Rôles des télomères internes et des condensines dans la cassure des chromosomes dicentriques par la cytodiérèse chez Saccharomyces cerevisiae

par Thomas Guérin (Guérin)

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Stéphane Marcand.

Soutenue le 12-12-2018

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Structure et Dynamique des Systèmes Vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) et de Cellules Souches et Radiations (laboratoire) .

Le président du jury était Sarah Lambert.

Le jury était composé de Stéphane Marcand, Sarah Lambert, Pascal Bernard, Maria Teresa Teixeira, Vincent Geli.

Les rapporteurs étaient Pascal Bernard, Maria Teresa Teixeira.


  • Résumé

    Les télomères garantissent la stabilité des extrémités chromosomiques. Une défaillance de protection entraine l’apparition de chromosomes dicentriques (c-à-d. possédant deux centromères) instables en mitose. La présence de chromosomes dicentriques est donc une source de mutagénèse et une menace pour la viabilité des cellules. Chez Saccharomyces cerevisiae, les dicentriques issus d’une fusion de télomères cassent préférentiellement à la fusion. Ce processus inexpliqué permet la régénération d’un caryotype normal et protège les chromosomes des conséquences néfastes d’une fusion accidentelle de leurs extrémités. Ce manuscrit explore les mécanismes moléculaires de cette voie de secours. La haute affinité de Rap1, pour ses sites consensus en tandem ou pour des séquences télomériques est suffisantes pour former un point chaud de cassure des chromosomes dicentriques. Une protéine hétérologue ayant aussi une haute affinité fixation pour sa séquence mime la présence de fusions de télomères, montrant que la forte affinité d’une protéine pour ses sites en tandem suffit à créer un point chaud. En l’absence de séquence télomérique interne, les chromosomes dicentriques cassent plutôt aux régions péricentromériques. Ces positions de cassure dépendent d’une force générée par les Condensines capable de relocaliser rapidement les centromères des chromosomes dicentriques au site de cytodiérèse avant leur cassure. De plus, le repliement des chromosomes dicentriques dépendant des Condensines est également nécessaire à une cassure préférentielle aux séquences fixant Rap1. En anaphase, ces séquences forment aussi un isolateur capable de séparer deux domaines chromosomiques. Ainsi, les télomères fusionnés sont secourus par un mécanisme qui favorise une capture des fusions et des régions péricentromériques par le septum dépendant de la conformation des chromosomes dirigées par les Condensines et par Rap1, Ces résultats suggèrent que les séquences télomériques fixant Rap1 bloquent l’extrusion de boucles par Condensine. De plus ce travail propose un nouvel outil pour l’étude de la condensation in vivo. Il montre également que la cassure des chromosomes dicentriques survient pendant la septation et que cytodiérèse n’est pas ralentie par la présence d’un pont de chromatine.

  • Titre traduit

    Roles of internal telomeres and condensins in dicentric chromosome breakage by cytokinesis in Saccharomyces cerevisiae


  • Résumé

    Telomeres ensure chromosome end stability. Failure to do so would lead to chromosome end fusions and the formation dicentric chromosomes (i.e. chromosomes with two centromeres) that are unstable in mitosis. Dicentrics are a threat to cell viability and a source of extensive mutagenesis. In Saccharomyces cerevisiae, dicentrics formed by telomere fusion preferentially break at the fusion. This unexplained process allows the recovery of a normal karyotype and protects the genome from the detrimental consequences of accidental telomere fusions. Here, I address the molecular basis of this rescue pathway. Simple tandem arrays tightly bound by the telomere factor Rap1 or a heterologous high-affinity DNA binding factor are sufficient to establish breakage hotspots, mimicking telomere fusions within dicentrics. I also adress the mechanism allowing breakage at pericentromeric regions when dicentric do not bear telomeric sequences. During anaphase, Condensins generate forces sufficient to rapidly relocalize the centromeres to the bud neck and refold dicentrics prior their breakage by cytokinesis. This relocalisation is essential for breakage at pericentromeres. Moreover Condensin-dependent refolding is essential to the preferential breakage at telomere fusions, more generally at Rap1-bound arrays and which delimit insulated chromosomal domains. Thus, the rescue of fused telomeres results from a Condensin- and Rap1-driven chromosome conformation that favours fusion entrapment where the septum closes. These results suggest that Rap1-bound telomere sequences stall loop-extrusion by Condensins. In addition, this work provides a new and direct way to monitor Condensin activity on chromatin in live cells. It also shows that dicentric chromosomes are broken during septation and that cytokinesis is not delayed by chromatin bridges.



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