Identification du chaperon d'histones Spt16 acteur essentiel des réarrangements du génome et méthylation des adénines chez Paramecium tetraurelia

Chez les eucaryotes, l’organisation de la chromatine est indispensable à la régulation de l’expression des gènes et la stabilité du génome. Les ciliés constituent un excellent modèle d’étude des mécanismes qui permettent de maintenir l’intégrité du génome eucaryote. Notre modèle d’étude, l’eucaryote unicellulaire Paramecium tetraurelia, se distingue par l’élimination massive et reproductible de près de 30% de séquences d’ADN germinal lors du développement du macronoyau somatique après les événements sexuels. Ces séquences sont éliminées grâce à un processus en plusieurs étapes impliquant la formation d’hétérochromatine dirigée par de petits ARN suivi d’excision par la transposase domestiquée Piggy Mac (Pgm) et de réparation. Les mécanismes moléculaires permettant de comprendre la reconnaissance spécifique de ces séquences germinales dans le contexte de la chromatine ainsi que la précision de la coupure demeurent mal compris.Le chaperon d’histone Spt16, associée au partenaire Pob3, fait partie du complexe hétéro-dimérique FACT (FAcilitates Chromatin Transactions). FACT intervient dans de nombreux mécanismes liés au métabolisme de l’ADN tels que la transcription, la réparation, la réplication ou l’accessibilité de la chromatine. Chez Paramecium tetraurelia, on a identifié deux protéines homologues de Spt16 et Pob3 exprimées uniquement durant le développement du macronoyau au moment où se produisent les réarrangements. Les protéines Spt16-1 et Pob3-1 fusionnées à la GFP se localisent dans les macronoyaux en développement. Nous avons montré que la protéine Spt16-1 est essentielle à la production d’une descendance sexuelle viable. Le reséquençage du génome après inactivation de SPT16-1 a montré que Spt16-1 est nécessaire à l‘ensemble des réarrangements du génome et conduit à des défauts semblables à ceux obtenus suite à l’inactivation de PGM. Spt16-1 agit en aval des voies de dépôt des marques d’hétérochromatine guidées par les petits ARNs mais en amont de l’endonucléase Pgm. Nous avons montré que Spt16-1 était nécessaire à la localisation correcte de Pgm responsable de l’introduction des cassures double brin dans les macronoyaux en développement. Nous proposons un modèle dans lequel Spt16-1 favorise l’interaction de la machinerie d’excision avec la chromatine pour rendre accessible les sites de coupure sur l’ADN à Pgm.La méthylation des adénines sur l’ADN (6mA), bien connue chez les bactéries pour son rôle dans le système de restriction modification, a été décrite ces deux dernières années chez plusieurs eucaryotes en faible proportion dans le génome. Cependant son rôle chez les eucaryotes est encore peu compris. D’anciennes analyses par chromatographie à l’aide de nucléotides marqués détectaient de l’ordre de 2,5% des adénines méthylées chez P. tetraurelia mais sa localisation précise n’avait jamais été montrée. Il avait été proposé que cette modification pourrait signaler avec précision les sites de coupures pendant les réarrangements d’ADN où une partie des séquences germinales présentent des bornes AT. L’abondance des adénines méthylées fait de la paramécie un excellent modèle d’étude de cette modification. En combinant des techniques d’Immunofluorescence, d’HPLC-MS et de séquençage, nous avons ainsi décrit la présence et la localisation dans la cellule et au cours du cycle de vie de 6mA chez P. tetraurelia. Ces approches ont également permis de montrer l’absence de cytosine méthylée chez la paramécie. Nous avons montré que la méthylation des adénines était retrouvée majoritairement dans le génome somatique et de manière transitoire dans le génome germinal. Elle est établie au cours du développement du macronoyau somatique quand se produisent les réarrangements du génome. Ces résultats préliminaires permettront de poursuivre l’étude de la méthylation afin d’identifier les enzymes responsables et son rôle dans la cellule.