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Le Laboratoire de Biologie Moléculaire Eucaryote

UMR 5099
Directeur: Pierre-Emmanuel Gleizes


 

Le Laboratoire de Biologie Moléculaire Eucaryote est une unité mixte CNRS/Université Paul Sabatier qui fait partie du Centre de Biologie Intégrative de Toulouse (CBI).

 

La recherche au LBME porte sur les mécanismes génétiques et épigénétiques de l'expression, l'organisation et la maintenance des génomes eucaryotes en se focalisant sur:

  • La synthèse et les fonctions des particules ribonucléoprotéiques : biogenèse des ribosomes, petits ARN non-codants
  • La dynamique structurale de la chromatine et des chromosomes

Certains de ces projets de recherche s'étendent à l'étude de pathologies, plus spécifiquement des maladies rares (anémie de Diamond-Blackfan et autres ribosomopathies, maladie de Prader-Willi) et le cancer.

 

Le LBME anime des plateaux techniques de haut niveau en cryo-microscopie électronique et en microscopie de fluorescence qui font partie des plateformes technologiques du CBI.

 

Le Laboratoire de Biologie Moléculaire Eucaryote soutient l’initiative "Sciences en marche"

 
SciencesEnMarche

 

Offres Post-doc

Actualités Archives

 
  •   Un nouvel acteur de la synthèse des ribosomes impliqué dans la dyskératose congénitale

    La synthèse des protéines est assurée, dans chaque cellule humaine, par 5 à 10 millions de ribosomes. Ces usines moléculaires, elles-mêmes formées d'ARN et de protéines, sont assemblées suivant une séquence complexe et très énergivore dont la défaillance est la cause de différentes pathologies. Un nouveau travail mené par Pierre-Emmanuel Gleizes et Marie-Françoise O'Donohue au LBME, en collaboration avec l'équipe d'Ulrike Kutay à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Zürich, révèle que la protéine PARN (Poly-A specific RiboNuclease), une enzyme mutée dans la dyskératose congénitale et la fibrose pulmonaire idiopathique, est un acteur inattendu de l'assemblage des ribosomes. Cette découverte redéfinit la fonction de cette exonucléase connue depuis longtemps pour son rôle dans la stabilité des ARN messagers et renforce l’hypothèse qu’un défaut de synthèse des ribosomes pourrait contribuer au mécanisme physiopathotologique dans certains cas de dyskératose congénitale.

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  •   Une nouvelle RNP 7SK régule la transcription de façon gène-spécifique

    De nombreux ARN non-codants sont impliqués dans la régulation de l’expression des gènes. L’ARN 7SK, associé aux protéines Larp7 et MePCE au sein de la RNP 7SK, contrôle l’activité d’un facteur général de transcription, P-TEFb. L’équipe de Tamás Kiss au Laboratoire de Biologie Moléculaire Eucaryote à Toulouse, en collaboration avec celle de Shona Murphy à l’Université d’Oxford, ont mis à jour une nouvelle fonction gène-spécifique de la RNP 7SK dans la régulation par l’ARN polymérase II. La RNP 7SK a en effet été détectée sur une sous-classe de gènes transcrit par l’ARN Pol II et codant pour des snARN. Sur ces gènes, la RNP n’est pas associée au facteur P-TEFb, mais à un autre complexe appelé LEC (pour Little Elongation Complex). Cette nouvelle RNP 7SK/LEC, qui se forme probablement dans les corpuscules de Cajal, facilite le recrutement du LEC au niveau de la machinerie transcriptionnelle et stimule la transcription de cette classe de gènes. Cette nouvelle fonction souligne un peu plus l’incroyable flexibilité des RNP humaines : en interagissant alternativement avec P-TEFb ou le LEC, la RNP 7SK contrôle à la fois la synthèse des ARNm et des petits ARN nucléaires par l’ARN Pol II. Cette étude a été publiée dans la revue EMBO Journal.

