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Variabilité et fonctionalité de la machinerie d’initiation de la transcription au cours de la différenciation et du développement

Variabilité et fonctionalité de la machinerie d’initiation de la transcription au cours de la différenciation et du développement

RESPONSABLE DE SOUS-GROUPE

Stephane VINCENT

Nous recrutons un stagiaire M2 pour la rentrée 2023-2024!

 

L'initiation de la transcription par l'ARN polymérase II (Pol II) nécessite l'assemblage progressif de complexes protéiques sur des promoteurs cores formant le complexe de pré-initiation (PIC), à la suite d'interactions avec des éléments régulateurs, des facteurs de transcription et des co-activateurs transcriptionnels. Un PIC fonctionnel est composé de Pol II et de 6 complexes multiprotéiques appelés facteurs généraux de transcription (GTF) : TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, THIIF et TFIIH. TFIID est un GTF conservé au cours de l'évolution, de la levure aux mammifères, et joue un rôle majeur dans l'initiation de la transcription car il est le premier GTF à initier l'assemblage du PIC en reconnaissant les séquences promotrices. Chez les métazoaires, TFIID est un complexe multi protéique composé de la protéine de liaison à la boîte TATA (TBP) et de 13 facteurs associés à TBP (TAF1-13).

Le modèle traditionnel des manuels scolaires, selon lequel l'initiation de la transcription est toujours régulée par les mêmes complexes, a été remis en question chez les métazoaires au cours de la dernière décennie :

- dans certains contextes cellulaires spécifiques, la transcription Pol II n’est pas affectée par l’absence de certains TAFs et même de TBP, suggérant que l’initiation de la transcription pourrait être médiée par des complexes TFIID partiels. En particulier, des mutations dans les gènes TAF1, TAF2, TAF4, TAF6, TAF8 et TAF13 ont été identifiées chez des patients humains atteints de troubles neurodéveloppementaux (ND) et de déficiences intellectuelles, formant une nouvelle classe de ND appelée « TAFopathies ».

- plusieurs TAF ont des paralogues dont certains sont associés à des lignages cellulaires spécifiques, suggérant qu’il existe en fait plusieurs complexes TFIIDs

- trois homologues TBP métazoaires ont été identifiés sur la base de leur conservation avec le domaine de liaison à l'ADN C-terminal caractéristique qui pourraient former des complexes TFIID-like. Nous avons récemment montré que pendant la croissance des ovocytes, TFIID n'est pas présent, étant remplacé par un complexe TBPL2/TFIIA spécifique aux ovocytes.

Nos projets se concentrent sur l’étude de la variabilité et la fonctionnalité de ces différentes machineries d’initiation de la transcription au cours de la différenciation mais aussi dans les conditions pathologiques.

- Quelle est la nature et la variabilité des complexes protéiques associés à l'initiation de la transcription par Pol II ?

- Comment cette variabilité, dans des conditions normales ou dans des pathologies humaines, influe-t-elle sur l'expression génétique médiée par Pol II ?

Équipes

Membres

Chercheur(euse)s

Post-doctorant(e)s

Doctorant(e)s

Ingénieur(eure)s

Projets en cours

Axe 1 : Transitions dans les machineries d’initiation de la transcription de la croissance ovocytaire à l’activation du génome zygotique

Transitions dans les machineries d'initiation de la transcription au cours de l'ovogenèse tardive et du développement précoce

Entre la fin de la gamétogenèse et le début de développement embryonnaire, il existe deux transitions dans le contexte transcriptionnel :

- l’initiation de la transcription au cours de la croissance ovocytaire est médié par le complexe TBPL2/TFIIA à la place de TFIID permettant la mise en place du transcriptome maternel.

- à la fin de la croissance ovocytaire, la transcription s’arrête. Les étapes de maturation ovocytaire, de la fécondation et du début du développement sont donc contrôlées par la régulation de la stabilité et la traductibilité du transcriptome maternel. La transcription ne reprend qu’avant la première division, au moment de l’activation du génome zygotique (ZGA). : la nature des complexes protéiques impliqués dans l’initiation de la transcription au cours de cette deuxième transitions n’est pas connue.

  1. Quelle est la structure et composition de la machinerie d'initiation de la transcription spécifique de l'ovocyte chez les mammifères.
  2. Quelle est l’importance fonctionnelle de cette machinerie spécifique dans les ovocytes en croissance ?
  3. Quels sont les complexes transcriptionnels impliqués dans ces deux contextes ?

 

Axe 2 : Pathologies associées à la variabilité au sein des complexes protéiques associés à l’initiation de la transcription

Notre objectif est de mieux comprendre la fonctionnalité des complexes impliqués dans l’initiation de la transcription en générant des mutations ou en étudiant des mutations associées à des pathologies comme les TAFopathies.

- Que pouvons-nous apprendre sur les mécanismes d'initiation de la transcription à partir des mutations au sein des complexes de transcription ?

- Que pouvons-nous apprendre sur les mécanismes pathologiques moléculaires ?

  1. Évaluation fonctionnelle de l’initiation de la transcription par des complexes TFIID partiels dans les cellules pluripotentes et au cours de la différenciation
  2. Conséquences moléculaires des mutations du gène TAF8 humain associées à des déficiences intellectuelles
  • Pourquoi le cerveau est-il si sensible aux mutations affectant TFIID ?
  • Pourquoi le développement embryonnaire et les autres organes ne sont pas affectés ?

Nos modèles :

- cellules de patients

- modèles murins reproduisant les mutations identifiées chez les patients pour étudier les effets à l’échelle d’un organisme entier et pour dériver des cellules souches embryonnaires et les différencier en progéniteurs neuronaux et neurones pour les études moléculaires

- à terme, nous voulons reproduire les mutations dans des hiPSCs (human induced pluripotent stem cells) pour étudier les effets moléculaires dans des cellules différenciées (2D ou organoïdes

Publications