Guylain Boissonneault, Ph.D.

Professeur titulaire

Coordonnées
Site internet du laboratoire

Formation

Études doctorales : Université Laval
Études postdoctorales : University of California San Francisco

Activité de gestion

Représentant du Doyen lors de soutenances
Comité de formation du Réseau Québécois en Reproduction
Co-directeur, Centre Interinstitutionnel en Reproduction et Développement

Enseignement

Responsable du cours « Biologie Moléculaire du gène » (BIM 501) dispensé aux biochimistes à la session d'été;
Responsable du cours gradué « Chromatine et Gènes »  (BCH 716) dispensé à l'automne;
Participation au cours : Structure et Mécanisme des Molécules Biologiques (BCH 720);
Participation au cours : Maintien du génome (MCR-712);
Participation à l'unité Biomed I du programme de Médecine.

Thèmes de recherche

Instabilité génétique associée à la spermiogenèses;
Hyperacétylation histonique et intégrité nucléaire du gamète mâle;
Genetic instability and spermiogenesis;
Histone hyperacetylation and genetic integrity of the developing male gamete.

Projets de recherche en cours

L’intégrité génétique des gamètes mâles et femelles doit assurer la transmission fidèle de l’information génétique d’une génération à l’autre. Des données récentes de la littérature suggèrent que la transmission de mutations ponctuelles et de réarrangements chromosomiques ont une origine préférentiellement paternelle. Bien que la méiose constitue une source bien connue d’instabilité génétique, nos activités de recherche des quatre dernières années s’intéressent principalement à la phase haploïde de la spermatogenèse. Cette dernière est en effet caractérisée par un remodelage complet de la chromatine et notre hypothèse est que cette transition constitue source majeure d’instabilité et de sensibilité génétique jusque là insoupçonnée des biologistes de la reproduction. Dans un premier temps, nous avons démontré que les spermatides en élongation présentent des cassures transitoires de l’ADN qui font ainsi partie intégrante du programme de différentiation de ces cellules. Ces cassures pourraient favoriser le changement de topologie de l’ADN caractérisant cette transition.  Nous avons également établi par différentes approches que ces cassures sont  principalement de type bicaténaire.  Le caractère haploïde du spermatide, donc l’absence de chromatides soeurs, implique que la réparation de ces cassures bicaténaires ne puisse s’effectuer par la recombinaison homologue mais bien par un mécanisme apparenté à la jonction non-homologue (NHEJ). La réparation par la NHEJ est reconnue pour être beaucoup moins fidèle. Ainsi, la transition de la structure chromatinienne du spermatide pourrait être intrinsèquement mutagène engendrant une dérive génétique trans-générationnelle sans nécessiter l’action d’agents génotoxiques. Notre démarche vise présentement à déterminer l’origine de la fragmentation transitoire de l’ADN des spermatides, la distribution des cassures dans le génome haploïde, le mécanisme de réparation impliqué, le potentiel mutagène  ainsi que la sensibilité de cette transition  à certains agents génotoxiques. L’hyperacétylation massive des histones durant le remodelage chromatinien semble être un prérequis pour la formation de cassures et nous avons identifié une histone acétyltransférase à large spectre pouvant jouer ce rôle. Nous avons mis au point une technique permettant la cartographie de cassures d’un génome complet applicable aux spermatides pour l’identification de site préférentiel de cassures (hotspots) et sommes à développer une méthode pouvant démontrer la présence de mutations subtiles acquises lors de  la spermiogenèse. Nos résultats d’immunofluorescence confirment la présence d’un système de réparation compatible avec le NHEJ et donc sujet à l’erreur. Cette démarche nous permettra possiblement d’établir que cette étape sensible pourrait s’ajouter aux déterminants de la diversité génétique ayant des conséquences évolutives importantes.

Research projects

Stability of genetic information is of crucial importance for the normal function and reproduction of all living organisms. In heterogametic species, this stability must be maintained in somatic cells but also and most importantly in germline cells. Male and female gametes form the basis of every new individual, and their genomes’ integrity ensures faithful transmission of genetic information to the next generation. Recent data from the literature suggest that transmission of point mutations and chromosomal rearrangements arises from paternal origin. Although meiosis is a well-known source of genetic instability, our research activities over the past four years have focused on the haploid spermatids. Spermatids undergo a striking change in chromatin structure and our working hypothesis is that this important transition represents a major source of genetic instability that has probably been overlooked by reproductive biologists. We first established that elongating spermatids display DNA strand breaks that are part of the developmental program of these cells and may be required to support the change in DNA topology. Double-stranded breaks are being generated, and, given the haploid character of spermatids, these endogenous breaks cannot be repaired by homologous recombination but by an error-prone process related to the Non-Homologous End Joining (NHEJ). Hence, chromatin-remodeling steps in spermatids may be intrinsically mutagenic creating a slight genetic drift from one generation to the next without the need for exogenous genotoxic factors. Our goal is to determine the origin of the transient DNA strand breaks, their genome-wide distribution, their mutagenic potential, the DNA repair mechanism involved and the sensitivity of this transition to genotoxic agents such as those used for chemotherapy. Histone hyperacetylation is apparently necessary for the formation of DNA strand breaks and we identified a novel histone acetyltransferase with broad substrate specificity. We have set up a new technique for the genome-wide mapping of DNA strand breaks and are currently developing a strategy to determine subtle mutations induced by the transition process. Our recent immunofluorescence studies confirm that a DNA repair system compatible with NHEJ is present so that errors may be generated. We hope that this research program will confirm that this sensitive transition adds up to meiosis as a crucial determinant of genetic diversity with important consequences for evolution.