Academic literature on the topic 'Régulation de transposons'

L'étude de la répression de l'élément transposable P chez Drosophila melanogaster a été menée à l’aide d'un modèle transgénique appelé Trans-Silencing Effect (TSE). Au cours, du TSE un transgène P-lacZ télomérique réprime l'expression germinale d'un transgène homologue inséré en trans dans le génome. Le TSE présente un effet maternel et une transmission épigénétique sur plusieurs générations. Le TSE apparaît faire intervenir une boucle fonctionnelle positive entre formation d'hétérochromatine et répression par les piRNAs. Mon travail de thèse s’est articulé autour de trois axes. Le premier fut l’affinement de l’étude phénotypique et génétique du TSE. Des transgènes répresseurs ont été identifiés à tous les télomères, et qu’ils peuvent interagir fonctionnellement entre eux pour établir le TSE. De plus, plusieurs transgènes cibles peuvent être réprimés simultanément par un seul transgène répresseur. Le second a été de tester si le TSE est un phénomène cellulaire général pouvant fonctionner via des séquences différentes de l’élément P. Il y est montré qu’un transgène P-lacZ peut réprimer un transgène piggyBac-lacZ, l’unique homologie de séquence résidant dans les séquences lacZ. Le troisième axe a concerné l’analyse des propriétés épigénétiques fines du TSE ; cela a permis de montrer l’existence d’un premier cas de paramutation stable dans le monde animal. La paramutation chez la Drosophile correspond à l’émergence d’un locus producteur de piRNAs et, fournit ainsi un modèle unique pour étudier cette étape inexplorée de la voie du piRNA.

Les hélitrons sont des éléments transposables prédominants chez Arabidopsis. Nous avons développé un modèle syntaxique pour les détecter exhaustivement dans le génome. Nous avons ensuite démontré la relation autonome-nonautonome des hélitrons et découvert de nouvelles familles. L'observation de leur séquence interne montre une grande variabilité. Nous avons ainsi développé un nouvel outil DomainOrganizer qui permet de visualiser la modularité des éléments transposables non autonomes. Cette étude a permis de comprendre l'évolution d'une famille d'hélitrons. Enfin, nous avons commencé à appréhender le rôle régulateur des hélitrons
Helitrons are the main transposable element in Arabidopsis. We are developped a new syntactical model for detect them in genome. We have shown the relationship between autonomous and nonautonomous helitrons and discovered new families. Analysis of their internal sequence shows a strong variability. We have also created a new tool nammed DomainOrganizer which can visualize the modularity of nonautonomous transposable elements. This study have permit to understand the evolution of helitron family. Last, we have begin to understand the regulatory effect of helitrons

L'ARN interférence (ARNi) est un phénomène découvert en 1998 par lequel la présence d'ARN double brin au sein d'une cellule entraîne la dégradation d'ARN de séquence homologue. L'ARNi est effectué par un complexe ribonucléoprotéique contenant des petits ARN double brin et au moins une protéine de la famille Argonaute. Cette thèse a été consacrée à l'étude de l'ARNi chez le protozoaire Trypanosoma brucei. Nous avons d'abord défini les conditions d'utilisation de l'ARNi au niveau de la spécificité et de l'efficacité, paramètres qui ont servi à l'élaboration d'un logiciel permettant la sélection de l'ARN double brin pour les études fonctionnelles. Ensuite, nous avons recherché plusieurs gènes candidats codant pour des protéines participant à l'ARNi. Le meilleur d'entre eux, TbAGO1, appartient à la famille Argonaute et se caractérise par la présence d'un domaine supplémentaire, capable de lier les ARN. Il est essentiel pour l'ARNi chez le trypanosome. Sa délétion produit des défauts significatifs lors de la mitose et nous avons établi que l'ARNi contribue à la formation du fuseau mitotique et à la ségrégation des chromosomes. Un second phénotype observé en l'absence d'ARNi est la surexpression des ARN de deux types de rétroposons (rétrotransposons sans LTR), sans toutefois augmentation de leur activité de rétroposition. Les deux phénotypes sont indépendants l'un de l'autre. Nous avons ensuite démontré que la présence d'ARN double brin entraîne la destruction d'ARN cible de séquence homologue dans le cytoplasme mais peut aussi conduire à une extinction de la transcription du gène correspondant. Ce type de mécanisme pourrait non seulement contrôler l'expression des ARN des rétroposons, mais aussi celle des gènes dans lesquels ils sont insérés
RNA interference (RNAi) is a phenomenon discovered in 1998 in which the presence of double-stranded RNA (dsRNA) in a cell leads to degradation of RNA of homologous sequence. RNAi is mediated by a ribonucleoprotein complex that contains short double stranded RNA and a member of a the Argonaute protein family. This thesis is focusing on RNAi in the protist Trypanosoma brucei. We first defined the degree of specificity and efficiency of RNAi generated after expression of dsRNA, parameters that were instrumental in the design of a software allowing selection of dsRNA for silencing experiments. Next, we searched for candidate genes coding for proteins potentially involved in RNAi. The best candidate is TbAGO1, a member of the Argonaute protein family characterised by an extra domain possibly involved in RNA binding. This gene is essential for RNAi. Its deletion leads to significant mitosis defects, that we established were due to defects in spindle formation and chromosome migration. A second phenotype in the absence of RNAi is the overexpression of retroposon (retrotransposons without LTR) transcripts, without a concomitant increase in retroposition. Both phenotypes are independent. We next demonstrated that presence of dsRNA leads to destruction of homologous RNA in the cytoplasm but could also induce transcriptional silencing of the corresponding gene. This type of mechanism could control expression of retroposons but also of genes in which these retro-elements are inserted

