Comparaison des épigénomes des espèces non-modèles

Genome wide comparison of chromatin structure changes in infectives form of parasitic flatworms

• Auteur / Autrice : Benoît Aliaga
• Direction : Christoph Grunau, David Duval
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie. Epigénétique
• Date : Soutenance le 24/05/2018
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interactions Hôtes-Pathogènes-Environnements (Perpignan)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuelle D'Alençon, Christine Coustau, Natacha Bies-Etheve, Jérôme Boissier, Malika Ainouche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuelle D'Alençon, Christine Coustau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Relations hôte-parasite

Biomphalaria glabrata

Schistosoma mansoni

Épigénétique

Méthylation

ADN

Mots clés libres

Evolution

Epigénétique

Méthylation de l’ADN

Schistosoma

Biomphalaria

Evolution

Epigenetics

DNA methylation

Schistosoma

Biomphalaria

Résumé

Les mécanismes épigénétiques contribuent à générer une variabilité phénotypique héréditaire. Le plus étudié de ces mécanismes est la méthylation de l'ADN au niveau des résidus cytosine. Cette méthylation est principalement (mais pas exclusivement) située dans le contexte CpG. En dépit d'être l'un des supports épigénétiques les plus analysés, Cette méthylation n'a pas été étudiée de manière exhaustive. Au cours de mon doctorat, j'ai contribué à développer un nouveau logiciel de prédiction de la méthylation de l'ADN basée sur les taux de mutation localisés au niveau des régions CpG. L’analyse de séquences issues de bases de données pour 150 espèces ont permis d’identifier 4 profils de méthylation dans les corps des gènes. Ces profils de méthylation ne sont pas congruents avec la classification du vivant. Ces résultats suggèrent une convergence évolutive sous contraintes environnementales ou fonctionnelles et une universalité du code de méthylation de l'ADN. Nos différents résultats permettent de générer des liens conceptuels entre méthylation de l'ADN, fonction des gènes et environnement pour une large gamme de clades phylogénétiques. Pour valider l’importance de l’épigénétique dans la plasticité phénotypique, je me suis focalisé dans une seconde partie de ma thèse au succès parasitaire de Schistosoma au sein de son hôte intermédiaire, le mollusque Biomphalaria glabrata. En effet, l'interaction entre ce parasite trématode agent de la bilharziose et ce mollusque est caractérisée par un polymorphisme de compatibilité. Du côté du parasite, le principal marqueur moléculaire de la compatibilité est le profil d'expression de mucines polymorphes appelées SmPoMuc. Nous montrons que l’utilisation d’agent épimutagènes provoque des modifications de la structure de la chromatine notamment au niveau des promoteurs SmPoMuc. Ces modifications sont à l’origine de la variabilité phénotypique puisque le succès parasitaire s’en trouve augmenter. Nous établissons ici que les changements épigénétiques peuvent être un élément important de la plasticité phénotypique adaptative chez S. mansoni, aussi importante que la composante génétique.

Epigenetic mechanisms contribute to generate heritable phenotypic variability. The most studied of these mechanisms is DNA methylation on cytosine residues. Methylation is predominantly (but not exclusively) located in CpG dinucleotides context. Surprisingly, DNA methylation has not been exhaustively studied in many species. During my PhD, I developed a new Galaxy-integrated software to predict DNA methylation based on mutation rates of methylated and unmethylated CpG regions. DNA methylation analysis from several data bases for 150 species have identified 4 typical profiles for methylation distribution all the long gene bodies. These methylation profiles are not congruent with kingdom classification. These results suggest evolutionary convergence under environmental or functional constraints and universality of the DNA methylation code. Our results contribute to pave the way for generating conceptual links between DNA methylation, genes function and environment for a large range of phylogenetic clades.To evaluate the significance of epigenetic program on the phenotypic plasticity, I focused also on the parasitic success of Schistosoma face to its intermediate host, the Biomphalaria glabrata snail. Indeed, the interaction between this trematode parasite causing of the second human disease after malaria and the mollusk is based on a compatibility polymorphism. On the side of the parasite, the main molecular marker of this compatibility is supported by expression profile of polymorphic mucins called SmPoMucs. We demonstrate that epimutator compounds induce chromatin structural modification on mucin promoters. These modifications are directly involved on the phenotypic plasticity since the infectivity rate is enhanced. In this work, we conclude that epigenetic modifications are key elements on adaptive and developmental plasticity for S. mansoni, as essential as the genetic component.