Investigating the Regulation of RAD51 and DMC1 during Meiotic Recombination in Arabidopsis thaliana

La méiose est au cœur de la reproduction sexuée chez la plupart des eucaryotes. Cette division cellulaire spécialisée est essentielle à la formation des gamètes, qui fusionnent lors de la fécondation pour donner naissance à la génération suivante. Au-delà de son rôle fondamental dans la gamétogenèse, la méiose favorise également la diversité génétique tout en préservant l'intégrité du génome. Le processus est initié par l'induction programmée de centaines de cassures double-brin de l'ADN, dont la réparation fidèle est indispensable au maintien de la stabilité génomique. Cette réparation s'effectue majoritairement par recombinaison homologue, au cours de laquelle le chromosome homologue sert de matrice de réparation.Au cœur de la recombinaison homologue se trouvent deux recombinases, RAD51 et DMC1, paralogues de la protéine bactérienne RecA. Elles s'assemblent en filaments nucléoprotéiques sur l'ADN simple brin, permettant la recherche d'homologie et l'invasion de brin. Bien que partageant environ 50 % d'identité de séquence et une structure similaire, RAD51 et DMC1 présentent des spécificités fonctionnelles distinctes : RAD51 est ubiquitaire et agit aussi bien en mitose qu'en méiose, tandis que DMC1 est spécifique de la méiose. L'activité de ces recombinases est finement régulée par de nombreux cofacteurs positifs et négatifs qui modulent la stabilité et la dynamique des filaments.L'objectif de cette thèse était de mieux comprendre les différences fonctionnelles entre RAD51 et DMC1 et d'identifier de nouveaux régulateurs de la recombinaison méiotique.Dans un premier projet, nous avons caractérisé un mutant catalytiquement inactif de RAD51 (RAD51-II3A) chez Arabidopsis thaliana, confirmant que son site II de liaison à l'ADN est essentiel à l'activité de recombinase, tout en montrant que son inactivation n'entrave pas la réparation médiée par DMC1 en méiose.Dans un deuxième projet, nous avons étudié l'impact de la tolérance aux mésappariements sur la recombinaison en ciblant le site I de liaison à l'ADN (boucles L1 et L2) de RAD51 et DMC1. Les variants ainsi générés permettront de déterminer comment différents niveaux de tolérance aux mésappariements influencent le paysage de recombinaison méiotique.Enfin, dans un troisième projet, nous avons caractérisé le facteur putatif de recombinaison SRS2. Contrairement à son rôle d'anti-recombinase bien établi chez la levure, nos résultats montrent que SRS2 n'est pas indispensable au démantèlement des filaments de RAD51 chez Arabidopsis. En revanche, son absence modifie l'équilibre entre les crossing-overs (COs) de classe I et de classe II, en réduisant spécifiquement les COs de classe II dépendants de MUS81, ce qui identifie SRS2 comme un nouveau facteur potentiel impliqué dans la formation des COs de classe II.Dans l'ensemble, ce travail apporte de nouveaux éclairages sur les spécificités structurales et fonctionnelles de RAD51 et DMC1, et révèle SRS2 comme un régulateur potentiel de la formation des COs de classe II.