La régulation en trans entre homologues du gène yellow contrôle son profil d’expression dimorphique entre les sexes dans l'aile de Drosophila biarmipes

Trans-homolog interaction of yellow controls its sex-biased expression pattern in the wing of Drosophila biarmipes

• Auteur / Autrice : Charalampos Chrysovalantis Galouzis
• Direction : Benjamin Prud'homme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du développement
• Date : Soutenance le 30/06/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM)
• Jury : Président / Présidente : Julien Royet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yad Ghavi-Helm
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christos Delidakis, François Karch

Mots clés

Mots clés contrôlés

Drosophila melanogaster

Aberrations des chromosomes

Gènes

Différences entre sexes

Mots clés libres

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Résumé

Le dimorphisme sexuel est attribué à l'expression différentielle des gènes entre les sexes, qui est elle-même contrôlée par les hiérarchies qui détermine le sexe. Les mécanismes qui sous-tendent l'interaction entre ces hiérarchies et les gènes qui présentent une expression sexuée restent unconnus. J'explore la base génétique de l'expression sexuée du gène de pigmentation yellow, porté par le chromosome X. L'expression de yellow dans les ailes de pupes mâles de Drosophila biarmipes préfigure l’apparition chez les adultes d’un motif de pigmentation spécifique aux mâles. Je montre que les interactions régulatrices entre les allèles homologues de yellow réduisent son expression chez les femelles. L'insertion de yellow à des positions homologues sur des chromosomes autosomes récapitule, chez l'un ou l'autre sexe, l’inactivation du profil d’expression de yellow dans l’aile. Cette inactivation nécessite l'intron ainsi qu'un activateur situé dans la région 5' non-codante du yellow. J'ai identifié la protéine Mod(mdg4) comme un composant essentiel de l'inactivation dépendante de l'homologie. En outre, je montre que Mod(mdg4) est nécessaire pour l'expression sexuée de certains gènes portés par le chromosome X dans le cerveau de D. melanogaster. Ces résultats suggèrent que les interactions entre homologues en trans régulent l’expression sexuellement biaisés de certains gènes liés à l'X, indépendamment de la hiérarchie de détermination du sexe. Généralement, ils illustrent la pertinence biologique de l'appariement des chromosomes homologues et des interactions en trans dans le contexte de l'expression sexuellement biaisée des gènes.

Sex-specific differences in morphology, behavior, and physiology are widespread in the animal kingdom, shaping a phenomenon called sexual dimorphism. Sexual dimorphism is largely attributed to sex-biased gene expression, which, in turn, is controlled by the sex-determination hierarchies. The molecular details underlying the interaction between these hierarchies and genes that display sex-biased expression remains elusive. Here I explore the genetic basis of a male-biased expression pattern of the X-linked pigmentation gene, yellow. yellow expression prefigures a male-biased adult pigmentation pattern in Drosophila biarmipes. Using transgenes containing yellow, I show that regulatory interactions between yellow homologous alleles silence its expression in females. Furthermore, inserting these transgenes at homologous positions on autosomes recapitulates, in either sex, the homologous-dependent silencing. This silencing necessitates the intron of yellow as well as an enhancer located on the 5’ of it. Performing and RNAi screen identifies the architectural protein Mod(mdg4) as an essential component of the homologous-dependent silencing. Additionally, I show that Mod(mdg4) is required for the sex-biased expression of some X-linked genes in Drosophila melanogaster brains. These results suggest that trans-homolog interactions regulate sex-biased X-linked genes, independently of the canonical sex-determination hierarchy. More generally, they illustrate the biological relevance of homologous chromosome pairing and trans-homolog interactions in the context of sex-biased gene expression.