à ADN haute densité des petits brins naissants, marqueurs des origines de réplication. Ces 44 régions, choisies par le consortium international ENCyclopedia Of DNA Elements (ENCODE), sont représentatives de l'ensemble du génome humain et contiennent à la fois des régions denses en gènes et des déserts géniques. Le but du consortium est d'annoter systématiquement les données concernant la structure de la chromatine, la fixation de facteurs protéiques ainsi que des informations sur l'expression des gènes dans ces régions.
Nous avons collecté toutes ces données afin d'étudier les liens entre le programme de réplication (caractérisé par l'équipe), la transcription, la structure de la chromatine et les autres annotations de ce consortium. Ainsi, une nouvelle vision du programme de réplication du génome humain a pu être dégagée. En résumé, en collaboration avec des bio-informaticiens (Equipes de Hadi Quesneville et de Laurent Duret), nous avons montré qu'il existe une forte corrélation entre la densité en origines de réplication et la richesse en GC (et donc en gènes) des régions testées. De plus, la majorité des origines cartographiées est associée à des sites régulateurs de la transcription qui sont très conservés au cours de l'évolution dont de nombreux îlots CpG (50% des origines) et des sites de fixation du facteur AP1 (20% des origines). Il existe donc un lien fort entre la réplication et la transcription. Cependant, un résultat surprenant montre que les promoteurs transcrits (donc dans un contexte chromatinien dit « ouvert ») ne sont pas de meilleurs emplacements pour l'initiation de la réplication que des promoteurs inactifs (donc dans un contexte dit « fermé »). Ce dernier résultat souligne la complexité des liens entre la régulation de la transcription et la régulation de la réplication.
Ce travail ouvre donc de nouvelles perspectives pour l'identification des mécanismes moléculaires impliqués dans le choix des sites d'initiation de la réplication et à plus long terme pour la compréhension de certains mécanismes intervenant dans l'établissement et le maintien de cellules cancéreuses. Notre hypothèse de travail est qu'une origine de réplication est caractérisée par une combinaison de séquences cis régulatrices qui assurent directement et/ou indirectement (via les facteurs de transcription) la formation d'un complexe pré-RC (pré-Replication Complex) efficace (Figure 1). Il en découle que, comme pour les promoteurs, les origines de réplication des eucaryotes supérieurs ne sont pas caractérisées par une séquence consensus unique. L'identification d'une quantité importante d'origines nous permettra grâce à des analyses bio-informatiques d'identifier ces éléments cis.
Figure 1 : Liens entre initiation de la réplication et transcription
La majorité des origines de réplication est associée à des séquences cis-régulatrices de la transcription. La fixation du complexe pré-RC résulte d'une interaction directe ou indirecte (via les facteurs de transcription) avec ces éléments. Le lien avec l'état de la chromatine n'est pas évident. En effet sur 300 origines identifiées dans le laboratoire, la moitié n'est pas associée à des histones hyperacétylées
Un projet en cours dans le laboratoire porte sur la cartographie des origines de l'ensemble du génome humain. Ce projet est réalisé en collaboration avec le génoscope d'Evry qui possède les plate-formes de séquençage à haut débit (type Solexa). L'ensemble des données récoltées par ce projet sera analysé en collaboration avec le laboratoire de bio-informatique de Laurent Duret.
Dernière modification 14/03/2011