Identification de gènes importants pour la spermatogenèse : une approche de priorisation de gènes inter-espèces

Identifying genes important for mammalian spermatogenesis : a cross-species gene prioritization approach

• Auteur / Autrice : Ramona Britto
• Direction : Michael Primig
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génomique

Bioinformatique

Stérilité

Reproduction (biologie)

Caenorhabditis elegans

Spermatogenèse

Résumé

Recent advances in genomics and high-throughput technologies have significantly contributed to our understanding of spermatogenesis by identifying numerous genes expressed during the development of male gametes. These approaches do not, however, pinpoint the essential genes and several strategies can be adopted for the selection of candidate genes for functional genomic studies. The first part of this thesis describes a screen based on conserved and differential expression in the testis from three mammalian species. Homologs of candidate genes were inactivated in the C. Elegans model and worms were assayed for infertility phenotypes. The second part describes the construction of a tool for 'prioritizing' candidate genes based on phenotype and other data of relevance to the subject. We implemented a system capable of ranking genes for spermatogenesis based on multiple types of genomic information. The resulting Gene Prioritization System (GPSy) is currently the most comprehensive approach available and utilizes information available for some species to prioritize genes in a wide range of organisms. In the third part of the thesis, I applied this system to the set of candidate genes targeted by RNAi in the worm and demonstrate GPSy‘s ability to efficiently discriminate positive candidates from those showing no phenotype. I also tested the use of this tool in the mammalian context by prioritizing a list of genes identified by expression profiling of infertile patients. The justification of several high- and low-ranking genes, both in the human and the worm datasets, suggests that the system is scientifically sound and stresses the importance of a cross-species approach. Integrative genomics approaches, such as those presented in this manuscript, will play a decisive role in the identification of genes important for spermatogenesis and reproductive disorders.

Les progrès récents dans les technologies de génomique et à haut débit ont considérablement contribué à une meilleure compréhension de la spermatogenèse par l'identification de nombreux gènes exprimés au cours de la différenciation des cellules de la lignée germinale. Néanmoins, ces approches ne permettent pas d'identifier directement des gènes essentiels pour ce processus et nécessitent l'intégration de plusieurs stratégies pour la sélection des gènes candidats avant d'envisager des études fonctionnelles. La première partie de ma thèse a consisté en un crible de données d'expression basé sur la conservation du transcriptome testiculaire entre trois espèces de mammifères. Par la suite, les homologues des gènes candidats sélectionnés ont été inactivés dans l'organisme modèle C. Elegans afin d'examiner d'éventuels phénotypes liés à une infertilité. La deuxième partie détaille la construction d'un outil pour la priorisation de gènes candidats, GPSy (Gene Prioritization System), basée sur l'exploitation de multiples données, parmi lesquels des données phénotypiques. Le système implémenté a pour objectif d'ordonner les gènes en fonction de leur importance relative au regard du processus de la spermatogenèse par l'intégration de plusieurs types d'informations génomiques. GPSy est actuellement l'approche la plus exhaustive disponible basée sur la transversalité des informations et données disponibles au travers d'un large éventail d'organismes (inter-espèces). Dans la troisième partie de la thèse, j'ai appliqué ce système à l'ensemble des gènes candidats sélectionnés pour le criblage par RNAi chez C. Elegans. J'ai ainsi pu démontrer la capacité de GPSy à discriminer efficacement les candidats positifs de ceux ne montrant aucun phénotype. L'utilité de cet outil a par la suite été testée chez l'homme afin de prioriser une liste de gènes montrant un différentiel d'expression dans des échantillons de biopsies testiculaires de patients infertiles. L'ensemble des résultats et des discussions associées, à la fois chez le ver et l'homme, soulignent la robustesse du système développé et l'importance d'une approche inter-espèces. A l'avenir, les approches de génomique intégrative, telles que celles présentées dans ce manuscrit, seront un atout décisif pour l'identification de gènes importants pour la spermatogenèse et la compréhension fine de ce processus complexe.