Utiliser la génétique pour mieux comprendre le réplisome des vertébrés

(Titre traduit. Cette conférence aura lieu en anglais.)

Lukas Tamayo Orrego, PhD 
Stagiaire postdoctorale de recherche
Unité de génétique humaine du MRC
Institut de génétique et cancer
Université d’Édimbourg
Édimbourg, Royaume-Uni 

Cette conférence s'inscrit dans le cadre de la série de Séminaires des scientifiques en formation de l’IRCM, une initiative résolument novatrice, dont la mission est de mettre de l’avant des scientifiques en début de carrière. Voici ici une occasion en or pour venir découvrir les projets passionnants de ces chercheurs en formation devant un auditoire multidisciplinaire.

Bref résumé de la présentation :
Mes travaux de recherche s’inspirent de certains désordres de la génétique humaine donnant lieu à des restrictions extrêmes de la croissance, tel le nanisme microcéphalique (Microcephalic Dwarfism; MD), et qui identifient la réplication de l’ADN comme facteur déterminant dans le nombre de cellules qui composent un organisme.

La réplication de l’ADN débute par l’assemblage de l'hélicase réplicative, composée de l’ATPase MCM2-7 et de deux facteurs accessoires, CDC45 et GINS. Lorsque l’hexamère double MCM2-7 se lie à l’ADN, CDC45 et GINS s’associent au complexe, terminant ainsi l’assemblage de l’hélicase CMG. Des mutations au niveau de ces gènes, au cœur de l’initiation de la réplication, affectent la croissance de l’organisme et causent une forme de MD, le syndrome Meier-Gorlin (Meier-Gorlin syndrome; MGS).

Chez la levure, un complexe nommé pre-LC (pre-Loading Complex) accompagne la protéine GINS vers MCM; chez les métazoaires, en revanche, ce processus est méconnu. D’ailleurs, les métazoaires contiennent des régulateurs additionnels de la réplication de l’ADN, tels que DONSON, et des mutations chez ce gène ont été découvertes chez le syndrome MGS. La fonction de DONSON demeure toutefois inconnue.

Je présenterai des travaux récents qui démontrent, grâce à des extraits d’œufs de grenouille et des cellules de mammifères, que DONSON est essentiel pour l'assemblage du complexe CMG. Des essais de détection d’interactions protéiques par AlphaFold et de validation biochimique ont permis de déterminer que DONSON organise, chez les vertébrés, un complexe pre-LC composé de GINS, TOPBP1 et l’ADN polymérase ε. DONSON et TOPBP1 facilitent l’accostage de pre-LC sur MCM2-7, assurant ainsi la livraison de GINS au complexe MCM2-7 lié à la chromatine. Une version mutée de DONSON, issue d’un patient, reproduit le nanisme dans un modèle murin et compromet les l’assemblage du complexe CMG. Ainsi, nos résultats identifient DONSON comme acteur central dans l’assemblage de CMG chez les vertébrés, fournissant une explication pathogénique pour un phénotype humain.

Je terminerai cette conférence en présentant des données non publiées, issues d’un essai CRISPR à l’échelle du génome ayant permis d’identifier de puissants suppresseurs de l’impact d’une déficience en DONSON, suggérant ainsi un nouveau rôle pour DONSON dans la progression de la fourche de réplication et l’organisation de la chromatine.

Courte biographie :
Après avoir complété une formation en médecine en Colombie, le Dr Tamayo Orrego a poursuivi un doctorat au laboratoire du Dr Frédéric Charron, à l’IRCM, où il a étudié les mécanismes qui sous-tendent le développement des tumeurs cérébrales. Ses travaux ont établi un lien entre les voies de signalisation impliquées dans le développement et le stress de la réplication chez les cellules progénitrices neurales, où la protéine sonic hedgehog induit une instabilité du génome et des mutations menant au cancer.
Il s’est ensuite intéressé à la réplication de l’ADN dans le contexte du développement des organismes pluricellulaires. En tant que postdoc dans l’équipe du Dr Andrew Jackson, il utilise des essais de dépistage génétique, la biologie cellulaire et des modèles murins afin de déterminer comment la mutation de certains gènes essentiels à la réplication de l’ADN, chez le nanisme microcéphalique, engendre une déficience au niveau de la croissance et des défauts de développement.