Structure, évolution et expression des gènes "chimériques" spécifiques des Primates

par Fleur Toulemonde-Darré

Thèse de doctorat en Aspects de biologie moléculaire et cellulaire

Sous la direction de Jean-Louis Nahon.

Soutenue en 2007

à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) .

mots clés

• Primates
• Génome
• Expression génique
• Évolution (biologie)

Résumé

Les processus de l’évolution des génomes, particulièrement des génomes de primates, font l’objet de cette thèse. Ont été ainsi creusées les questions de la conservation ou non de séquences nucléiques de précurseurs peptidiques dans la lignée des primates, et de la mise en place, de l’évolution et de l’expression de deux familles de gènes spécifiques des primates. Brassages d’exons, rétrotransposition, duplications… sont impliqués dans la création de nouveaux gènes. L’étude de la création et des premiers temps d’un gène nécessite la mise en évidence de gènes récents, ayant conservé les caractéristiques de leur mise en place. Deux familles de gènes ont retenu mon attention: Les gènes PMCHL ont été créés récemment par des processus de rétroposition, remaniements, insertions/délétions et accumulation de mutations. Des analyses de structure et phylogénétique permettent une meilleure compréhension de l’origine de ces gènes spécifiques des Primates. Les gènes PMCHL sont transcrits, de façon tissu-spécifique, et présentent de nombreux épissages alternatifs. Enfin, l’expression des ARN messagers PMCHL est comparée dans le cerveau de l’Homme et du Macaque. Les gènes dérivés de GUSB ont été identifies par hybridation in situ fluorescente chez les Primates. Une recherche systématique dans le génome humain a permis la découverte et la caractérisation d’une grande famille de gènes comptant plus de quinze paralogues chez l’Homme. L’analyse structurale et phylogénétique de ces séquences a permis de préciser l’histoire de leur mise en place et de leur évolution. Certains des membres de cette famille de gènes ont en outre acquis une capacité transcriptionnelle.

Titre traduit

Structure, evolution and expression of Primates specific "chimerical" genes"

Résumé

Processes of genome, and particularly primates genome, evolution are the focus of this thesis. The questions of conservation, or not, of nucleotidic sequences for peptidic precursors in the primate lineage, and of creation, evolution and expression of two primate-specific genes families are examined. Exon shuffling, retroposition, duplications… are implicated in the creation of novel genes. Studying the creation and first times of a gene requires the description of recent genes, still harbouring their creation features. Two such genes families retained my attention: The PMCHL genes were created recently trough retroposition and rehandling events, but also indels and mutations accumulation. Structural and phylogenetic analyses favoured a better comprehension of the origin of these primates specific genes. The PMCHL genes are transcribed in a tissues-specific manner, and many alternative splicing are described. Finally, PMCHL mRNA expression has been compared in Macaque and Human brains. The GUSB-derived genes have been identified through Fluorescent In Situ Hybridization on primates chromosomes. A systematic search in the human genome allowed the discovery and description of a big gene family encompassing at least 15 paralogous in human. The structural and phylogenetic analyses we performed led to a more precise description of their creation and evolution. Some members of this genes family acquired a transcriptional capacity.