BaCh — Cohésion des Chromosomes Frères dans la Bactérie

La prolifération cellulaire implique que les chromatides sœurs nouvellement répliquées soient tirées vers chacune des futures cellules filles. Chez les eucaryotes, la ségrégation n’arrive qu’une fois la phase S et la restructuration des chromosomes terminées. L’association des chromatides sœurs pendant les phases S et G2 est appelées Sister Chromatid Cohesion (SCC). La SCC est générée par les cohésines, un complexe multi protéique composé de protéines SMC (Structural Maintenance of Chromosome) et de leurs partenaires. Les cohésines sont déposées derrières les fourches de réplication durant la phase S. Chez les bactéries, réplication et ségrégation sont concomitantes. Les chromosomes bactériens ne contiennent qu’une seule origine de réplication bidirectionnelle qui définit deux brase de réplication. Alors que la réplication progresse le long des bras, les loci nouvellement répliqués migrent vers les pôles opposés de la cellule. L’observation de la ségrégation de loci individuels a démontré l’existence d’un délai de quelques minutes entre leur moment de réplication et le début de leur ségrégation. Pendant ce délai les chromatides sœurs sont en interaction. Bien que les bactéries ne disposent pas d’orthologue des cohésines nous appellerons cette étape de bacterial sister chromatid cohesion (bSCC). Les études réalisées dans différents laboratoires, incluant le groupe d’O. Espéli (Partner 1 du projet BaCh), ont suggéré que le délai de ségrégation était, en partie, causé par le temps pris par la topoisomérase IV pour enlever les liens de caténation formés à l’arrière des fourches de réplication. Nous avons récemment démontré, qu’en présence de cassures double brin de l’ADN, la SCC est dépendante de l’induction de la réponse SOS et plus particulièrement de l’activité de la protéine RecN. RecN est une protéine SMC, ce qui suggère que son action pourrait être similaire à celle des cohésines eucaryotes. La découverte de RecN comme facteur étendant la durée de la période de bSCC suggère que, comme chez les eucaryotes, la SCC est une étape importante du cycle cellulaire qui peut être régulée pour être adaptée à des conditions de croissances différentes. Ces observations ont conduit l’équipe de FX. Barre (Partenaire 3 de BaCh) à développer un nouvel outil d’étude de la bSCC à l’échelle du génome entier (Hi-SC2) et adaptable facilement à l’étude de changements environnementaux. Les premiers résultats obtenus avec Hi-SC2 révèlent que de nombreux facteurs de cohésion restent encore à découvrir, qu’ils pourraient agir dans des loci différents du chromosome, être régulés par les conditions de croissance ou avoir un fonctionnement diffèrent entre espèces bactériennes proches. Notre consortium poursuit trois objectifs dans le cadre de ce projet : (1) Identifier les facteur de cohésion de chromatides sœurs dans les génomes bactériens (E . coli et V. cholera) ; (2) caractériser leur mécanisme moléculaire et (3) comprendre leurs rôles dans le cycle cellulaire et les implications de leurs altérations. Pour atteindre ces objectifs BaCh s’appuie sur des méthodes modernes de génétique, génomique, imagerie et d’enzymologie à l’échelle de la molécule unique. Nous avons choisi de travailler simultanément sur deux modèles bactériens E . coli et V . cholera qui présentent des chorégraphies de ségrégation des chromosomes différentes mais restent suffisamment proches pour que l’on puisse à la fois identifier des règles spécifiques à chaque espèces et des mécanismes universels de contrôle de la cohésion des chromatides sœurs. Les concepts et les outils développés au cours de BaCh devraient également permettre d’alimenter les recherches sur l’étape de cohésion des chromatides sœurs chez les autres bactéries modèles et les eucaryotes.