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Mécanismes de la régulation traductionnelle médiée par la voie piARN dans le contrôle de la mise en place de l'axe antéro-postérieur chez Drosophila melanogaster

par Camille Jahan

Thèse de doctorat en Biologie Santé

Sous la direction de Martine Simonelig.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé , en partenariat avec IGH - Institut de Génétique Humaine (laboratoire) .


  • Résumé

    Les piARNs (Piwi-interacting RNAs) sont une classe de petits ARNs non-codants conservés au sein de la lignée germinale des espèces animales. Leur principale fonction est de réprimer les éléments transposables à partir desquels ils sont produits. Cela permet d'éviter l'apparition d'instabilité génétique afin de préserver l'intégrité du génome transmis à la génération suivante. Ces piARNs sont chargés dans des protéines PIWI (membres de la famille des protéines ARGONAUTE), par complémentarité de séquence avec leurs ARNm cibles. Ils vont alors recruter les protéines PIWI qui grâce à leur activité endonucléase, vont dégrader les ARNm cibles. L'équipe d'accueil a découvert un nouveau mécanisme impliquant la voie des piARNs dans la régulation d'ARNm cellulaires. Dans la partie somatique de l'embryon de drosophile, la voie des piARNs intervient sur de nombreux ARNm maternels et contribue à leur dégradation au cours de la transition maternelle à zygotique. De manière intéressante, nous avons récemment montré qu'au pôle postérieur de l'embryon, la voie des piARNs permet la stabilisation des ARNm, démontrant un rôle antagoniste et positif de la voie des piARNs dans la régulation des ARNm maternels. La voie piARN permet grâce à ces deux fonctions la bonne localisation des déterminants des futures cellules germinales. Les composants de la voie piARN sont accumulés au pôle postérieur de l'embryon, là où sont également traduits ces déterminants des cellules germinales. Il a été suggéré que la voie piARN pourrait contrôler l'activation de la traduction d'ARNm cibles chez la souris au cours de la spermatogénèse. Il a été montré que les protéines de la voie piARN intéragissent avec les complexes de liaison à la coiffe. La muation des protéines de la voie piARN induit une diminution de la traduction globale. Chez la drosophile, deux études permettent de suggérer un rôle répresseur de la voie piARN. Dans des mutants de la voie piARN, l'expression de l'ARNm oskar est dérégulée. Cette fonction permettrait de réguler la temporalité de l'expression d'ARNm nécessaires pour assurer l'ovogénèse. Mon premier projet de thèse visait à comprendre comment au niveau moléculaire la voie piARN permettait cette répression traductionnelle. Ces premières recherches ont permis de mettre en évidence un rôle indirect d'Armitage, une hélicase de la voie piARN, dans la répression de la traduction. Le second projet mené pendant ma thèse concernait l'implication de la voie piARN dans l'activation de la traduction. Mes travaux de thèse ont montré que la voie des piARNs est requise pour la traduction de déterminants germinaux au pôle postérieur de l'embryon. Cette fonction est médiée par l'interaction de la voie des piARNs avec pAbp (« Poly(A) Binding Protein »), un facteur essentiel pour l'activation traductionnelle ; ainsi que d'autres facteurs d'initiation de la traduction.

  • Titre traduit

    Mechanisms of piRNA-mediated translational regulation in the control of anterior-posterior axis placement in Drosophila melanogaster


  • Résumé

    PiWi-interacting RNAs are a class of small, non-coding RNAs conserved within the germ line of animal species. Their main function is to repress the transposable elements from which they are produced. This avoids the appearance of genetic instability to preserve the integrity of the genome transmitted to the next generation. These piRNAs are loaded into PIWI proteins (members of the ARGONAUTE protein family), by sequence complementarity with their target mRNAs. They will then recruit the PIWI proteins which, thanks to their endonuclease activity, will degrade the target mRNAs. The host team discovered a new mechanism involving the piRNA pathway in the regulation of cellular mRNAs. In the somatic part of the Drosophila embryo, the piRNA pathway intervenes on many maternal mRNAs and contributes to their degradation during the maternal to zygotic transition. Interestingly, we have recently shown that at the posterior pole of the embryo, the piRNA pathway allows the stabilization of mRNAs, demonstrating an antagonistic and positive role of the piRNA pathway in the regulation of maternal mRNAs. With these two functions, the piRNA pathway allows the good localization of the determinants of future germ cells. The components of the piRNA pathway are accumulated at the posterior pole of the embryo, where these determinants of the germ cells are also translated. It has been suggested that the piRNA pathway could control the activation of translation of target mRNAs in mice during spermatogenesis. It has been shown that the piRNA pathway proteins interact with the cap binding complexes. Measurement of the piRNA pathway induces a decrease in overall translation. In Drosophila, two studies suggest a repressive role of the piRNA pathway. In piRNA mutants, expression of oskar mRNA is deregulated. This function would regulate the temporality of mRNA expression needed to ensure ovogenesis. My first thesis project aimed to understand how at the molecular level the piRNA path allowed this translational repression. These first researches made it possible to highlight an indirect role of Armitage, a helicase of the piRNA pathway, in the repression of the translation. The second project carried out during my thesis concerned the involvement of the piRNA pathway in activating translation. My thesis work has shown that the piRNA pathway is required for the translation of germinal determinants to the posterior pole of the embryo. This function is mediated by the interaction of the piRNA pathway with pAbp ("Poly (A) Binding Protein"), an essential factor for translational activation; as well as other factors of initiation of translation.