Le facteur i est un retrotransposon de la drosophile dont l'expression est limitee a la lignee germinale femelle. Cet element codant pour un nombre limite de proteines, il est vraisemblable que des proteines de l'hote controlent son profil d'expression. Nous avons tente d'identifier ces trans-regulateurs potentiels en recherchant parmi les facteurs participant au bon deroulement de l'ovogenese, ceux capables de controler l'expression du facteur i. Une mutagenese a donc ete realisee dont le crible etait les mutations de sterilite femelle capables de dereguler l'expression d'une fusion constituee du facteur i marque par le gene lacz. 18 mutations affectant l'expression de cette fusion ont ete obtenues, renforcant l'hypothese d'une trans-regulation de cet element. L'une de ces mutations identifie un gene a effets maternels pleiotropes. Ce gene, que nous avons appele sesame, est necessaire au mouvement morphogenetique qu'est la fermeture dorsale de l'embryon. Cette mutation affecte l'elongation des cellules de l'epiderme, empechant ainsi la formation de l'epiderme dorsal. Ces modifications de morphologie cellulaire sont declenchees par l'activation dans les cellules les plus dorsales de l'epiderme, d'une voie de transduction de signaux utilisant la jun amino termale kinase (jnk). Cette activation permet l'accumulation dans ces cellules, de filaments d'actine et de myosine et l'activation de la voie decapentaplegic dans les cellules laterales. Chez le mutant, la reorganisation du cytosquelette est correcte, suggerant qu'une etape posterieure a la voie jnk est affectee. D'autre part, chez les embryons issus de femelles mutantes, l'expression de fusions transgeniques est reprimee. Cette repression, dont le mecanisme reste a determiner, est independante des sequences utilisees comme vecteur de transgenese et du gene marqueur present dans les constructions. L'analyse moleculaire de sesame permettra de mieux caracteriser les differentes fonctions de ce gene.

Le facteur I, rétrotransposon LINE de la Drosophile, est un très bon modèle pour étudier in vivo la régulation de la transposition. Les résultats présentés dans cette thèse suggèrent que des ARN issus de séquences homologues au facteur I, défectives pour la transposition et présentes naturellement dans l’hétérochromatine péricentromérique, jouent un rôle dans la protection épigénétique naturelle du génome de la Drosophile contre le facteur I. Cette répression fait intervenir des mécanismes dépendant d’homologie, qui semblent être liés à l’«interférence ARN». La structure de la chromatine est impliquée dans la régulation de l’activité du facteur I, puisque des mutations affectant le gène codant la protéine HP1 diminuent l’activité de ce transposon. Nous montrons également l’existence de différentes formes de transcrits de facteurs I, dont certains sont actifs et d’autres sont inactifs pour la transposition. Les formes actives pourraient être produites par maturation des formes inactives, spécifiquement en contexte permissif.

