Projet ANR-11-PDOC-0011 – EpiGam : Epigénétique et dynamique chromatinienne des gamètes : modèle "spores de levure" et protéomique
Programme : Retour Post-Doctorants (RPDOC)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Jerome Govin (INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION REGIONALE RHONE-ALPES AUVERGNE)
Partenaires : Institut national de la santé et de la recherche médicale
Montant : 663000.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : La levure, un modèle pour comprendre l'infertilité masculineL'homme et la levure font appel à un processus moléculaire similaire pour assurer l'intégrité de leur patrimoine génétique lors de la reproduction. Nous développons un programme de recherche ambitieux et innovant, qui vise à décrypter l’organisation du noyau des gamètes mâles.
Quelle information est transmise par les spermatozoïdes ?L’étude de la gamétogenèse, mâle et femelle, est freinée par de solides verrous technologiques.  Seules des manipulations génétiques chez la souris, longues et coûteuses, permettent une approche fonctionnelle de la gamétogenèse. La différenciation sexuelle des organismes eucaryotes inférieurs, tel que S. cerevisiae, suit une succession d’événements similaires à la gamétogenèse. Nos travaux précédents ont établi que les étapes qui suivent la méiose ont été conservées entre la sporulation de la levure et la différenciation des spermatozoïdes. Par conséquent, le modèle de spores de levure semble être un moyen efficace pour révéler de nouveaux aspects de la dynamique de la chromatine dans les gamètes.La levure S. cerevisiae présente de nombreux avantages technologiques. La génétique de levure est facile et largement utilisée. De plus, les approches biochimiques permettent une purification à faible coût et rapide de complexes protéiques. Le programme de recherche combine toutes les méthodes mentionnées ci-dessus. La développement de ce programme de recherche permettra, à terme de franchir l’une des dernières frontières de la biologie moderne : la connaissance des bases moléculaires de l'organisation du noyau des gamètes.
Modèle «spores de levure« et protéomiqueDes méthodes classiques de génétique et de biochimie seront utilisées pour analyser différents aspects de l'organisation du noyau des spores, et par extension, des gamètes.L'aspect le plus innovant de ce programme de recherche est l'utilisation de technologies de pointe en protéomique. Elles concernent plus particulièrement le domaine de la protéomique quantitative, un domaine qui a été en pleine extension dans les années précédentes. Différentes approches seront utilisées lors de la réalisation du programme de recherche, y compris les techniques de marquage isotopiques (SILAC). Enfin, l'utilisation d'un modèle de la levure permettra une validation rapide des résultats de la protéomique en utilisant des approches génétiques et biochimiques.Ce design expérimental permet d'effectuer une recherche exploratoire poussée en utilisant le modèle «spores de levure«. Les mécanismes mis à jour sont transférés et validés en temps réel chez les organismes mammifères modèle pour la spermatogenèse humaine.
Résumé de la soumission : Le domaine de l’épigénétique et de la dynamique de la chromatine a subi un développement exponentiel durant la dernière décennie, et de nombreux mécanismes moléculaires ont été mis à jour. Cependant, certains aspects de l’organisation de la chromatine restent obscurs. Plus particulièrement, l’organisation de la chromatine des gamètes reste très mal connue, tout comme son rôle au cours de la fécondation et du développement embryonnaire précoce. Nous proposons de développer un programme de recherche ambitieux et innovant, qui vise à décrypter l’organisation épigénétique et la dynamique chromatinienne lors de la différentiation des gamètes mâles.L’étude des gamètes humain ou mammifère est particulièrement difficile. Mon travail de post-doctorat démontre qu’un modèle cellulaire simple, les spores de levure, peut mimer efficacement la dynamique chromatinienne des gamètes. Je propose de capitaliser sur ces travaux, et de déployer un nouveau programme de recherche, EPIGAM, qui utilise les spores de levure comme modèle d’étude performant des gamètes mammifères.La réalisation de ce programme est segmentée en deux axes principaux. Le premier volet est une approche candidate, qui vise à déterminer le rôle fonctionnel de la protéine de levure Bdf1 et, par extension, de son homologue mammifère Brdt. Le deuxième axe est exploratoire, et analysera la dynamique d’acétylation des histones au sein des gamètes, ainsi que les voies de signalisation associées. Ce programme de recherche combine des approches multidimensionnelles en génétique, biochimie et protéomique. EPIGAM sera réalisé au sein du groupe de recherche « Explorer la Dynamique des Protéomes », de l’unité Inserm U1038 dirigé par Jérôme Garin. Le partenariat établi entre le candidat et le laboratoire d’accueil est basé sur une synergie et un intérêt mutuel fort, qui conduit à une coopération bénéfique entre recherche fondamentale et développement méthodologique en protéomique. Ainsi, EPIGAM aura un accès privilégié à des ressources uniques en protéomique. De plus, le développement de ce programme favorisera la mise en place et la diffusion de nouvelles méthodes en protéomique, notamment en protéomique quantitative.Le management de ce programme a été planifié avec soin. Des tâches ont été définies précisément, tout comme les risques, les livrables et les jalons qui leur sont associées. De plus, un Comité Scientifique a été constitué, et se réunira régulièrement pour évaluer les derniers progrès du programme et discuter ses futurs développements. La mise en place de ce programme de recherche dépend largement du succès de ce dossier. EPIGAM nécessite un soutien financier significatif de la part de l’ANR, notamment en terme de financement de ressources humaines, équipement de laboratoire et consommables. En outre, le candidat postule actuellement pour un poste de Chargé de Recherche 2 au CNRS et à l’Inserm.Pour conclure, la pertinence et l’originalité du programme de recherche EPIGAM est basé sur :- une question biologique innovante, avec des implications potentielles dans le domaine de l’aide médicale à la procréation, la biologie du cancer et la médecine régénérative.- un modèle d’étude original, les spores de levure, validé par plusieurs publications majeures.- le choix des partenaires de ce programme, qui allient des expertises en génétique, biochimie et protéomique dans des organismes modèles eucaryotes inférieurs et supérieurs.
Résultats : Le programme de recherche est dans sa phase de lancement.
Perspectives : L'Organisation Mondiale de la Santé estime que 80 millions de personnes dans le monde souffrent d'infertilité. Les facteurs masculins peuvent être responsables de 20-50% de l'infertilité globale. La plupart des recherches médicales sur l'infertilité masculine se concentre sur les troubles hormonaux / génétique, mais il y a un peu de recherches sur les causes possibles épigénétiques. L'élucidation de la dynamique et l'organisation de la chromatine des gamètes va générer de nouveaux potentiels des outils de diagnostic et d'améliorer les options médicales pour les patients infertiles.
Publications et brevets : Le programme de recherche est dans sa phase de lancement.