Radial genome organization and cellular heterogeneity in quiescence

Organisation radiale du génome et hétérogénéité cellulaire en quiescence Les organismes unicellulaires adaptent leur croissance et leur comportement à leur environnement, réagissant à l'épuisement des nutriments ou au stress en activant des voies métaboliques et développementales adaptées. Notamment, lorsque les nutriments s’épuisent, une sous-population de cellules de Saccharomyces cerevisiae quitte temporairement le cycle cellulaire et entre dans un état de quiescence, un processus que l'on retrouve également chez de nombreux pathogènes. Ces cellules quiescentes présentent une conformation unique du génome, caractérisée par l'internalisation des télomères périphériques en phase de croissance. Cette réorganisation contribue à la longévité des cellules quiescentes et s'accompagne d'une réduction significative de l'activité transcriptionnelle. Lorsque les nutriments redeviennent disponibles, l'activité transcriptionnelle et la conformation du génome sont rapidement rétablies, une capacité cruciale pour la survie dans des environnements compétitifs, nécessitant la réactivation de programmes transcriptionnels adaptés aux ressources disponibles. Dans la première partie de cette thèse , nous avons adapté la méthode GPSeq pour cartographier l’organisation du génome de S. cerevisiae le long de l'axe centre-périphérie du noyau. Nous avons pu confirmer des observations précédentes et identifier de nouvelles régions montrant un positionnement radial spécifique. Nous démontrons que les petits chromosomes ont tendance à se localiser en périphérie du noyau et nous révélons une double relation entre le génome et le contenu en GC. Nous observons également comment cette carte est modifiée lorsque les cellules entrent en quiescence, mettant en évidence des réarrangements radiaux superposés à la localisation centrale des télomères précédemment observée. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons évalué l'hétérogénéité transcriptionnelle dans les cellules quiescentes et pendant la sortie de la quiescence. Nos résultats révèlent que les cellules quiescentes présentent une hétérogénéité significative dans la majeure partie de leur transcriptome, se répartissant en deux sous-populations. Pendant la sortie de quiescence, nous caractérisons l'hétérogénéité de l'investissement transcriptionnel dans la synthèse protéique et la réentrée dans le cycle cellulaire. Notamment, nous avons identifié une sous-population de cellules qui conservent l’expression des gènes de quiescence, présentent un manque d'investissement dans la synthèse de protéine et ont un transcriptome très complexe. Nous émettons l'hypothèse que cette sous-population représente une stratégie alternative au retour rapide à la croissance, donnant à cette sous-population la capacité de persister si l’environnement ne s'avère pas favorable, permettant ainsi l'adaptation avant l'investissement.