Identification et caractérisation de deux nouveaux gènes d'enveloppes rétrovirales de type syncytine, capturés pour un possible rôle dans la structure atypique du placenta de hyène et l'émergence du placenta non-mammifère des lézards Mabuya

par Mathis Funk

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Thierry Heidmann.

Soutenue le 23-05-2018

à Paris Saclay , dans le cadre de Cancérologie : biologie - médecine - santé , en partenariat avec Physiologie et pathologie moléculaires des rétrovirus endogènes et Infectieux (Villejuif, Val de Marne) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Uriel Hazan.

Le jury était composé de Thierry Heidmann, Uriel Hazan, Olivier Schwartz, Jean-Luc Battini, Pascale Chavatte-Palmer, François Mallet.

Les rapporteurs étaient Olivier Schwartz, Jean-Luc Battini.


  • Résumé

    Les syncytines sont des gènes d'enveloppes rétrovirales (env) capturés qui sont essentiels pour l'établissement du placenta chez les mammifères. Il a été proposé que la diversité des syncytines capturées explique pourquoi le placenta est l'organe le plus variable chez les mammifères. Ici nous avons employé deux approches pour étudier le lien entre la capture d'env et l'émergence et la diversité des structures placentaires. D'abord, nous avons étudié la placentation des Hyaenidae, les seuls carnivores à présenter un placenta très invasif hémochorial, comme l'humain. Comme tous les carnivores, les hyènes expriment la syncytin-Car1 précédemment décrite, mais nous avons identifié une nouvelle env, capturée uniquement chez ces dernières, que nous avons nommée Hyena-Env2. Ce nouveau gène est présent au même locus chez toutes les hyènes, ayant été capturé pendant la radiation de la famille. Il est non-fusiogène mais a néanmoins été conservé pendant plus de 10 millions d'années et est exprimé à l'interface materno-fœtale du placenta, ce qui en fait un gène candidat pour expliquer le passage à la placentation hémochoriale qui a eu lieu chez les Hyaenidae. Ensuite, nous avons cherché des gènes syncytine dans le genre non-mammifère Mabuya, des lézards vivipares présentant un type rare de placenta très complexe et proche de celui des mammifères. Nous avons identifié une env qui a été capturée et conservée dans ce genre depuis sa radiation, il y a 25 millions d'années. Ce gène, que nous avons appelé syncytin-Mab1, est capable d'induire la fusion cellule-cellule et est exprimé dans une couche de cellules fusionnées à l'interface materno-fœtale du placenta, deux propriétés canoniques de syncytine. Nous avons aussi identifié le récepteur de syncytin-Mab1, MPZL1, et avons montré que leur interaction induit son activation et sa phosphorylation. L'activation de MPZL1 a été liée à la migration et à l'invasion cellulaire, indiquant que cette interaction env-récepteur pourrait jouer un rôle dans l'invasion placentaire du tissu maternel observée chez les Mabuya. Pour conclure, la caractérisation de ces deux nouvelles env indique que les gènes de type syncytine ont pu jouer un rôle à la fois dans l'émergence du placenta de Mabuya et dans la structure atypique du placenta des hyènes, supportant la notion que la capture d'env est une force évolutive majeure.

  • Titre traduit

    Identification and Characterization of Two Novel Syncytin-Like Retroviral Envelope Genes, Captured for a Possible role in the Atypical Structure of the Hyena Placenta and in the Emergence of the Non-Mammalian Mabuya Lizard Placenta a


  • Résumé

    Syncytins are captured retroviral envelope genes (env) that are essential for the establishment of placental structures in mammals. The syncytins present in different mammalian families are highly diverse, resulting from distinct capture events, and it has been suggested that this might play a role in making the placenta the most diverse structure in mammals. Here we used two different approaches to investigate the links between env capture and emergence and diversity of placental structures. First, we investigated placentation in Hyaenidae, the only carnivorans that present a highly invasive hemochorial placenta, as is also found in humans. Hyenas express the previously identified syncytin-Car1 gene, as do all carnivorans, but we identified a new hyena-specific captured env that we named Hyena-Env2. This new gene is present at the same locus in all hyenas, having been captured during the radiation of this family. It is non-fusiogenic but still conserved over at least 10 million years of evolution and expressed at the materno-fetal interface in the hyena placenta, making it a candidate gene for explaining the endotheliochorial to hemochorial placental transition that occurred in Hyeanidae. Second, we searched for syncytin-like genes in the non-mammalian Mabuya lizards, which are viviparous and present a rare type of highly complex placenta that is very reminiscent of mammalian placentas. We identified an env gene that was captured and conserved in this genus since its radiation 25 million years ago. This gene, that we named syncytin-Mab1, is able to mediate cell-cell fusion in vitro and is expressed in a fused cell layer at the materno-fetal interface of the placenta in vivo, characteristic features of canonical mammalian syncytin genes. We also identified the cellular gene MPZL1 as the cognate receptor of syncytin-Mab1 and showed that their interaction induces activation and phosphorylation of the former. MPZL1 activation has been linked with cell migration and invasion, indicating that this env-receptor interaction could play a role in the placental invasion of maternal tissues observed in Mabuya. In conclusion, the characterization of these two novel env genes indicates that syncytin-like env might have played a role both in the emergence of the Mabuya placenta and the atypical placental structure of hyenas, reinforcing the notion that env capture is a major driving force in evolution.



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