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La stabilité du génome par division mitotique est assurée par la transmission d’un ensemble complet et égal de chromosomes aux deux descendants cellulaires produits. Cela repose sur l’achèvement précis d’une série d’événements se produisant dans un temps donné dans chaque phase du cycle cellulaire. Dans G 1, les origines de réplication sont concédées sous licence lors du recrutement de plusieurs facteurs de licence, y compris Cdc61. Dans la phase S, la duplication du génome entier est initiée à partir de multiples origines de réplication actives et effectuée par des machines de réplication qui rassemblent des foyers microscopiquement visibles appelés usines de réplication2. Dans la phase M, des chromatides sœurs dupliquées sont attachées et biorientées sur le fuseau mitotique pour permettre leur ségrégation aux pôles opposés de la cellule mitotique3. La régulation, la bonne réalisation et la durée de chaque phase sont essentielles pour assurer la stabilité du génome. En effet, la sortie prématurée de l’une de ces phases conduit à une instabilité du génome. Par exemple, un G 1 plus court induit par la délétion de l’inhibiteur de CDK de levure bourgeonnant Sic1 ou par la surexpression de cyclines G1 modifiera la phase S 4,5,6 suivante. Par conséquent, ces dérégulations, associées ou non au stress de réplication, entraînent des cassures chromosomiques, des réarrangements et une mauvaise ségrégation 4,5,6. Par conséquent, la surveillance de la durée de la phase S et, plus largement, de la durée des autres phases du cycle cellulaire peut être cruciale pour identifier les défauts survenant chez différents mutants et dans différentes conditions stressantes.
Une méthode traditionnelle de mesure de la durée de phase du cycle cellulaire comprend une cytométrie en flux de contenu d’ADN simple (Figure 1A) et repose sur un algorithme d’ajustement (disponible dans la plupart des logiciels de cytométrie) utilisé pour séparer la population en fractions de phase G1, S et G2 + M des pics 1C et 2C. Les fractions sont ensuite multipliées par la population en doublant le temps7. Cependant, cette méthode ne donne que des valeurs estimées, nécessite une distribution homogène de la taille des cellules dans une fraction donnée et n’est pas applicable aux cultures synchronisées. Pour étudier la durée de la phase S dans les cellules de mammifères, plusieurs analogues de la thymidine ont été développés et largement utilisés, y compris EdU. Leur absorption à partir du milieu extracellulaire et leur phosphorylation par la thymidine kinase (ci-après dénommée TK) les rendent disponibles pour les ADN polymérases afin de les incorporer sur des sites de synthèse de l’ADN (réplication, recombinaison, réparation). Pour contourner l’absence du gène TK dans les cellules de Saccharomyces cerevisiae , des souches de levure ont été conçues pour permettre une expression stable et constitutive du virus de l’herpès simplex TK8 et du transporteur nucléosidique équilibré humain (hENT1)9. Une fois incorporé dans l’ADN, l’EdU est détecté via la réaction Click sélective, qui couple chimiquement sa fraction alcyne à des fluorochromes modifiés par azoture10.
Cet article fournit deux protocoles complets optimisés pour marquer des impulsions asynchrones et synchrones TK-hENT1 modifiées avec EdU afin de visualiser et de mesurer avec précision la durée et la dynamique de la réplication de l’ADN, ainsi que la durée des autres phases du cycle cellulaire, avec une résolution spatiale et temporelle élevée aux niveaux de la cellule unique et de la population par microscopie et cytométrie en flux.