Étude de l'organisation spatiale de la transcription des gènes d'ADN ribosomiques

La production des ARN ribosomaux (ARNr) est une etape fondamentale dans la biogenese des ribosomes et la croissance cellulaire. Elle represente pres de 60% de l'activite transcriptionnelle. Cette activite a lieu au sein du nucleole qui est une structure dynamique variant de volume selon la croissance, et conservee dans le monde eucaryote. La production des ARNr et la formation du nucleole sont entierement dependantes de l'activite d'un unique complexe multiproteique : l'ARN polymerase I (ARN pol I). Au cours de ma these nous avons etudie le fonctionnement de l'ARN pol I chez la levure de biere S. cerevisiae a differents niveaux allant du role des sous unites composant ce complexe multiproteiques, a sa matrice d'ADN jusqu'a l'influence des genes d'ADNr dans l'organisation tridimensionnelle du genome. Concernant l'etude des sous-unites de l'ARN pol I, nous avons focalise notre attention sur le role de deux proteines qui sont specifiques de l'ARN Pol I, c'est a dire qui n'ont pas d'equivalent dans les autres ARN pol eucaryote. Il s'agit de Rpa34 et de Rpa49. Le travail de Beckouet et al. en 2007, auquel nous avons participe, a permis de montrer que ces proteines forment un heterodimere essentiel pour le bon fonctionnement de l'ARN pol I. Par la suite, nos donnes nous ont permis de montrer l'existence de contacts entre les ARN pol I en cours de transcription qui seraient abolis en absence de ces deux sous unites specifiques. Ces contacts seraient determinants pour assurer le bon fonctionnement de l'ARN pol I au cours de l'elongation et l'integrite du nucleole. D'autre part, pour ameliorer notre comprehension de la transcription par l'ARN pol I, nous avons egalement etudie les genes d'ADN ribosomiques constituant la matrice ADN de l'ARN pol I. Nous avons centre notre etude autour de la fonction d'une proteine HMG retrouvee sur ces regions. Ainsi, nous avons propose que cette proteine Hmo1 serait un facteur d'elongation de l'ARN polymerase I conserve chez les eucaryotes qui permettrait de modifier la structure chromatinienne des genes d'ADNr sous une forme favorable a la transcription. De plus, nous avons apporte de nouveaux elements concernant la structure et la composition proteique des genes d'ADNr qui ont ete discutes dans une revue publiee au cours de cette these. Enfin, nous avons essaye de comprendre comment s'organise le chromosome qui contient ces regions les plus transcrites du genome, les genes d'ADNr. Ainsi, nous avons etudie l'organisation du chromosome XII de levure S. cerevisiae qui porte l'ensemble des repetitions des genes d'ADNr. Pour comprendre et caracteriser cette organisation, il a fallu prendre en compte la nature fondamentalement dynamique de l'architecture chromatinienne. En raison du caractere stochastique de ces mouvements, les parametres appropries a la description de la chromatine sont des grandeurs statistiques. Dans ce sens, grâce a des approches quantitatives d'analyse d'image, nous avons obtenu in vivo une carte de l'organisation spatiale du chromosome XII au sein du volume nucleaire. Ces donnes contribuent directement a la comprehension de l'organisation tri-dimensionnelle des genomes eucaryotes et renforcent l'idee que la physique des polymeres est au centre des lois regissant cette organisation. Ce dernier point, a ete specifiquement detaille dans une deuxieme revue redigee dans le cadre de cette these.