Identification et caractérisation de nouveaux gènes impliqués dans l’assemblage du cil

Les cils sont des structures microtubulaires conservées chez les eucaryotes. Ce sont de petites organelles ayant des fonctions cellulaires et physiologiques majeures dans de nombreux systèmes biologiques. Ainsi, chez l’humain, des dysfonctionnements ciliaires sont à l’origine d’une variété de maladies multi-systémiques, regroupées sous le terme ciliopathies. Le cil est constitué d’un axonème qui protrude du centriole/corps basal. Entre les deux se situe la zone de transition, une structure hautement organisée de la base du cil. Elle est mise en place lors de l’ancrage du corps basal à la membrane plasmique au cours de l’initiation de la ciliogenèse. Malgré l’identification de plusieurs modules protéiques requis lors des étapes initiales de la ciliogenèse, notre compréhension des mécanismes moléculaires régissant l’assemblage du cil reste incomplète. Dans ce contexte, mon projet de thèse a été d’identifier et de caractériser de nouveaux acteurs requis lors de la ciliogenèse. J’ai développé un crible génétique unique chez la drosophile qui m’a permis d’identifier plus d’une centaine de protéines. Ces travaux m’ont permis de révéler un couplage moléculaire de l’entrée en méiose et de la régulation de la croissance du cil. De plus, j’ai montré que les fonctions mitochondriales sont nécessaires aux étapes précoces de la ciliogenèse. Conjointement à l’étude des mécanismes moléculaires nouvellement révélés par le crible génétique, j’ai caractérisé les protéines ciliaires de la famille FAM166. Ces protéines ont été précédemment identifiées chez les mammifères, mais leur rôle n’a pas encore été révélé. En effet, notre équipe a identifié FAM166B comme un gène cible de RFX2 et RFX3, deux facteurs de transcription nécessaires à la ciliogenèse des cils motiles chez la souris. Les protéines de la famille FAM166 ont été identifiées comme des protéines internes des microtubules (MIPs) dans les cils motiles bovins et un variant de FAM166B est associé au grave syndrome de Meckel, une ciliopathie létale. Chez la drosophile, CG18335 et CG18336 (que nous appelons Fam166b et Fam166a, respectivement) possèdent le domaine DUF2475 caractéristique des protéines de la famille FAM166. J’ai montré que les deux protéines sont exprimées dans les cellules germinales mâles. Fam166a et Fam166b sont présents le long de l'axonème en fin de ciliogenèse et au corps basal à des stades plus précoces, avec des domaines de distribution distincts. Les mâles des drosophiles mutantes fam166a1 présentent des défauts de spermiogenèse et une hypofertilité, tandis que les mâles fam166b1 ne semblent pas avoir de baisse de fertilité. Ainsi, les deux protéines ne partagent pas de rôles redondants ou synergiques apparents dans les cellules germinales mâles. Mes résultats identifient Fam166a et Fam166b comme des protéines ciliaires ayant des fonctions distinctes dans la maturation des spermatozoïdes. Nous proposons que Fam166a soit potentiellement une nouvelle MIP, requise pendant l'élongation des flagelles et la maturation des spermatozoïdes chez la drosophile. Ainsi, au cours de ma thèse, j’ai identifié de nouveaux acteurs cruciaux pour l’initiation de la ciliogenèse et l’élongation du cil. Ceci ouvre de nouvelles voies de compréhension des processus d’assemblage du cil.