​La méiose conduit à la séparation des chromosomes homologues des cellules de la lignée germinale, de sorte que chaque gamète n’hérite que d’une seule copie (maternelle ou paternelle) de chaque chromosome. L’une des étapes de cette ségrégation implique simultanément un appariement sur toute leur longueur des chromosomes homologues (telle une fermeture éclair), grâce au complexe synaptonémal, et l’établissement de « points de contact » entre eux pour les faire s’enjamber (crossover) et se recombiner. Des chercheurs de l’Institut Curie (équipe de V. Borde) et de l'équipe "Assemblages moléculaires et intégrité des génomes" (AMIG, département I2BC) ont identifié chez Saccharomyces cerevisiae les bases moléculaires des mécanismes unissant appariement et recombinaison homologue, très conservés de la levure à l’Homme.

La prédiction de structure utilisant de l'IA à la rescousse

Ils ont montré que la protéine Ecm11 du complexe synaptonémal interagissait avec Zip4, l’une des protéines nécessaires à l’enjambement des chromosomes homologues. In vivo, Ecm11 serait localisée aux sites de recombinaison et le long de l’axe des chromosomes seulement en présence de Zip4. Grâce à des analyses de séquences poussées et des méthodes de prédiction de structure utilisant l’intelligence artificielle, les chercheurs de l'équipe  AMIG du CEA ont généré des modèles structuraux de Zip4 et d’Ecm11 et proposé des mutations ponctuelles des deux protéines déstabilisant leur interaction. En plus d’abolir l’interaction Zip4-Ecm11, les mutants exprimés in vivo empêchent la liaison d’Ecm11 aux chromosomes et rendent l’assemblage du complexe synaptonémal et l’appariement des chromosomes défectueux. Chez des patients souffrant d’azoospermie, il a récemment été découvert que la protéine Zip4 était mutée sur une position particulière. Cette position se situe précisément sur le site de liaison d’Ecm11, suggérant que des problèmes d’assemblage du complexe synaptonémal pourrait être à l’origine de cette pathologie.

Cette étude suggère que le contrôle fin de la fréquence de recombinaison et de la distribution des crossovers par le complexe synaptonémal serait initié par l’interaction directe entre Zip4 et Ecm11.

Contact Institut Joliot : 

Jessica Andreani (jessica.andreani@cea.fr) et Raphaël Guérois (guerois@cea.fr)