Contrôle des éléments transposables et réponse aux infections virales chez Drosophila

Control of transposable elements and response to viral infections in Drosophila

• Auteur / Autrice : Camille Mayeux
• Direction : Marie Fablet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie evolutive
• Date : Soutenance le 26/09/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive
• Jury : Président / Présidente : Cristina Vieira-Heddi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie Fablet, Antoine Boivin, Nicolas Nègre, Maria del pilar Garcia Guerreiro, Clément Gilbert, Pierrick Labbé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Antoine Boivin, Nicolas Nègre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interactions ARN-protéine

Petits ARN interférents

Viroses

Infections

Drosophiles

Mots clés libres

Élément transposable

Infection virale

Drosophila

PiRNA

SiRNA

Transposable element

Viral infection

Drosophila

PiRNA

SiRNA

Résumé

Les éléments transposables (ET) sont des séquences d'ADN ayant la capacité de se déplacer le long du génome, en augmentant parfois leur fréquence. Souvent considérés comme des parasites génomiques, le déterminisme qui guide leur activité et leur inhibition reste mal compris. Chez les insectes, les ET sont contrôlés par l'interférence par ARN (ARNi) : principalement par la voie des petits ARN interagissant avec les protéines PIWI (piRNA) dans les gonades, et par la voie des petits ARN interférents (siRNA) dans les tissus somatiques. Outre son rôle dans la régulation des ET, la voie des siARN est également la principale voie de réponse immunitaire contre les infections virales. Bien que les voies des siRNA et piRNA aient été précédemment décrites comme agissant de manière indépendante, il a été récemment démontré que des interactions entre ces deux classes de petits ARN interférents sont possibles en ce qui concerne la régulation des ET. L'objectif de ces travaux était de décrypter les impacts réciproques de l'infection virale sur le contrôle des ET et l'immunité antivirale chez la drosophile. Pour ce faire, nous avons généré des données RNA-seq et small RNA-seq d'ovaires et de carcasses de mouches infectées par quatre virus qui diffèrent par la structure de leur génome, leur hôte naturel et la réponse immunitaire déclenchée : Drosophila Virus C (DCV), Drosophila Virus X (DXV), Flock House Virus (FHV) et Invertebrate Iridescent Virus 6 (IIV-6). Tout d'abord, nous avons montré que l'infection par DCV affecte les quantités de transcrits d'ET de différentes manières entre espèces et tissus testés. En effet, l'infection virale est associée à une augmentation du nombre de transcrits d'ET dans les carcasses des deux espèces et dans les ovaires de D. simulans, tandis que l'effet inverse est observé dans les ovaires de D. melanogaster. En utilisant des souches transgéniques avec différents contenus génomiques d'ET dans un fond génétique constant, nous avons montré qu'une charge d'ET plus élevée était associée à une immunité antivirale plus efficace. Nous avons ainsi découvert que les ET jouent un rôle majeur dans la réponse immunitaire de la drosophile contre des virus naturels ayant une longue histoire co-évolutive. Ensuite, nous avons montré que les infections par DXV, FHV et IIV-6 modulent également les quantités de transcrits d'ET et impliquent d'autres voies immunitaires en plus de la voie de l'ARNi. Nous apportons une preuve supplémentaire que, comme D. melanogaster, D. simulans est un modèle pertinent pour l'étude des réponses aux infections virales, permettant d'observer des effets dépendant du tissu, du virus et de l'espèce. En lien avec DCV, nos résultats préliminaires obtenus avec DXV, FHV et IIV-6 confirment notre hypothèse selon laquelle une quantité élevée de transcrits d'ET est associée à une meilleure immunité antivirale. Dans l'ensemble, ce travail souligne l'importance d'étudier l'impact de l'infection virale dans différents fonds génétiques, par l'identification de ses conséquences sur les réponses immunitaires de l'hôte, que ce soit dans le contrôle des ET ou la réponse antivirale.

Transposable elements (TEs) are DNA sequences with the ability to move along the genome, sometimes increasing in frequency. Often considered as genomic parasites, the determinism guiding their activity and silencing remains poorly understood. In insects, TEs are controlled by RNA interference (RNAi): mainly by the small RNA pathway interacting with PIWI proteins (piRNA) in gonads, and by the small interfering RNAs (siRNA) pathway in somatic tissues. In addition to its role in the regulation of TEs, the siRNA pathway is also the main pathway of the immune response against viral infections. Although the siRNA and piRNA pathways have been previously described to act independently, it has recently been shown that interactions between these two classes of small interfering RNAs are possible regarding the regulation of TEs. The aim of this work is to decipher the reciprocal impacts of viral infection on TE control and antiviral immunity in Drosophila. To this end, we generated RNA-seq and small RNA-seq data of ovaries and carcasses from flies infected with four different viruses that differ in their genome structure, natural host and immune response triggered: Drosophila Virus C (DCV), Drosophila Virus X (DXV), Flock House Virus (FHV) and Invertebrate Iridescent Virus 6 (IIV-6). First, we showed that DCV infection affects TE transcripts amount differently between species and tissues tested. Indeed, viral infection is associated with an increase in the number of TE transcripts in carcasses of both species and in D. simulans ovaries, while the opposite effect is observed in D. melanogaster ovaries. Using transgenic strains with different genomic TE content in a constant genetic background, we showed that a higher TE load was associated with more effective antiviral immunity. As a result, we discovered that TEs play a major role in the Drosophila immune response against natural viruses with a long co-evolutionary history. Moreover, we showed that DXV, FHV and IIV-6 infections also modulate TE transcript amounts and involve other immune pathways in addition to the RNAi pathway. We provide further evidence that, as D. melanogaster, D. simulans is also a relevant model for studying responses to viral infections, allowing tissue-, virus- and species-dependent effects to be observed. Regarding DCV, our preliminary results obtained with DXV, FHV and IIV-6 support our hypothesis that a high TE transcripts amount is associated with better antiviral immunity. Overall, this work highlights the importance of investigating the impact of viral infection in different genetic background, through the identification of its consequences on host immune responses, in TE control or antiviral response.