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  •   Lien fonctionnel entre l’activation de l’hélicase Prp43 et la fixation de la base de l’ATP dans la synthèse des ribosomes eucaryotes

    Chez les eucaryotes, la synthèse des ribosomes implique l’assemblage et la maturation de particules précurseurs, les particules pré-ribosomiques, contenant des précurseurs des ARN ribosomiques, des protéines ribosomiques et de nombreux facteurs d’assemblage et de maturation. Parmi ces derniers, la protéine Prp43 est une protéine de la famille des hélicases à ARN. Elle présente une activité d’hydrolyse de l’ATP lui permettant de moduler des interactions ARN-ARN (activité hélicase). L’activité de Prp43 est contrôlée par des co-facteurs appelés « protéines à domaine G-patch ». En collaboration avec l’équipe de Nicolas Leulliot (LCRB, Université Paris Descartes), nous avons pu identifier des résidus de la protéine Prp43 en interaction directe avec la base de la molécule d’ATP dans le site actif de l’enzyme. Une mutation particulière abolissant cette interaction inhibe les activités ATPase et hélicase de Prp43 in vitro. Cette mutation conduit à des défauts de maturation des particules pré-ribosomiques dans les cellules de levure qui sont très semblables à ceux induits par l’inactivation d’un co-facteur de Prp43 à domaine G-patch, la protéine Gno1. Ces données suggèrent que les défauts de maturation des particules pré-ribosomiques induits par cette mutation résultent très vraisemblablement d’un défaut d’activation de Prp43 par son co-facteur Gno1. Ces données mettent en évidence que l’interaction entre des résidus de Prp43 et la base de l’ATP sont importants pour l’activité de cette famille d’hélicase et pour leur régulation.

    Pubmed

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  •   Une nouvelle méthode quantitative d’analyse de la forme des noyaux de levure

    Ces dernières années, notamment grâce à l’avènement des méthodes de séquençage à haut débit (NGS), il est apparu que l’organisation 3D des chromosomes était un acteur clef dans les processus biologiques régulant l’expression et la maintenance des génomes. Cependant, la manière dont l’organisation spatiale des génomes est elle-même affectée par des modulations de la forme du noyau est largement méconnue, principalement parce que mesurer précisément la forme et la taille d’un noyau est un challenge technologique. Dans un article récent publié dans Journal of Cell Science, l’équipe d’Olivier Gadal a développé un algorithme, « NucQuant », qui permet de mesurer, à partir d’images de microscopie confocale à fluorescence, la géométrie des noyaux (taille et forme) dans une population de levure Saccharomyces cerevisiae. En mesurant et corrigeant les aberrations optiques le long de l’axe Z, il est possible sur un microscope classique de localiser, grâce à NucQuant, la position de l’enveloppe nucléaire avec une précision de 30 nm. L’algorithme NucQuant a par ailleurs permis de réaliser des cartes de la position de pores nucléaires (NPC). Ces cartes ont révélé une grande variabilité de la distribution des pores en fonction du métabolisme des levures. De plus, elles ont montré une asymétrie de l’enveloppe nucléaire qui se traduit par une distribution particulière des pores dans l’enveloppe à l’interface nucléole/nucléoplasme.

    Pubmed

  •   Organisation 3D du génome de levure : ce que nous apprend la position des gènes transcript par l’ARN-polymérase III.

