Méiose et recombinaison

  • La méiose est une division cellulaire spécialisée qui permet chez les organismes à reproduction sexuée de former des cellules haploïdes à partir de cellules diploïdes. Ceci est réalisé par un cycle cellulaire constitué d’une phase de réplication de l’ADN suivi par deux divisions. La ségrégation réductionnelle des chromosomes lors de la première division de méiose nécessite l’établissement de connections entre chromosomes homologues. Celles-ci sont établies pendant la prophase de la première division par recombinaison homologue qui génère des échanges réciproques, appelés crossing over, entre homologues. L’absence de crossing over conduit le plus souvent à des défauts de ségrégation et à la stérilité. Des altérations du programme de recombinaison peuvent aussi conduire à de l’instabilité génomique et à des aneuploïdies. Par ailleurs, les événements de recombinaison homologues en méiose déterminent les associations génétiques et contribuent à la diversité des génomes et à leur évolution.

    Notre equipe s’intéresse à plusieurs aspects du mécanisme moléculaire de la recombinaison méiotique et de ses implications évolutives en utilisant la souris comme système modèle. La recombinaison méiotique est initiée par l’induction programmée de centaines de cassures double brin de l’ADN dont la réparation conduit à la formation de crossing over et conversion géniques. Les principales étapes et facteurs impliqués dans ces processus ont été conservés au cours de l’évolution.

    Figure 1

    A ce jour, notre recherche est financée par :

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    Membres

    Frédéric Baudat
    Baudat Frédéric
    Julie Clement
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    Bernard De Massy
    De Massy Bernard
    Corinne Grey
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    Christine Brun
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    Louise Badruna
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    Julia Antonia Brinkmeier
    Antonia Brinkmeier Julia
    Mathilde Biot
    Biot Mathilde
    Akbar Zainu
    Zainu Akbar

    Publications

    Mouse ANKRD31 Regulates Spatiotemporal Patterning of Meiotic Recombination Initiation and Ensures Recombination between X and Y Sex Chromosomes.

    Papanikos F, Clément JAJ, Testa E, Ravindranathan R, Grey C, Dereli I, Bondarieva A, Valerio-Cabrera S, Stanzione M, Schleiffer A, Jansa P, Lustyk D, Fei JF, Adams IR, Forejt J, Barchi M, de Massy B, Toth A

    2019 - Mol Cell

    Demander l'article complet31000436

    Sex chromosome quadrivalents in oocytes of the African pygmy mouse Mus minutoides that harbors non-conventional sex chromosomes.

    Baudat F, de Massy B, Veyrunes F

    2019 - Chromosoma

    Demander l'article complet30919035

    Mouse REC114 is essential for meiotic DNA double-strand break formation and forms a complex with MEI4.

    Kumar R, Oliver C, Brun C, Juarez-Martinez AB, Tarabay Y, Kadlec J, de Massy B

    2018 - Life Sci Alliance, 1(6):e201800259

    Demander l'article complet30569039

    PRDM9, a driver of the genetic map.

    Grey C, Baudat F, de Massy B

    2018 - PLoS Genet, 14(8):e1007479

    Demander l'article complet30161134
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    Publications de l'équipe

  • We are interested in understanding how the timing, frequency and distribution of these DSBs are regulated, and how DSB formation and repair are coordinated.

    The control of the distribution of meiotic DSBs:
    We and two other groups, have discovered a major component that determines the sites where DSBs are formed in mammals: the Prdm9 gene. This gene encodes a protein with a methyl-transferase activity and a tandem array of C2H2 zinc fingers. PRDM9 recognizes specific DNA motifs in the genome and is thought to promote trimethylation of lysine 4 of Histone H3 at these sites. How does this protein actually function in vivo and how its activity allows the recruitment of the recombination machinery remains to be determined. In addition, a remarkable property of PRDM9 is its rapid evolution and diversity. We are currently investigating both its molecular and evolutionary features. Prenant avantage des données de ChIP-seq et de RNA-seq à l’échelle du génome générées par ENCODE et le projet ROADMAP Epigenomic, nous identifions les signatures chromatiniennes qui marquent différemment les exons inclus ou exclus et ce que ces évènements ont en commun entre eux, tels que les motifs de fixation à l’ARN. Notre but est d’améliorer les algorithmes de prédiction de l’épissage alternatif actuels tout en ajoutant l’information inclue au niveau de la chromatine.

    Figure 2

    DSB formation:
    The catalytic activity responsible for break formation is carried by the SPO11 protein as shown in S. cerevisiae (Keeney et al., 1997; Bergerat et al., 1997). Spo11 is evolutionary conserved, is related to the A subunit of TopoVI and is acting as a complex with a second subunit, TOPOVIB-Like (Robert et al., 2016; Vrielynck et al., 2016). These proteins share similarity and differences with the TopoVI complex, but unlike a topoisomerase reaction, the activity generating meiotic DSBs seems to be channelled towards the formation of breaks where SPO11 is covalently linked to DNA ends. The biochemical properties of these proteins remain to be understood.

    Figure 3

    DSB regulation:
    Additional proteins are required for meiotic DSB formation (MEI4, REC114, IHO1). Interestingly they are located on meiotic chromosome axis. Their role might be to regulate the frequency and the spatial context for meiotic DSB formation. Indeed, meiotic chromosome organization is known to be important for proper control of DSB repair, ie the choice of the homologue vs the sister and the pathway for repair with or without crossing over. IHO1 is known to interact with the axis protein HORMAD1, but other components of meiotic chromosomes axis (SYCP3, cohesins…) are also known to play a role direct or indirect in DSB formation. We have identified the evolutionary conservation of the Mei4 and Rec114 protein family and are analyzing their functions and activities.

    Figure 4