La recombinaison méiotique n'est pas distribué de manière aléatoire le long des chromosomes, mais est caractérisée par des domaines froids et chauds qui limitent la diversité génétique transmise par les gamètes. Cependant, le profil de la recombinaison méiotique peut être modifiée, étant donné que la fusion de l’ endonucléase Spo11 au domaine de liaison à l'ADN de Gal4 est suffisante pour favoriser la formation des cassures double brin (CDB) et la recombinaison à proximité des sites de liaison de Gal4, dans la levure et dans les souris. Ici, dans la levure Saccharomyces cerevisiae, nous avons étudié l'effet de la fusion de Spo11 à 8 protéines de liaison à l'ADN lors de la méiose. Comme modules de ciblage, nous avons utilisé des facteurs de transcription de levure et des protéines artificiels de liaison à l'ADN (TALEs et ZFs), qui sont apparus comme des outils efficaces pour faire varier la position et / ou le nombre de sites ciblés. Lors de l'expression de chacun des fusions Spo11, nous avons examiné la progression de la méiose, la formation des CDB dans les sites naturels et ciblées ainsi que le niveau relatif de la recombinaison méiotique. Ce travail dans l’organisme modèle levure ouvre de nouvelles voies pour modifier la recombinaison méiotique chez d'autres organismes, tels que des mammifères et des plantes, pour augmenter la diversité génétique dans les sites d'intérêt et disséquer l'information génétique, en surmontant les limitations dues à la liaison génétique. / Meiotic recombination is not randomly distributed along the chromosomes, but is characterized by hot and cold domains that limit the genetic diversity transmitted by the gametes. However, the recombination profile can be modified, since the tethering of Spo11 endonuclease, upon fusion to the Gal4 DNA-binding domain, is sufficient to enhance DSB formation and recombination near several Gal4 consensus binding sites, in yeast and in mouse. Here, in the yeast Saccharomyces cerevisiae, we studied the effect of Spo11 fusions to 8 different DNA-binding proteins during meiosis. As targeting modules, we used yeast full-length transcription factors and artificial DNA-binding modules (TALEs and ZFs), which emerged to be efficient tools to vary the location and /or the number of targeted sites. Upon expression of each of the Spo11 fusions, we examined meiotic progression, DSB formation at natural and targeted sites as well as the relative level of meiotic recombination. This work in the yeast model opens new avenues to modify meiotic recombination in other organisms, such as mammals and plants, to boost genetic diversity at sites of interest and to dissect the genetic information, overcoming the restrictions due to the genetic linkage.

L’édition du génome repose sur la création de cassures double brin à un endroit précis du génome à l’aide de nucléases artificielles (ZFN, TALEN, CRISPR/Cas9) et sur les différents systèmes de réparation que la cellule va mettre en place pour réparer ces dommages. Les deux systèmes de réparation principaux sont le NHEJ (Non Homologous End Joining) et la RH (Recombinaison Homologue). Le NHEJ consiste en une ligation directe des extrémités de la coupure pouvant induire de petites insertions ou délétions avant la ligation. Ces mutations, si elles sont introduites dans un exon, vont modifier le cadre de lecture et pouvoir inactiver le gène cible (Knock Out). La RH permet la réparation de la cassure en recopiant les informations présentes sur la chromatide soeur. Si un ADN exogène comportant des homologies avec la séquence à réparer est inséré avec les nucléases artificielles, la cellule peut le prendre comme matrice de réparation, il est ainsi possible d’insérer n’importe quelle mutation ou transgène de manière précise (Knock In). Ici, différentes stratégies ont été développées pour optimiser ces approches d’édition du génome. Le couplage du domaine Nter de la protéine CtIP à la nucléase Cas9 permet d’augmenter le taux d’insertion par homologie d’un transgène au site de coupure. Le couplage de l’exonucléase Trex2 à la nucléase Cas9 nickase permet quant à lui d’augmenter le taux de mutation après coupure. Ces nouvelles approches peuvent être largement utilisées et permettent de faciliter l’édition du génome. / Genome editing relies on the ability of artificial nucleases (TALEN or CRISPR/Cas9 system) to induce double strand break into a precise and unique sequence in a whole genome and on the different DNA repair system. The two major DNA repair systems are NHEJ (Non Homologous End Joining) and HR (Homologous Recombination). NHEJ consists on DNA end direct ligation. This system can lead to deletion or insertion at the cut site. These mutations, when induced in an exon, can induce reading frame change and gene inactivation (Knock out). HR consists on the use of sister chromatid to copy lost information in order to complete the double strand break. If an exogenous DNA with homologies with the targeted DNA is inserted with artificial nucleases, it can be used as a template and can permit to introduce any transgene at the cut site (Knock In). In this work, different strategies were used to optimize genome editing. By fusing Nter part of CtIP to Cas9, the KI rate of an exogenous DNA is increased and by fusing Trex2 exonuclease to Cas9, the mutation rate induced is also increased. These two approaches can be widely used to improve genome editing strategies.