    Au cours de cette dernière décennie, il est apparu essentiel à la compréhension de la dynamique des génomes (expression, maintenance) de resituer ces processus dans le contexte de l’organisation 3D des génomes. Dans la levure Saccharomyces cerevisiae, l’architecture 3D du génome, se maintient tout au long du cycle cellulaire ; elle se caractérise par un ancrage des centromères (CEN) à un point particulier de l’enveloppe nucléaire, le SPB, à partir duquel les bras des chromosomes s’étendent et occupent le volume nucléaire, leurs extrémités (TEL) s’attachant à l’enveloppe. Dans le noyau, le nucléole est un domaine occupant près du tiers du volume nucléaire dans lequel est produit les ribosomes. Des trois ARN polymérases cellulaires, l’ARN polymérase III (Pol III) est spécialisée dans la production de petits ARNs ne codant pas de protéines (ARNt, 5S ARNr, etc…). Des études suggéraient un lien entre la transcription des gènes transcrits par l’ARN Pol III et la localisation de ces gènes au nucléole ou à l’enveloppe nucléaire. Dans une étude publiée dans Molecular Biology of the Cell, l’équipe d’Olivier Gadal a étudié, par une méthode de microscopie à haut débit, les liens entre transcription et localisation des gènes Pol III au nucléole et à l’enveloppe. A partir de l’étude de la position de 13 loci de gènes transcrits par l’ARN Pol III, cette étude a permis de hiérarchiser les contraintes qui déterminent la position de ces gènes. Il ressort que l’architecture 3D du génome est le déterminant majeur de la position du gène lorsque le gène est proche d’un point d’ancrage des chromosomes (CEN, TEL). Cependant, les gènes transcrits par l’ARN Pol III dans des régions moins contraintes des chromosomes interagissent fréquemment avec le nucléole. Cette interaction dépend de la présence du gène, mais la transcription du gène n’est pas dépendante de cette interaction.

    Pubmed

  •   Etudier la structure/fonction de l’usine à ribosome : Le Nucléole

    L’équipe d’Olivier Gadal vient de publier deux chapitres de méthode dans le livre « The Nucleolus-Methods and Protocols ; Methods in Molecular Biology n° 1455 ». Le premier décrit une combinaison de méthodes depuis l’acquisition d’image de la position d’un locus fluorescent dans le noyau jusqu’à la mesure du mouvement et du confinement de ce locus par rapport au nucléole. (High-Throughput Live-Cell Microscopy Analysis of Association Between Chromosome Domains and the Nucleolus in S. cerevisiae. (2016) Wang R., Normand C. and Gadal O. Methods Mol Biol. 2016; 1455: 41-57). Le second décrit une méthode de microscopie corrélative photonique-électronique appliquée à l’étude de la structure du nucléole. Cette méthode permet, dans des coupes ultrafines de levure incluses dans une résine, d’observer en microscopie photonique des protéines fluorescentes du nucléole puis d’observer l’ultra-structure de ce nucléole en microscopie électronique à transmission. (Correlative Light and Electron Microscopy of Nucleolar Transcription in Saccharomyces cerevisiae. (2016) Normand C., Berthaud M., Gadal O. and Léger-Silvestre I. Methods Mol Biol. 2016; 1455:29-40.)

  •   La chasse aux G4 est ouverte

    Les séquences riches en guanines (G) sont capables d'adopter des structures secondaires appelées les Quadruplexes de Guanines (G4). Des séquences pouvant former des G4 sont associées à la biologie des télomères, aux origines de réplication, à la régulation de l'expression des gènes mais aussi à des sites d'instabilité génétique. Jusqu'à présent, la recherche de ce type de séquences reposait sur des recherches de motifs. En collaboration avec Jean-Louis Mergny (IECB, Bordeaux), Laurent Lacroix de l'équipe d'Olivier Cuvier du LBME a développé un nouvel outil de prédiction de ces G4, G4Hunter, qui a conduit à réévaluer d'un facteur allant de 2 à 10 la part de séquences pouvant adopter ce type de structure.

    Pubmed

  •   L’organisation du chromosome III de la levure mis en évidence par un modèle mathématique s'appuyant sur des données 3D de microscopie en cellules vivantes

    Etudier comment les variations d'organisation en 3D des chromosomes sont régulés permet de mieux comprendre la fonction du génome depuis l'expression génique jusqu'à la réparation et la recombinaison. Dans un récent article dans PLoS Computational Biology, le groupe de K. Bystricky, en collaboration avec A. Kamgoué, mathématicien/informaticien du LBME/LMGM, a développé une méthode d'analyse quantitative originale pour déterminer la conformation des chromosomes à partir de loci d’ADN étiquetés par fluorescence et a découvert que le repliement du chromosome III de la levure est dépendant de son type sexuel.

    Pubmed

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Vie scientifique :

 


SnoRNA-db: Base de données des snoARN humains.

 

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