Etude de la biologie des clusters de piRNAs chez Drosophila melanogaster en utilisant comme modèle le locus flamenco

Biology of a piRNA cluster in Drosophila Melanogaster : flamenco as a model

• Auteur / Autrice : Nolwenn Mouniée
• Direction : Emilie Brasset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique et Développement
• Date : Soutenance le 16/07/2019
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique, Reproduction et Développement (Clermont-Ferrand)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Arnaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maria-Eugenia Gallego
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Clément Carré, Sandra Duharcourt, Clément Gilbert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Petit ARN interférent

Drosophila melanogaster

Mots clés libres

Drosophile

PiRNA cluster

Maturation en piRNAs

Profil d'expression

Régulation génique

Drosophila

PiRNA cluster

PiRNA maturation

Expression pattern

Genetic regulation

Résumé

Les éléments transposables (ETs) sont des séquences d'ADN mobiles retrouvées dans les génomes de toutes les espèces où ils ont été recherchés. Moteurs de l'évolution, ces éléments mobiles, présents en de nombreuses copies dans les génomes, ont joué un rôle majeur dans la dynamique des génomes en engendrant des mutations et des réarrangements chromosomiques.Néanmoins, étant des constituants majeurs des génomes, ils doivent être finement régulés dans le but de préserver l'intégrité génomique, et ainsi de conserver l'équilibre entre variabilité et stabilité des génomes. Afin de protéger l'information génétique de l'hôte transmise à la descendance, la régulation des ETs au niveau des gonades est effectuée par la voie des piRNAs, voie d'ARN interférent conservée chez les animaux. Bien qu'elle soit relativement bien décrite chez la drosophile et la souris, certaines étapes de cette voie restent encore incomprises. Durant ma thèse, j’ai exploré différents aspects de la biologie des clusters de piRNAs, en prenant comme modèle d’étude le locus flamenco. Le cluster de piRNAs flamenco est le producteur majeur de piRNAs dans les cellules folliculaires des ovaires de Drosophila melanogaster. Tout d'abord, j'ai analysé les fenêtres spatio-temporelles de l’expression du cluster de piRNAs flamenco tout au long du développement de la drosophile,de l'embryon à l'âge adulte. Ensuite, j'ai recherché, in vivo, la séquence des transcrits de flamenco qui serait suffisante pour induire l'adressage d'un transcrit chimérique à la voie de maturation des piRNAs. J'ai également exploré l'impact de certains facteurs sur la prise en charge de transcrits artificiels par la voie des piRNAs. Enfin, je me suis intéressée à la régulation génique que pourraient effectuer les piRNAs provenant de flamenco dans les ovaires de drosophile en recherchant, par des approches bioinformatiques et de biologie moléculaire, les gènes potentiellement reconnus, et par conséquent, régulés par les piRNAs de flamenco. L'ensemble de ces axes de recherche in vivo permettront d'avancer dans la compréhension de la biologie des clusters de piRNAs ainsi que sur les mécanismes moléculaires mis en jeu lors de la biogenèse des piRNAs chez la drosophile.

Transposable elements (TEs) are defined such as mobile DNA sequences found in genomes ofall species where they were searched. As evolutionary drivers, these mobile elements, presentin many copies in genomes, have played a major role in the genome dynamics by generatingmutations and chromosomal rearrangements. Nevertheless, being major genome constituents,they must be finely regulated in order to preserve the genomic integrity, and thus, to maintainthe balance between variability and stability of genomes. In order to protect the geneticinformation of the host transmitted to the offspring, the gonadal TE regulation is carried outby the piRNAs pathway, an interfering RNA pathway conserved in animals. Although this isrelatively well described in Drosophila and in mouse, some steps of piRNA pathway are stillmisunderstood. During my thesis, I explored various aspects of piRNA cluster biology, usingthe flamenco locus as a model. This piRNA cluster is the main piRNA producer in thefollicular cells of Drosophila melanogaster ovaries. First, I analyzed the spatio-temporalwindows of flamenco piRNA cluster expression throughout the Drosophila development,from embryo to adulthood. Then, I searched, in vivo, the flamenco transcript sequence thatwould be sufficient to induce the addressing of a chimeric transcript to the piRNA processingpathway. I also explored the impact of some factors on the management of artificialtranscripts by piRNAs. Finally, I was interested in the gene regulation that flamenco-derivedpiRNAs could make in Drosophila ovaries by searching, through bioinformatics andmolecular biology approaches, the potentially recognized genes, and therefore, regulated byflamenco piRNAs. All of these in vivo research axes will advance in the understanding of thebiology of piRNA clusters as well as the molecular mechanisms involved in the piRNAbiogenesis in Drosophila.