Adaptation des mécanismes de réparation aux conditions extrêmes chez les tardigrades

par Marwan Anoud

Projet de thèse en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Carine Giovannangeli et de Jean-Paul Concordet.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Cancérologie, Biologie, Médecine, Santé , en partenariat avec Structure et instabilité des génomes (laboratoire) et de Faculté de médecine (référent) depuis le 30-09-2018 .


  • Résumé

    Les tardigrades sont résistants à une grande variété d'environnements extrêmes, y compris des conditions qui induisent des niveaux élevés de dommages à l'ADN tels que la dessiccation ou les radiations (Hashimoto et al, 2017). L'étude de ces phénomènes chez les tardigrades peut donc ouvrir la voie à l'identification de nouvelles protéines et voies de réparation de l'ADN. En effet, des études récentes ont montré la capacité de la protéine Dsup (DNA damage suppressor) du tardigrade Ramazzotius varieornatus Rv à augmenter la résistance aux rayonnements des cellules humaines (Hashimoto et al, 2016). Dsup interagit avec l'ADN et il a été proposé un rôle de protection physique de l'ADN contre les rayons X. Nous proposons d'examiner la résistance des tardigrades à des agents endommageant l'ADN et d'analyser les modifications du transcriptome induites par ces traitements chez Hypsibius dujardini. Chez Hypsibius dujardini, la séquence du génome et les méthodes d'interférence ARN (Yoshida et al, 2017 ; Telen et al, 2013) sont déjà disponibles pour les études fonctionnelles et la culture d'Hypsibius dujardini a été mise en place et optimisée en laboratoire. Les gènes candidats des voies de réparation de l'ADN impliquées dans la tolérance et un potentiel orthologue pour Dsup seront analysés en détail. En particulier, pour étudier l'importance fonctionnelle des gènes candidats, nous allons développer l'édition du génome CRISPR-Cas9 dans les tardigrades afin de créer des mutants KO dans les gènes d'intérêt. La sensibilité à différents agents endommageant l'ADN sera ensuite comparée entre les tardigrades mutants et sauvages.

  • Titre traduit

    Adaptation of DNA repair to extreme environmental conditions in tardigrades


  • Résumé

    Tardigrades are resistant to a great variety of harsh environments, including conditions that induce high levels of DNA damage such as desiccation and radiation (Hashimoto et al, 2017). The study of tardigrades may therefore pave the way to identification of new proteins and pathways that handle DNA damages. Indeed, recent studies have unravelled the ability of the Dsup protein (DNA damage Suppressor) of the tardigrade Ramazzotius varieornatus to increase resistance of human cells to radiation (Hashimoto et al, 2016). Dsup interacts with DNA and was therefore proposed to physically shield DNA from X-rays. We propose to examine tardigrade resistance to DNA damaging agents and analyze the underlying transcriptome changes in Hypsibius dujardini. In Hypsibius dujardini, the genome sequence and RNA interference methods are already available for functional studies (Yoshida et al, 2017 ; Telen et al, 2013) and the culture of Hypsibius dujardini has been set up and optimized in the lab. Candidate genes of DNA repair pathways involved in tolerance and a candidate orthologue of Dsup will be analyzed in detail. In particular, to study the functional importance of candidate genes, we will develop CRISPR-Cas9 genome editing in tardigrades in order to create KO mutants of interest. Sensibility to different DNA damaging agents will then be compared between wild type and tardigrade mutants. - Hashimoto T, Kunieda T. DNA Protection Protein, a Novel Mechanism of Radiation Tolerance: Lessons from Tardigrades. Life (Basel). 2017;7(2). - Hashimoto T, Horikawa DD, Saito Y, Kuwahara H, Kozuka-Hata H, Shin IT, Minakuchi Y, Ohishi K, Motoyama A, Aizu T, Enomoto A, Kondo K, Tanaka S, Hara Y, Koshikawa S, Sagara H, Miura T, Yokobori S, Miyagawa K, Suzuki Y, Kubo T, Oyama M, Kohara Y, Fujiyama A, Arakawa K, Katayama T, Toyoda A, Kunieda T. Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein. Nat Commun. 2016;7:12808. - Tenlen JR, McCaskill S, Goldstein B. RNA interference can be used to disrupt gene function in tardigrades. Dev Genes Evol. 2013;223(3):171-181 - Yoshida Y, Koutsovoulos G, Laetsch DR, Stevens L, Kumar S, Horikawa DD, Ishino K, Komine S, Kunieda T, Tomita M, Blaxter M, Arakawa K. Comparative genomics of the tardigrades Hypsibius dujardini and Ramazzottius varieornatus. PLOS Biology, doi.org/10.1371/journal.pbio.2002266