Identifier des gènes nucléaires liés au maintien de l’ADN mitochondrial chez le champignon filamenteux Podospora anserina

par Tan-Trung Nguyen

Thèse de doctorat en Biologie, Médecine et Santé

Sous la direction de Sylvie Hermann-Le Denmat.


  • Résumé

    Les mitochondries jouent un rôle majeur dans le métabolisme de l'ATP des cellules eucaryotes. Le maintien de l'ADN mitochondrial (ADNmt) est fondamental pour la production d'énergie chez les organismes aérobie stricte. De grandes délétions de ADNmt sont à l'origine d'anomalies mitochondriales entrainant des maladies chez l'homme. Plusieurs gènes nucléaires impliqués dans le métabolisme de l’ADNmt ont été identifiés et caractérisés chez l'homme. Cependant, l’ensemble des facteurs et leurs activités requis pour le maintien de l'ADNmt reste largement inconnu. L'identification de ces facteurs et la détermination de leurs activités dans des systèmes modèles simples peuvent contribuer à l’étude du maintien de l'ADNmt et à la compréhension des mécanismes induisant des délétions de l’ADNmt chez l'homme. Le champignon filamenteux Podospora anserina est un modèle d'étude du maintien de l’ADNmt. Chez P. anserina, l’accumulation de délétions région-spécifiques de l’ADNmt (Δmt) est corrélée à la présence de la mutation AS1-4 dans le gène nucléaire codant la protéine cytosolique ribosomale S15. L'altération de la protéine S15 pourrait modifier la traduction de transcrits codant des protéines impliquées dans le maintien de l'ADNmt et indirectement causer l'accumulation des Δmt. Par une approche globale (translatome), nous avons analysé l’ensemble des transcrits associés aux ribosomes AS1-4 en cours de traduction. A partir des données obtenues, deux gènes candidats, PaIML2 et PaYHM2 potentiellement impliqués dans le maintien de l'ADNmt, ont été identifiés et étudiés. L'analyse fonctionnelle a été principalement développée pour PaYHM2. La protéine PaYHM2 partage 68% d’identité avec la protéine mitochondriale bi-fonctionnelle Yhm2 de levure, impliquée dans le transport de métabolites dans la mitochondrie et possèdant un domaine de liaison à l'ADN. J'ai démontré que le gène PaYHM2 est essentiel pour P. anserina, un organisme aérobie stricte et que la protéine PaYHM2 est mitochondriale. Par mutagénèse, j'ai montré que c'est la fonction de transport qui est essentielle à la survie du champignon et non pas la putative capacité à se lier à l'ADN. Les résultats obtenus suggèrent également que PaYHM2 participe au métabolisme de l'acétyl-CoA chez P. anserina.

  • Titre traduit

    Identify nuclear genes related to mitochondrial DNA maintenance in the filamentous fungus Podospora anserina


  • Résumé

    Mitochondria play main role as adenosine triphosphate (ATP)-energy factories of the eukaryotic cells. To ensure energy production, mitochondrial DNA (mtDNA) maintenance is essential for all obligate-aerobe eukaryotic organisms. Large-scale mtDNA deletions are major causes of mitochondrial dysfunction in human diseases. Several nuclear genes implicated in mtDNA metabolism were identified and characterized in human. Nuclear-encoded factors and their activities required for mtDNA maintenance are, however largely unknown. Identification of these factors and discovery of their activities in simple model systems can contribute to the comprehension of mtDNA maintenance and of the mechanisms leading to mtDNA deletions in human. The filamentous fungus Podospora anserina is a useful model system for studying mtDNA maintenance. An S15 cytosolic ribosomal protein mutant in P. anserina, named AS1-4 mutant, shows a positive correlation with the accumulation of specific large mtDNA deletion (Δmt) at the time of death. Alteration of S15 protein might modify translation of transcripts encoding proteins related to mtDNA maintenance and indirectly cause Δmt accumulation. Polysome profiling (called translatome), a global approach giving genome-wide informations about modified transcripts on translation, was performed on AS1-4 mutant. From the data of this translatome, two candidate genes potentially related to mitochondrial DNA maintenance, the PaIML2 gene and PaYHM2 gene has been identified and functionally analyzed. The function of the PaYHM2 gene has been especially characterized in this project. This gene encodes a protein sharing 68% of identity with yeast Yhm2, a bi-functional protein as a mitochondrial carrier and as a protein with DNA-binding activity. I demonstrated that the PaYHM2 gene is essential for P. anserina, an obligate-aerobe organism and that the PaYHM2 protein localizes to mitochondria. Through mutagenesis approach, I showed that the transport function decides the essentiality of mitochondrial carrier PaYHM2 while the putative DNA binding activity of PaYHM2 protein is important for P. anserina. Furthermore, I found that the function of PaYHM2 probably participates in the cytosolic acetyl-CoA metabolism.


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