Emergence d'un locus producteur de piRNAs chez la drosophile : mise en place de l'épigénome

par Catherine Hermant

Thèse de doctorat en Génétique

Sous la direction de Stéphane Ronsseray.

Soutenue le 28-01-2015

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Laboratoire de biologie du développement (Paris ; 1997-....) (laboratoire) .

Le jury était composé de Jean-René Huynh, Vincent Colot, Emmanuèle Mouchel-Vielh, Emilie Brasset.

Les rapporteurs étaient Hervé Seitz, André Verdel.


  • Résumé

    Les éléments transposables d’ADN sont presque ubiquitaires dans le monde vivant et leur mobilité peut être délétère pour le génome. Leur régulation dans les tissus germinaux animaux passe par la voie de silencing des piRNAs (PIWI-interacting RNAs). Les piRNAs sont produits à partir de loci contenant des fragments d’éléments transposables insérés en clusters. Nous étudions l’émergence de ces clusters de piRNAs chez la drosophile.Nous avons activé de novo un cluster de transgènes par héritage maternel de piRNAs homologues. Il s’agit d’un cas de paramutation, ou conversion épigénétique stable et récurrente.Nous avons montré que ce cluster paramuté produit de novo des piRNAs, et étonnement dessiRNAs.J’ai caractérisé de façon fonctionnelle et moléculaire ce phénomène de paramutation par l’utilisation de mutants. J’ai montré que les propriétés de silencing, ainsi que la production depiRNAs et de siRNAs, sont abolies en contexte mutant pour tous les gènes testés de la voie despiRNAs (voies primaire et secondaire). Parallèlement, j’ai étudié un cas de paramutation« partiellement homologue » dans laquelle le cluster reçoit des piRNAs homologues seulement àune partie de sa séquence. J’ai montré qu’il y a production de piRNAs par la totalité du cluster dès la 3e génération.J’ai montré, enfin, que des clusters activés de novo par la chaleur, présentent des propriétés fonctionnelles et moléculaires semblables aux clusters activés par les piRNAsmaternels.Ces travaux apportent des éléments clés pour la compréhension de la mise en place de l’épigénome, tant d’un point de vue mécanistique qu’évolutif.

  • Titre traduit

    Emergence of a piRNA-producing locus in drosophila


  • Résumé

    DNA transposable elements are almost ubiquitous in the living world and their mobility can be deleterious for the genome. Their regulation in germaria is mediated by the piRNAsilencing pathway (PIWI-interacting RNAs). piRNAs are produced by loci formed by clusters of fragments of transposable elements. We are studying the emergence of these piRNA-producing clusters in Drosophila.We have de novo activated a cluster of transgenes via maternal inheritance of homologous piRNAs. This is a case of paramutation i.e. a stable and recurrent epigenetic conversion process.We have shown that this paramutated cluster produces de novo piRNAs and, surprisingly, also siRNAs. I have characterized this paramutation functionally and molecularly, by a mutant approach. I have shown that its silencing properties, as well as piRNA and siRNA production are abolished in mutant contexts for all the genes from the primary and secondary piRNA pathways I have tested. At the same time, I have studied the case of a partially homologous paramutation, in which piRNAs maternally inherited by the cluster are homologous to only a part of its sequence. I have shown that piRNA are produced all along the cluster as early as the 3rdgeneration.Finally, I have shown that a cluster activated de novo by an environmental stress shows the same functional and molecular properties as a cluster paramutated via maternal piRNA inheritance.These studies provide key elements for understanding the emergence of the epigenome from a mechanistic and an evolutionary perspective.

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