piRNA cluster activation mechanisms by environmental and genetic factor in Drosophila melanogaster
Mécanismes d’activation d’un piRNA cluster par des facteurs environnementaux et génétiques chez Drosophila melanogaster
Résumé
Transposable elements (TE) are mobile DNA sequences that can be deleterious for genome integrity. In germ cells, TE activity is regulated by PIWI-Interacting RNAs (piRNAs), small non-coding RNA which are produced from specific sequences called piRNA clusters. To study piRNA cluster biology, we use a transgenic construct that mimics a piRNA cluster: the BX2 cluster. In the lab, we have previously demonstrated that BX2 can be activated at each generation for piRNA production by maternal piRNA inheritance, describing the first stable paramutation case in animal. Hence, is it possible to activate BX2 without maternal piRNA inheritance? During my PhD, I focused on the role of two independent factors that we identified to be capable to activate BX2 without maternal piRNA inheritance: the increase of developmental temperature (29°C instead of 25°C) and the loss-of-function of the histone demethylase JHDM2. I have shown that the temperature increase induces BX2 conversion in 2% of the cases and that this conversion requires the presence of transcribed homologous sequences in the genome, suggesting an RNA-dependent mechanism. I have also discovered that JHDM2 loss-of-function, besides BX2 conversion, drives piRNA production from other genomic regions. The transcription of these regions depending on piRNA cluster transcription machinery, suggesting that JHDM2 is implicated in piRNA cluster determination.
Les éléments transposables (ET) sont des séquences d’ADN mobiles dont l’activité peut être délétère pour l’intégrité du génome. Dans la lignée germinale, l’activité des ET est régulée par les PIWI-Interacting RNA (piRNA), des petits ARN non-codants produits par des séquences spécifiques appelées piRNA clusters. Pour étudier la biologie de ces piRNA clusters, nous utilisons une construction transgénique capable de mimer un piRNA cluster : le cluster BX2. Le laboratoire a montré que BX2 pouvait être activé à chaque génération pour la production de piRNA grâce à l’héritage de piRNA maternels homologues, décrivant ainsi le premier cas de paramutation stable chez un animal. Ce résultat pose la question de l’initiation de l’activation d’un piRNA cluster en absence d’héritage maternel de piRNA. Au cours de ma thèse, j’ai étudié le rôle de deux facteurs indépendants que nous avons identifiés comme étant capables d’activer BX2 en l’absence d’héritage de piRNA maternels : l’augmentation de la température au cours du développement (29°C au lieu de 25°C) et la perte de fonction de la déméthylase d’histone JHDM2. J’ai montré que l’augmentation de la température entrainait la conversion de BX2 dans 2% des cas et nécessite la présence d’une séquence homologue transcrite dans le génome, suggérant un mécanisme d’activation ARN-dépendant. J’ai également montré que la perte de fonction de JHDM2, en plus d’entrainer l’activation de BX2, est responsable de la conversion d’autres régions génomiques pour la production de piRNA. La transcription de ces régions dépend de la machinerie de transcription des piRNA clusters suggérant que JHDM2 est impliqué dans la détermination des piRNA clusters.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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