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     Génétique et Epigénétique de la Drosophile - CNRS URA 2578


  Responsable : Christophe Antoniewski (antoniew@pasteur.fr)


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Notre groupe s'intéresse aux mécanismes de contrôle transcriptionnel et post-transcriptionnel au cours du développement des métazoaires. Notre modèle expérimental, la drosophile, nous permet d'aborder ces problématiques en combinant des approches génétiques et moléculaires. Deux domaines de recherche sont explorés. (i) L'étude de la fonction de l'histone-acétyltransférase (HAT) dGcn5 et de son rôle dans le contrôle génétique et épigénétique du développement. (ii) l'analyse des mécanismes de répression post-transcriptionnelle par les petits ARN double-brin inhibiteurs.



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1. L'histone-acétyltransférase dGcn5

Clément Carré, Caroline Jacquier

L'acétylation des histones par les histone-acétyltransférase induit une modulation de la structure chromatinienne et de la transcription des gènes. Comment les HAT - et le code épigénétique de modification des histones qu'elles génèrent - contribuent-elles à la régulation des programmes génétiques ?

Nous étudions la fonction de la protéine dGcn5 chez la drosophile dans le but de dessiner un tableau intégré du rôle d'une HAT dans la régulation des programmes génétiques, au cours du développement d'un organisme complexe. Nous avons isolé et caractérisé plusieurs lignées de drosophile mutantes pour le gène dGcn5. Ceci nous a permis de démontrer que, chez la drosophile, dGcn5 est l'HAT majeure des résidus K9 et K14 de l'histone H3 (Figure 1). Sa fonction est strictement requise pour la prolifération des disques imaginaux au cours de la période larvaire, et pour le déclenchement de la métamorphose.

La protéine dGcn5 fonctionne comme sous-unité catalytique au sein de deux complexes multiprotéiques, ATAC et dSAGA. À l'aide de puces à ADN Affymetrix®, nous avons cette année analysé les perturbations du transcriptome induites par la perte de fonction de dGcn5. Nous collaborons au sein d'un consortium de laboratoires européens qui effectuent une analyse similaire dans des mutants des différents composants des complexes ATAC et dSAGA. Les données obtenues sont actuellement regroupées et comparées et devraient permettre d'obtenir des informations essentielles sur les fonctions spécifiques de ces deux complexes.

Nous avons également montré que l'acétylation des histones par dGcn5, est fortement affectée dans un mutant pour une autre HAT, la protéine dCBP. Nous sommes en train d'analyser les mécanismes qui sous-tendent cette interaction fonctionnelle entre dGcn5 et dCBP. Enfin, nous avons pu observer que la structure du chromosome X des mâles mutants dGcn5 est fortement décondensée et présente des défauts très similaires à ceux qui sont observés dans des mutants déficients pour le complexe de remodelage NURF. Nous disséquons actuellement les interactions génétiques entre le gène dGcn5 et les gènes codants les différentes sous-unités du complexe NURF et nous testons si l'acétylation des nucléosomes par dGcn5 est impliquée dans le ciblage de ce complexe à la chromatine.

2. Analyse des mécanismes d'interférence génétique par l'ARN double-brin et les micro-ARN.

Hélène Thomassin, Delphine Fagegaltier et Bassam Berry.

L'introduction d'ARN double-brin dans la cellule provoque la dégradation de l'ARN messager de séquence correspondante. Ce processus d'interférence par ARN (RNAi) est à la base de systèmes de régulation endogènes. Chez les plantes, il sert de mécanisme de défense contre les virus lors d'une infection. Un nombre croissant de données indiquent par ailleurs que l'expression d'ARN double brin correspondant aux séquences centromériques des chromosomes est responsable de leur hétérochromatinisation. Enfin, des mécanismes apparentés au RNAi se révèlent impliqués dans des phénomènes de co-suppression génique, de répression de l'activité d'éléments transposables et d'empreintes chromosomiques parentales.

Les micro-RNA sont de petits ARN en " épingle à cheveux " partiellement double-brin, codés par le génome. Il en est maintenant décrit plusieurs centaines, chez la drosophile comme chez les vertébrés. Leur maturation met en jeu des voies métaboliques communes avec celles de l'interférence par ARN. Cependant, au lieu de provoquer la dégradation de leurs ARNm cibles, les micro-RNA agissent en inhibant leur traduction. Les micro-RNA sont impliqués dans des cascades de régulation génétiques contrôlant le développement, la prolifération cellulaire ou l'apoptose.