Les éléments transposables (ET) sont des séquences d'ADN trouvées chez tous les organismes vivants, et capables de se déplacer d'un site chromosomique à un autre. Ils sont une source de mutations et doivent donc être finement contrôlés par leurs hôtes. Afin de parer à leur mobilisation, les génomes ont mis en place des mécanismes de régulation (RNAi) impliquant des petits ARNs dont les siRNAs en sont la composante la plus connue. Récemment il a été mis en évidence chez la drosophile deux nouvelles classes de petits ARNs appelés piRNAs et endo-siRNAs. Les piRNAs contrôlent spécifiquement les ET dans les tissus reproducteurs qui comprennent des cellules germinales et des cellules somatiques : les cellules folliculaires. Les endo-siRNAs quant à eux, contrôlent ces ET dans les tissus somatiques. Il a été montré au laboratoire qu'Idefix, un retrotransposon à LTR, était régulé par un mécanisme post-transcriptionnel (PTGS). Celui-ci implique la voie des piRNAs et sa composante majeure, la protéine PIWI, dans les tissus reproducteurs de drosophiles. En revanche dans le reste des tissus de drosophiles cette régulation ne dépend pas de la protéine PIWI. Durant ma thèse je me suis intéressé à savoir si en plus de ce contrôle de type PTGS, il existait une régulation de type transcriptionnelle (TGS) appliquée sur les ET de drosophile dans les différents tissus aussi bien somatiques que germinaux. En étudiant les régulations que subissent divers transgènes composés d'un gène rapporteur et de divers fragments d'ET, j'ai montré que seule une régulation de type post-transcriptionnelle permettait de réguler les éléments transposables dans la lignée germinale femelle de drosophile. Cette régulation ayant une faiblesse précoce dans le développement des ovaires pouvant entrainer une mobilisation des éléments transposables dans certaines conditions sensibilisées. En revanche dans les tissus somatiques j'ai montré qu'une régulation transcriptionnelle s'ajoutait à la répression de type PTGS pour réprimer les ET. Cependant cette régulation transcriptionnelle présente une spécificité tissulaire puisqu'elle est observée dans les tissus somatiques de larves de drosophiles et absente dans les cellules somatiques folliculaires de l'ovaire. En conclusion divers systèmes de régulation mettent sous silence les éléments transposables en fonctions de la balance bénéfice/problèmes qu'ils apportent pour un tissu donné
Transposable elements (TEs) are DNA sequences found in all living organisms, and able to move from one chromosomal site to another. They are source of mutations and therefore must be finely controlled by their hosts. To counteract their mobilization, genomes have developed regulatory mechanisms (RNAi) involving small RNAs including the best-known siRNAs. Recently two novel classes of small RNAs called piRNAs and endo-siRNAs have been reported in Drosophila. The piRNAs specifically trigger TE repression in reproductive tissues, composed by germ cells and somatic follicular cells. The endo-siRNAs control those in somatic tissues. It has been shown by our group that Idefix, a LTR retrotransposon, is regulated by a posttranscriptional mechanism (PTGS). It implicates the piRNAs pathway and its major component, the PIWI protein, in reproductive tissues of Drosophila. By contrast, in the other Drosophila tissues, the regulation does not depend on the PIWI protein. During my PhD, I was interested to know if in addition to this PTGS, a transcriptional control (TGS) was necessary to control Drosophila TE in both the somatic and germinal tissues. By studying theregulations of sensor-transgenes carrying a reporter gene (GFP) and various fragments of ET acting as a target of the silencing pathways, I have shown that the post-transcriptional silencing is the only regulatory pathway targeting transposable elements in the Drosophila female germline. This regulation has a weakness early in the development of the ovaries that can lead to a mobilization of transposable elements under certain sensitized conditions. In somatic tissues I have shown that a transcriptional regulation is coupled to the PTGS. However, this transcriptional regulation has tissue specificity because it is only observed in somatic tissues of Drosophila outside of the ovaries, a PTGS with no TGS targeting TE in the somatic cells of the ovarian follicle

