Dynamics of Transposable Elements Under Regulation By piRNA

Dynamique des éléments transposables sous régulation par piARN Les éléments transposables (ET) sont des séquences d'ADN mobiles trouvées dans les génomes de presque tous les organismes. L'activité incontrôlée des ET peut poser des risques importants pour l'intégrité et la stabilité du génome d'une espèce et sa capacité de survie, et presque tous les organismes ont développé des mécanismes pour se défendre contre les invasions de ces éléments. Dans la plupart des métazoaires, une classe de petits ARN connus sous le nom d'ARN interagissant avec PIWI (piARN) cible et empêche l’expression des ET. Les piARN proviennent de locus génomiques spécifiques appelés clusters de piARN. Les copies d’ET qui ont transposé dans un de ces clusters peuvent agir comme des allèles régulateurs pour toutes les autres copies de la même famille. De cette manière, les clusters de piRNA agissent comme des pièges à éléments transposables, formant une théorie de la régulation des ET connu sous de nom de “modèle piège”. Des études antérieures ont étudié ce “modèle piège” et confirmé sa capacité à réguler les éléments envahissants le génome d’une population. Cependant, nous manquons d'un traitement analytique du modèle piège et de la façon dont il diffère des modèles antérieurs décrivant la régulation des éléments transposables. Cette thèse propose un traitement mathématique et numérique du modèle piège, sous diverses hypothèses. Il montre des différences significatives entre la dynamique des ET par rapport aux modèles traditionnels. Les ET sont également impliqués dans les transferts horizontaux entre espèces, car plusieurs études ont trouvé des ET partagés entre des espèces non apparentées, suggérant que non seulement les ET peuvent transposer et s’amplifier dans le génome, mais aussi traverser la barrière des espèces pour sauter entre espèces éloignées. La thèse examine la possibilité que des clusters de piARN agissent comme un système immunitaire adaptatif pour le génome contre les ET. En particulier, l’hypothèse selon laquelle une exposition passée à des familles d’ET pourrait fournir une immunité contre de nouvelles invasions sera examinée. En simulant une invasion simultanée de deux familles d’ET apparentés dans la même population, j’ai pu montrer que ce n'est que dans des conditions très spécifiques que les piARN d'une famille peuvent réguler et contrôler l'invasion de l'autre famille. J'ai également étudié l’influence de la régulation croisée des piARN dans les ET partagés entre la famille des Drosophilidae. J'ai montré que les piARN générés par Drosophila melanogaster ne pouvaient pas réguler la plupart des ET des autres espèces de Drosophilidae, à l'exception de ceux des espèces proches. J’ai également montré que les insertions d’ET dans les piARN n'empêchent pas l'activité ultérieure chez Drosophila melanogaster. Cette thèse ajoute à notre compréhension du modèle piège en tant que modèle de régulation complexe qui peut contrôler les invasions des éléments transposables. Cependant, il remet également en question l'efficacité de la machinerie piRNA en tant que gardien infaillible du génome, suggérant que le modèle piège pourrait n'être qu'une petite partie d'une machinerie complexe entourant les ET et les défenses contre leur activité.