La formation des cassures double-brins méiotiques chez l’espèce modèle Arabidopsis thaliana

par Nathalie Vrielynck (Gomez-Munoz)

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Mathilde Grelon.

Le président du jury était Jacqui Shykoff.

Le jury était composé de Mathilde Grelon, Jacqui Shykoff, Marc Nadal, Valérie Borde, Thomas Robert, Patrick Forterre.

Les rapporteurs étaient Marc Nadal, Valérie Borde.


  • Résumé

    La méiose est essentielle pour tous les organismes à reproduction sexuée car cette division cellulaire spécialisée conduit à la formation de gamètes. Au cours de la méiose, la formation de bivalents est une étape clé dans la répartition équilibrée des chromosomes homologues. Dans la majorité des espèces, la formation de ces bivalents repose sur le mécanisme de la recombinaison homologue qui est un mécanisme de réparation des cassures double brin (CDB) de l’ADN. En méiose, la cassure est programmée et provoquée par l’action de Spo11. A.thaliana contient deux homologues SPO11-1 et SPO11-2 qui ne sont pas redondants dans la formation des CDB. Spo11 est une protéine apparentée à la sous-unité A des topoVI d’Archaea. Or, les topoVI d’Archaea fonctionnent en hétérotétramère composé de deux sous-unités A et deux sous-unités B pour former une cassure double brin (CDB) mais jusqu'à mon travail de thèse, aucun homologue méiotique de sous unité B n'avait été identifié. Au cours de ma thèse, j’ai caractérisé la fonction méiotique de la protéine MTOPVIB et montré que c’est un homologue structural de la sous-unité B des TopoVI d’Archaea. Par différentes approches, j’ai montré que MTOPVIB est nécessaire à l’hétérodimérisation de SPO11-1 avec SPO11-2 et je propose que chez A. thaliana, un complexe catalytique de type TopoVI composé de MTOPVIB, SPO11-1, et SPO11-2 est nécessaire à la formation des CDB méiotiques. Chez A. thaliana, en plus de SPO11-1, SPO11-2 et MTOPVIB, quatre autres protéines sont nécessaires à la formation des CDB : PRD1, PRD2, PRD3 et DFO. Par des approches double hybride, j’ai analysé le réseau d’interaction entre ces protéines de « cassure ». Les résultats suggèrent que ces protéines interagiraient au sein d’un « super » complexe essentiel à la formation des CDB méiotiques.

  • Titre traduit

    Meiotic double-strand breaks formation in the plant model Arabidopsis thaliana


  • Résumé

    Meiosis is an essential step in sexual reproduction because it leads to the formation of haploid gametes. During meiosis, the formation of bivalents is a key step for the balanced chromosome distribution. In most species, the formation of bivalents lies on the mechanism of homologous recombination that is a repair mechanism for double stranded DNA breaks (DSB). In meiosis, DSB formation is programmed and provoked by the action of Spo11. A.thaliana contains two SPO11-1 and SPO11-2 counterparts which are not redundant in the formation of DSB. Spo11 is related to the A subunit of Archaea topoVI. However, Archaea topoVI operate through a heterotetramer composed of two A subunits and two B subunits but until my thesis work, no meiotic homolog of the B subunit had been identified. During my thesis, I characterized the meiotic function of the new protein MTOPVIB and showed that it shares structural similarities with the B subunit of Archaea TopoVI. Using different strategies, I also demonstrated that MTOPVIB is necessary to the SPO11-1/ SPO11-2 heterodimerization strongly suggesting that in A. thaliana, a catalytic TopoVI like complex is necessary for the formation of meiotic DSB. In addition to SPO11-1, SPO11-2, and MTOPVIB, four other proteins are necessary for the formation of meiotic DSB in A. thaliana : PRD1, PRD2, PRD3 and DFO. By yeast two hybrid approach, I analysed the interaction network between the "DSB" proteins. The results suggest that these proteins could act in a "super" complex which would be essential to the formation of DSBs.


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