L’élément mariner Mos1 est un élément transposable de classe II qui code une transposase, l’enzyme permettant aux transposons de se déplacer dans les génomes. Cette transposase possède un coeur catalytique DDE similaire à celui des intégrases rétrovirales. Mon travail de thèse a consisté en l’étude de la transposase de Mos1, sous différents aspects. Mes résultats complètent le modèle de transposition précédemment établi au laboratoire et apportent une nouvelle vision de la formation du complexe synaptique qui permet l’excision de transposon du site donneur. Mes travaux ont également permis d’identifier le domaine de liaison à l’ADN de la transposase comme un domaine de type CRO. L’étude de la régulation de l’activité de la transposase, qui est phosphorylée, m’a permis d’élargir le modèle de transposition de Mos1 au contexte cellulaire eucaryote, et des études d’ingénierie de la protéine posent la question de l’impact des facteurs d’hôtes lors de la transposition de Mos1. Enfin, des inhibiteurs de la transposase de Mos1 ont été identifiés et leur mode d’action caractérisé. Ces composés présentent également une activité sur l’intégrase du VIH-1 et une autre transposase à cœur catalytique DDE
The Mos1 mariner element is a Class II transposable element, encoding a transposase, which is the enzyme allowing them to move in the genomes. This transposase has a DDE catalytic core like the retroviral integrases. My work consisted in studying the Mos1 transposase, under different aspects. My results complete the model of transposition previously established in the laboratory and bring a new vision of the formation of synaptic complex, which allows excision of the transposon donor site. The DNA-binding of Mos1 transposase has also been identified as a CRO-like domain. Work on regulation of the activity of Mos1 transposase, which is phosphorylated, allowed me to expand the model of Mos1 transposition in a eukaryotic cell context. The engineering of the protein were also conducted and questions about the impact of host factors on Mos1 transposition. Inhibitors of Mos1 transposase have been identified and characterized. These compounds also inhibit HIV-1 integrase and an other DDE transposase

Au sein du noyau eucaryote, la transcription, première étape de l’expression génique, est régulée par de nombreux facteurs et modifications épigénétiques telles que la méthylation de l’ADN et les modifications chimiques des histones. Les modifications épigénétiques jouent aussi un rôle essentiel dans la répression des séquences d’ADN répétées tels que les éléments transposables (TEs) qui, de par leur nature, peuvent avoir des effets délétères sur l’intégrité de la cellule. Grâce à un crible génétique mené chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, la protéine MAINTENANCE OF MERISTEM (MAIN) a récemment été identifiée comme étant nécessaire pour la répression des TEs. MAIN appartient à la famille des Plant Mobile Domain (PMD) et possède trois proches paralogues : MAIN-LIKE1 (MAIL1), MAIL2 et MAIL3. Le but de ma thèse a été de comprendre les rôles et modes d’action de ces protéines dont les fonctions cellulaires restent mal connues. J’ai pu démontrer que MAIN et MAIL1 interagissent physiquement ensemble, mais aussi avec une phosphoprotéine phosphatase putative nommée PP7L. Grâce à des analyses de transcriptomiques, j’ai pu montrer que de nombreux gènes et TEs étaient communément dérégulés dans les fonds mutants main, mail1 et pp7l, ce qui est en accord avec l’identification d’un complexe protéique MAIN/MAIL1/PP7L. J’ai également initié des expériences de biochimie dans le but de déterminer le mode d’action des protéines MAIN et MAIL1, ainsi que des analyses de transcriptomiques de mutants mail2 et mail3 afin de mieux comprendre le rôle de ces protéines au sein de la cellule
Within the eukaryotic nucleus, transcription, the first step in gene expression, is regulated by numerous factors and epigenetic modifications such as DNA methylation and chemical modifications of histones. Epigenetic modifications also play an essential role in the répression of repeated DNA sequences such as transposable elements (TEs) which, by their nature, can have deleterious effects on cell integrity. Thanks to a genetic screen conducted in the model plant Arabidopsis thaliana, the MAINTENANCE OF MERISTEM (MAIN) protein has recently been identified as necessary for the repression of TEs. MAIN belongs to the Plant Mobile Domain (PMD) family and has three close paralogues: MAIN-LIKE1 (MAIL1), MAIL2 and MAIL3. The aim of my thesis was to understand the roles and modes of action of these proteins whose cellular functions remain poorly understood. I was able to demonstrate that MAIN and MAIL1 interact physically together, but also with a putative phosphoprotein phosphatase named PP7L. Through transcriptomic analyses, I was able to show that many genes and TEs were commonly deregulated in MAIN, MAIL1 and pp7L, which is consistent with the identification of a MAIN/MAIL1/PP7L protein complex. I have also initiated biochemical experiments to determine the mode of action of MAIN and MAIL1 proteins, as well as transcriptome analyses of mail2 and mail3 mutants to better understand the role of these proteins in the cell