Projet ANR-08-JCJC-0019 – GENO-GIM : Obtention d'une carte d'interactions génétiques à l'échelle génomique chez la levure
Programme : Jeunes chercheuses et jeunes chercheurs (JCJC) 2008
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : INSTITUT PASTEUR (INSTITUT PASTEUR)
Partenaires : Institut Pasteur
Montant : 240533.0 euros
Date de début : 2009
Durée : 36 mois
Résumé : Les gènes ne fonctionnent pas de manière isolée. Des phénotypes complexes, parfois pathologiques, comme la transformation tumorale des cellules eucaryotes, résultent bien souvent de perturbations affectant de nombreux gènes. A l'inverse, les perturbations d'un gène, silencieuses dans un fond génétique donné, peuvent avoir de profonds effets dans d'autres fonds génétiques. La compréhension de ces phénomènes très complexes requiert, d'une part l'identification des mutations responsables, d'autre part une mesure précise des effets produits par la combinaison de ces mutations, ce que l'on appelle « interactions génétiques ». Nous avons développé une nouvelle méthode qui permet une estimation précise, sensible et rapide des interactions génétiques à l'échelle génomique chez la levure Saccharomyces cerevisiae (GIM, Genetic Interactions Mapping, méthode décrite dans Decourty, Saveanu et al., PNAS, 2008). Cette méthode utilise la collection de mutants obtenue par la délétion systématique de gènes chez la levure et permet de mesurer l'effet sur la vitesse de croissance de chacune des 4600 souches de la collection quand une deuxième délétion d'un gène d'intérêt est rajoutée. Le résultat surprenant de l'analyse des résultats obtenus avec une série de 41 cribles a été que, en plus des interactions génétiques fortes couramment identifiées par ce type de technique, nous avons pu détecter un plus grand nombre d'effets faibles, mais reproductibles. L'ensemble des effets mesurés a permis d'établir, pour un grand nombre de mutants, des profils d'interactions génétiques spécifiques. Nous avons pu démontrer que des profiles similaires caractérisent les gènes qui ont des fonctions proches. La comparaison de tous les profils d'interactions génétiques permet ainsi de regrouper les mutants ayant des comportements similaires et de définir jusqu'à cinq fois plus de liens fonctionnels que par l'analyse simple des interactions génétiques directes. Ces résultats suggèrent que, avec un choix des mutants adéquats, quelques centaines, voir un millier de cribles GIM fournirait l'information nécessaire pour arriver à regrouper l'ensemble de gènes de levure en modules spécifiques des différentes fonctions cellulaires. Nous proposons donc d'augmenter le nombre de résultats quantitatifs sur les effets sur la croissance de la combinaison de mutants des 150.000 valeurs actuelles à 5 millions de paires de mutants testés, ce qui représente environ 20% des toutes les interactions possibles chez S. cerevisiae. Ceci nous conduira à l'élaboration d'une carte d'interactions génétique et surtout nous permettra d'attribuer des profiles d'interaction génétique hautement résolutifs, pratiquement à l'ensemble des gènes de levure. Cette augmentation dans la quantité de données obtenues sera aussi accompagnée par une amélioration technique importante. Nous allons compléter la collection des mutants de délétion de gènes non essentiels en produisant une nouvelle collection des mutants "atténués" des gènes essentiels (environ 18% du génome). Nous réaliserons ensuite environ 1000 cribles avec des mutants choisis pour couvrir la majeure partie des voies métaboliques de la cellule. Étant donné les performances de notre nouvelle approche, ce projet devrait conduire relativement rapidement à la construction d'une carte d'interactions fonctionnelles à haute densité. Les concepts d'organisation issus de l'analyse de ce réseau d'interactions ainsi que les annotations fonctionnelles à grande échelle qui en résulteront seront une ressource importante pour l'étude de la fonction des gènes et des mécanismes cellulaires chez la levure et, par homologie, chez d'autres organismes, en particulier chez l'Homme.