Nous avons abordé l'interférence par l'ARN chez la drosophile comme une méthode permettant de contrôler l'inactivation d'un gène dans un animal transgénique (Fig. 2). Le système développé à montré tout son intérêt dans la mesure où il permet de contrôler la dégradation d'un ARNm cible dans un tissu particulier ou à un stade donné du développement. Nous l'avons utilisé pour contrôler l'inactivation du gène codant le récepteur de l'ecdysone. Une collaboration avec l'équipe de J. Truman a permis de montrer l'implication de ce récepteur nucléaire dans la différenciation des neurones sensoriels de l'aile. Une collaboration avec l'équipe de Pierre Léopold à l'Université de Nice a permis de montrer que l'hormone stéroïde ecdysone est impliquée dans un rétrocontrôle négatif de la croissance cellulaire et de la signalisation insulino-dépendante chez la drosophile.

Les projets de recherche actuellement mis en œuvre au laboratoire visent à étudier le rôle des petits ARN double-brin dans les mécanismes de régulations génétiques endogènes mis en œuvre par le génome. Pour cela, nous suivons deux lignes directrices.

Une première ligne consiste à analyser le profil d'expression des micro-RNA au cours du développement de la drosophile. En collaboration avec Pasteur-Génopole®, nous avons construit cette année des puces à oligonucléotides modifiés de type LNA pour analyser globalement le niveau d'expression de tous les micro-RNA codés par le génome. À l'aide de cet outil, nous allons maintenant rechercher plus spécifiquement quels sont les miRNA exprimés au cours de la métamorphose de la drosophile, et potentiellement impliqués dans la modulation de la réponse hormonale à l'ecdysone qui intervient à cette période du développement. Nous sommes également engagés dans des projets collaboratifs visant à analyser les profils d'expression des miRNA au cours de la différenciation sexuelle, au cours du vieillissement, ou en réponse à des stress oxydatifs.

Une deuxième ligne consiste à perturber les voies de régulation mettant en jeu des petits ARN en exprimant dans des mouches transgéniques des inhibiteurs protéiques dérivés de différents virus de plantes et d'insectes. Nous analysons les effets des plusieurs de ces inhibiteurs sur (i) l'interférence par l'ARN, (ii) miRNA, et (iii) l'hétérochromatinisation chez la drosophile. Nous testons également si ces inhibiteurs hétérologues augmentent la susceptibilité des lignées transgéniques à une infection virale.

Légendes des photos :

Figure 1. A gauche. Étalement de chromosomes polytènes provenant de glandes salivaires de larves sauvages ou de larves mutantes Gcn5 (comme indiqué). Un marquage à l'aide d'un anticorps spécifique (rouge) révèle que l'acétylation du résidu K14 de l'histone H3 est complètement abolie dans le mutant Gcn5.

À droite. Un système transgénique permet de déclencher spécifiquement l'inactivation de Gcn5 par ARN interférence dans le compartiment postérieur de ce disque imaginal d'aile (partie droite). Un marquage avec le même anticorps spécifique révèle la disparition de l'acétylation du résidu H3-K14 dans ce compartiment.

Figure 2. Système transgénique pour cibler l'interférence par l'ARN chez la drosophile.

Une lignée exprimant le facteur GAL4 sous le contrôle d'une promoteur spécifique est croisée avec une lignée transgénique pour une séquence en répétition inverse sous le contrôle de sites de régulation UAS, cibles de GAL4.

Mots-clés: Drosophile, Génétique, Epigénétique, Histone acetyltransférase, interférence par l’ARN, micro-RNA



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  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  Dulieu Isabelle p8986 idulieu@pasteur.fr Hélène Thomassin – CR CNRS – hthomass@pasteur.fr

Delphine Fagegaltier – Chercheuse Contractuelle IP – delphine@pasteur.fr

Bassam Berry – Etudiant en Thèse – bassam@pasteur.fr

Clément Carré – Etudiant en Thèse – carre@pasteur.fr

Caroline Jacquier – Etudiante en Thèse – caroline@pasteur.fr

  Josette Pidoux – Technicienne Supérieure IP – jpidoux@pasteur.fr

Harry Dualot – Personnel de Laverie

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