Cohesin is an evolutionary-conserved complex composed of a ring capable of DNA entrapment and of auxiliary proteins regulating its association with DNA. On the one hand, cohesin confers sister chromatid cohesion required for their proper segregation and on the other hand it establishes and maintains chromatin looping. Chromatin loops are crucial for assembly of topological domains, gene expression and genome stability. However, mechanisms driving their establishment remain to be elucidated. According to loop extrusion model, cohesin would capture small loops and enlarge them by extruding DNA throughout its ring. This model predicts that loop size would depend on both cohesin residence time on DNA and on its processivity. Deciphering cohesin regulation is thus fundamental to understand chromosome biology. In this study, we showed that mitotic chromosome arms of yeast Saccharomyces cerevisiae are organised in cohesin-dependent chromatin loops. We studied the role of cohesin regulatory subunits Pds5, Wpl1 and Eco1 on loop establishment. Our data show that Pds5 inhibits loop expansion via Wpl1 and Eco1. As previously described in mammals, Wpl1 counteracts loop expansion by dissociating cohesin from DNA. Our results suggest that Eco1 would inhibit cohesin translocation on DNA, required for loop expansion. We then studied how these proteins contribute to the organisation of the ribosomal DNA array (rDNA), a cohesin-rich, highly transcribed sequence segregated away from the rest of the genome. Our data point toward a central role for Pds5 in organising this genomic region, independently of Wpl1 and Eco1. To study in detail rDNA spatial organisation, we developed a dedicated image analysis to assess its organisation in three dimensions. We have unveiled an underlying organisation for rDNA, made by a succession of small domains spatially organised by cohesin. This study opens large perspectives towards a better understanding of cohesin regulation in genome organisation.

La cohĂ©sine est un complexe protĂ©ique conservĂ© dans l’Ă©volution composĂ© d’un anneau capable d’embrasser l’ADN et de protĂ©ines auxiliaires rĂ©gulant son association avec l’ADN. D’une part, la cohĂ©sine confère la cohĂ©sion des chromatides sĹ“urs nĂ©cessaire Ă  leur sĂ©grĂ©gation, d’autre part elle Ă©tablit et maintient des boucles de chromatine. Ces boucles sont requises pour la formation de domaines topologiques, l’expression gĂ©nique et la stabilitĂ© du gĂ©nome. Cependant les mĂ©canismes rĂ©gissant leur formation ne sont pas entièrement Ă©lucidĂ©s. Selon le modèle d’extrusion de boucles, la cohĂ©sine capturerait des boucles de petites tailles et les Ă©largirait en extrudant l’ADN Ă  travers son anneau. Dans ce modèle, la taille des boucles dĂ©pendrait Ă  la fois du temps de rĂ©sidence des cohĂ©sines sur l’ADN et de leur processivitĂ©. Étudier la rĂ©gulation des cohĂ©sines est donc fondamental pour comprendre la biologie des chromosomes. Dans cette Ă©tude nous avons montrĂ© que les bras des chromosomes mitotiques de la levure Saccharomyces cerevisiae Ă©taient organisĂ©s sous forme de boucles de chromatine dĂ©pendantes des cohĂ©sines. Nous avons Ă©tudiĂ© le rĂ´le des sous-unitĂ©s rĂ©gulatrices des cohĂ©sines, Pds5, Wpl1 et Eco1 dans la formation de ces boucles. Nos donnĂ©es montrent que Pds5 inhibe leur expansion, via Wpl1 et Eco1. Comme dĂ©crit chez les mammifères, Wpl1 les abolit en dissociant les cohĂ©sines des chromosomes. En revanche, nos rĂ©sultats suggèrent qu’Eco1 entraverait la translocation des cohĂ©sines sur l’ADN, nĂ©cessaire pour l’agrandissement des boucles. Nous avons ensuite analysĂ© le rĂ´le de ces protĂ©ines dans l’organisation de l’ADN ribosomique (ADNr), sĂ©quence enrichie en cohĂ©sines, hautement transcrite et isolĂ©e du reste du gĂ©nome. Pds5 semble avoir un rĂ´le central dans l’organisation de cette sĂ©quence, qui ne dĂ©pendrait pas de Wpl1 ou d’Eco1. Afin d’analyser de manière fine les rĂ©organisations spatiales de l’ADNr, nous avons dĂ©veloppĂ© une analyse d’image dĂ©diĂ©e permettant de sonder l’organisation de cette fibre en trois dimensions. Nous avons rĂ©vĂ©lĂ© une structure sous-jacente de l’ADNr composĂ©e d’une succession de domaines organisĂ©s spatialement par les cohĂ©sines. Cette Ă©tude ouvre des perspectives vers une meilleure comprĂ©hension de la rĂ©gulation des cohĂ©sines dans l’organisation du gĂ©nome.