Impact du cycle cellulaire et de la transcription sur la dynamique de la chromatine. – (Léa Costes / LPT- CBI / Thèse). – 18/03/2026, 13H30

Soutenance de thèse

Léa Costes, LPT-CBI
sous la direction de Prof. Kerstin BYSTRICKY (CBI) et Prof. Manoel MANGHI (LPT).

Résumé :
Les études d’imagerie en cellules vivantes ont montré que la chromatine présente des dynamiques hétérogènes, reflétant la complexité de l’environnement physique et biologique du noyau. Ces mouvements résultent de l’interaction entre les fluctuations thermiques passives, la nature polymérique de la fibre de chromatine, et des processus actifs entraînés par des enzymes nucléaires et des machines moléculaires, notamment la transcription, le remodelage de la chromatine et d’autres activités dépendantes de l’ATP. Au-delà de la régulation transcriptionnelle, la dynamique de la chromatine est également fortement influencée par le cycle cellulaire, au cours duquel le génome subit d’importantes réorganisations structurelles et fonctionnelles associées à la réplication de l’ADN, à la duplication de la chromatine et aux changements de l’organisation nucléaire. Dans cette thèse, nous cherchons à élucider comment le cycle cellulaire et la transcription, processus central de la régulation du génome, influencent la dynamique de la chromatine. Pour répondre à ces questions, nous combinons des simulations numériques et des approches expérimentales. Avec les simulations, nous étudions comment la progression d’un train d’ARN polymérase II (RNAP2) le long d’un gène affecte le mouvement de la fibre de chromatine. Du point de vue expérimental, la dynamique de la chromatine est quantifiée dans différentes conditions transcriptionnelles et à différentes phases du cycle cellulaire, à l’aide du suivi de particules uniques de loci marqués et du suivi à grande échelle de la chromatine (Hi-D). Le mouvement de la chromatine est analysé à l’aide du déplacement quadratique moyen (MSD), combiné à un modèle de diffusion mixte intégrant sous-diffusion et mouvements dirigés, permettant de dissocier les contributions passives d’origine thermique des processus actifs. À l’aide de simulations, nous montrons que la présence d’un train de RNAP2 réduit la mobilité de la chromatine aux courtes échelles de temps, et augmente sa mobilité aux échelles de temps longues. En effet, la vitesse imposée du train de RNAP2 induit un mouvement dirigé de la chromatine, dont la vitesse est proportionnelle à la vitesse de transcription. Expérimentalement, nous observons des effets distincts de l’inhibition de la transcription sur la dynamique de la chromatine selon les conditions et les échelles spatiales. L’analyse détaillée et l’interprétation de ces résultats sont actuellement en cours. Concernant le cycle cellulaire, nous avons observé une diminution progressive du mouvement de la chromatine de la phase S à la phase G2, par rapport à la phase G1. Cette diminution de la dynamique n’est corrélée ni à l’activité des ADN polymérases, ni à l’enchevêtrement progressif des chromatides sœurs par le complexe de cohésine. Il apparaît que le doublement du contenu en ADN, et l’augmentation qui en résulte de la fraction du volume nucléaire occupée par la chromatine, est responsable de la diminution de la diffusion de la chromatine observée en G2. Cette étude ouvre des perspectives prometteuses pour comprendre comment les fluctuations dynamiques contribuent à la régulation des fonctions nucléaires et/ou y répondent, dans différents types cellulaires et dans des conditions normales ou pathologiques.