L'impact de l'activité des éléments transposables sur la stabilité et l'organisation du génome au cours de la méiose

Impact of transposable element activity on genome stability and organisation during meiosis

• Auteur / Autrice : Elena De la mata
• Direction : Déborah Bourc'his
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et développement
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique et biologie du développement (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Décisions épigénétiques et reproduction chez les mammifères
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut Curie (Paris ; 1978-....)

Mots clés

Mots clés libres

Méiose

Elements transposables

Fertilité

Meiosis

Transposons

Fertility

Résumé

Les éléments transposables sont des parasites génomiques qui peuvent se mobiliser dans le génome de l'hôte. Bien qu'ils puissent fournir des avantages évolutifs sur une longue période, ils peuvent provoquer une mutagenèse insertionnelle lorsqu'ils se mobilisent. Pour éviter tout dommage au génome, les organismes hôtes ont développé un ensemble de mécanismes pour empêcher les éléments transposables de se mobiliser. Un exemple d'un tel mécanisme est la méthylation de l'ADN. La répression adéquate des éléments transposables est particulièrement importante au cours du développement des cellules germinales, car tout dommage causé à ces cellules entraînerait la propagation des mutations à travers les générations et compromettrait l'aptitude de la progéniture. De plus, les étapes prénatales du développement des cellules germinales sont caractérisées par une reprogrammation majeure du paysage épigénétique visant à effacer les marques somatiques spécifiques et à établir les marques germinales spécifiques. Cela conduit à une ouverture transitoire de la chromatine, qui devient permissive. Pour éviter les dommages causés par la mobilisation d'éléments transposables, les mécanismes répressifs doivent être rétablis rapidement. Une étape critique du développement des cellules germinales est la méiose, le processus par lequel les cellules haploïdes sont produites à partir de leurs progéniteurs diploïdes. Il a été précédemment démontré dans notre laboratoire qu'une répression incorrecte des éléments transposables au stade des spermatogonies lors du développement des cellules germinales mâles, notamment la perte de la méthylation de l'ADN par des mutations dans les enzymes dédiées, conduit à un échec et à un arrêt de la méiose, suivi de l'élimination de ces cellules par apoptose. Le but de ce projet est de comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires spécifiques par lesquels la mobilisation d'éléments transposables pendant le stade des spermatogonies conduit notamment à l'échec de la méiose, qui se produit plusieurs jours après.

Transposable elements are genomic parasites that can mobilise within the host genome. Although they can provide evolutionary advantages over long evolutionary time, they can cause insertional mutagenesis when they mobilise. To avoid any harms to the genome, the host organisms have developed a set of mechanisms to prevent transposable elements from mobilising. An example of such mechanism is DNA methylation. Proper transposable elements repression is particularly important during germ cell development, as any harm caused to these cells would lead to the propagation of the mutations troughout generations, and would compromise the fitness of the progeny. Moreover, the prenatal stages of germ cell development are characterised by a major reprogramming of the epigenetic landscape aiming to erase somatic-specific and to establish germline-specific marks. This leads to a transient opening of the chromatin, that becomes permissive. To avoid harms caused by mobilisation of transposable elements, repressive mechanisms should be reestablished quickly. A critical step of germ cell development is meiosis, the process by which haploid cells are produced from their diploid progenitors. It has been previously shown in our lab that improper re-repression of transposable elements during the spermatogonia stage during male germ cell development, notably the lost of DNA methylation by mutations in the dedicated enzymes, leads to meiotic failure and arrest, followed by removal of such cells by apoptosis. The aim of this project is to understand the specific molecular and cellular mechanisms by which the mobilisation of transposable elements during the spermatogonia-cell stage particularly leads to failure only during meiosis, which happens several days after.