Réorganisation structurale et fonctionnelle du génome lors de l'entrée en quiescence

Structural and functional reorganization of the genome in quiescent cells

• Auteur / Autrice : Manuela Baquero Perez
• Direction : Angela Taddei
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique et génomique
• Date : Soutenance le 12/10/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Dynamique du noyau (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut Curie (Paris ; 1978-....)
• Jury : Président / Présidente : Fredy Barneche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Angela Taddei, Naama Barkai, Domenico Libri, Benoit Arcangioli, Benoît Palancade
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Naama Barkai, Domenico Libri

Mots clés

Mots clés libres

Quiescence

Reprogrammation transcriptionnelle

Réorganisation spatiale

Noyau

Microscopie super résolutive

Quiescence

Transcriptional reprogramming

Spatial reorganization

Nucleus

Résumé

Le génome eukaryote est organisé en larges structures chromatiniennes occupant des domaines distincts dans le noyau. Cette organisation de l’ADN contribue à assurer les fonctions génomiques. Notre objectif est d’élucider les déterminants du comportement spatial et temporel de la chromatine ainsi que leur impact sur les fonctions du génome. Pour aborder cette question, nous utilisons la levure à bourgeon comme organisme modèle nous permettant de combiner efficacement des approches de génétique, de microscopie avancée et des approches à haut débit. Nous nous concentrons sur un état de développement particulier, la quiescence, qui se caractérise par un arrêt réversible du cycle cellulaire et qui est souvent associé à une résistance accrue au stress et à la longévité.Notre équipe a récemment montré que la chromatine des cellules quiescentes subit une réorganisation spatiale majeure. Ici, nous avons étudié la relation entre le réarrangement du génome et la reprogrammation transcriptionnelle se produisant avant l'entrée en quiescence. Nous avons ensuite caractérisé l'état de la transcription dans les cellules quiescentes et identifié une distribution de la machinerie de transcription dans le génome spécifique à la quiescence. Nous avons trouvé un rôle pour cette liaison dans le redémarrage de la transcription lorsque les cellules sortent de l'état de quiescence. En outre, nous avons étudié l'hétérogénéité de la transcription au sein de la population quiescente et lors de la sortie de l'état de quiescence.Dans l'ensemble, le projet combine la génétique, la génomique et la microscopie pour étudier l'organisation de la chromatine en quiescence. Comme l'analyse de la durée de vie chronologique de la levure a souvent été prédictive des processus influençant la durée de vie dans différentes espèces, nous prévoyons que des principes de base émergeront de nos études avec de larges implications pertinentes dans d'autres organismes. En outre, la quiescence étant une caractéristique commune aux cellules souches et à certaines cellules cancéreuses, les résultats concernant l'architecture du génome sont très pertinents pour les domaines de recherche sur ces types de cellules.

The eukaryotic genome is packaged into large-scale chromatin structures that occupy distinct domains in the nucleus. This DNA organization is a key contributor to genome functions. Our aim is to understand what determines the spatial and temporal behaviour of chromatin and how this affects two essential functions of the genome: gene expression and the maintenance of genome integrity. To understand these fundamental processes, we use budding yeast as a model system that allows genetics, molecular biology and advanced live microscopy approaches to be combined. We focus on a particular developmental state, quiescence, which is characterised by a reversible cell cycle arrest and is often associated with increased stress resistance and longevity.Our team has recently shown that chromatin of quiescent cells undergoes a major spatial re-organization. Here, we investigated the relationship between genome rearrangement and transcriptional reprogramming occurring prior to entry into quiescence. We then characterised the state of transcription in quiescent cells and identified a quiescence-specific binding of the transcription machinery to the genome. We found a role for this binding in the restart of transcription as cells exit the quiescent state. Furthermore, we explored the heterogeneity of transcription within the quiescent population and upon release from quiescence.Overall, the project combines genetics, genomics, and microscopy to investigate chromatin organization in quiescence. As the analysis of yeast chronological lifespan has been often predictive of processes influencing lifespan in different species, we anticipate that basic principles will emerge from our studies with broad implications relevant in other organisms. Furthermore, as quiescence is a common feature in stem cells and some cancerous cells, findings regarding genome architecture are highly relevant for fields of research on these cell types.