Fonction de Piwi et régulation de clusters piRNAs : Drosophila melanogaster

Piwi function and piRNA cluster regulation : Drosophila melanogaster

• Auteur / Autrice : Adrien Le Thomas
• Direction : Alexei Aravin, Déborah Bourc'his
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Complexité du vivant
• Date : Soutenance le 11/09/2014
• Etablissement(s) : Paris 6 en cotutelle avec California institute of technology
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique et biologie du développement (Paris ; 2009-....) - California institute of technology
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Le Hir, Hervé Seitz, Stéphane Ronsseray
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Pelisson, Olivier Voinnet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromatine

Drosophiles

Mots clés libres

PiRNA

Piwi

Chromatine

Promoteur

Transcription

Drosophile

Drosophila

Transcription

Résumé

Les piRNAs sont une population de petit ARNs très diverse, que l'on retrouve dqns la lignée germinales des animaux pour réprimer les éléments génétiques mobiles : agissant de pair avec les protéines Piwi, ils guident le clivage des transposons actif. Chez la Drosophile, 3 protéines Piwi sont présentes, dont deux d'entre elles, AUB et AGO3, sont cytoplasmique et la dernière, PIWI, est nucléaire cependant son mécanisme d'action reste inconnu. La source principale de piRNAs sont des régions du génome bien particulière, appelé cluster de piRNAs. Cependant, il n'est pas encore connu a ce jour qu'est ce qui différentie ces région du reste du génome. Durant mon doctorant mon travail s'est focalisé sur ces deux questions centrales :Quel est le rôle de PIWI dans le noyau? Nous avons montré que PIWI était responsable de répression transcriptionnelle des transposons par l'intermédiaire de la déposition de marques chromatiniennes répressive, H3K9me3, grâce à la spécificité des piRNAs.Comment sont définit les régions générant des piRNA et comment sont régules leur expression ?Nous avons trouvé que les piRNAs qui sont transmis par la mère aux progénitures sont responsables de l'identification des régions génomiques donnant naissances à de nouveau piRNAs, grâce à la déposition de H3K9me3 dans le noyau et par l'initiation du cycle ping-pong dans le cytoplasme.Nous avons aussi mis en évidence les régions promoteurs des clusters de piRNAs, et trouve qu'elles sont nécessaires pour la production de piRNAs.

PiRNAs are a diverse population of small RNA found in the animal germline to silence mobile genetic elements: loaded into Piwi proteins, they guide homology-dependent cleavage of active transposon mRNAs. In Drosophila, three Piwi proteins are expressed, from which two, AUB and AGO3, are known to destroy transposon transcripts in the cytoplasm. The third one, Piwi itself, is nuclear and the molecular mechanism of its function remains unknown. The main sources of piRNAs are discrete genomic loci called piRNA clusters, however it is not known what differentiate them from non-piRNA producing loci. During my PhD, I focused my work on two central questions:1) What is the role of Piwi in the nucleus? We showed that Piwi is responsible for transcriptional silencing by mediating installment of repressive marks, especially H3K9me3, over active transposons copies in a piRNA dependent manner.2) How are piRNA clusters defined, and what regulates their expression? Analyzing what features differentiate a piRNA producing loci from any non-producing loci in the genome, we were able to single out some specific characteristics: . We showed that maternally inherited piRNAs are responsible to define germline clusters at the next generation through two mechanisms: in the nucleus, by deposition of H3K9me3 onto complementary genomic sequence, and, in the cytoplasm, by initiating the ping-pong cycle using cluster transcripts as substrates, leading to their processing into mature piRNAs.. We found that cluster promoters are essential to mediate full cluster transcription, which is allowed thanks to a very specific chromatin signature necessary to ensure piRNA production.