Domestication moléculaire des éléments transposables chez les Vertébrés : étude évolutive et fonctionnelle de gènes dérivés de transposons Harbinger

New gene formation is one of the major sources of evolutionary innovations for organisms. Beyond their mutational effects, transposable elements can be source of new genes. During my thesis, I have studied Harbinger DNA transposons, which I have characterized in teleost fish genomes. Moreover, I have identified four new genes derived from Harbinger transposons in vertebrates by bioinformatical screening. Three of them were formed at the base of jawed vertebrates around 500 million years ago, and another at the base of sarcopterygians around 430 million years ago. Using the zebrafish model, we have observed that these genes are expressed during early development and in adult tissues, with a co-expression in male brain. They are also activated in human brain, particularly during fetal development. In order to study Harbinger-derived genes function, their inactivation was performed using CRISPR/Cas9 and morpholino antisense oligonucleotide techniques. The inactivation of MSANTD2 gene, which has been associated with neurodevelopmental diseases such as autism spectrum disorder and schizophrenia, produced embryos with delayed development as well as tail and nervous system malformations, specifically with brain ventricles and neuronal pattern defects. Thus, this thesis has highlighted the recurrent and concomitant molecular domestications of Harbinger transposons, which have led to a new gene family in vertebrates. The study of one its member, MSANTD2, contributes to a better understanding of genetic innovations having driven the evolution of the nervous system in vertebrates.La formation de nouveaux gènes est une source majeure d’innovation pour les organismes. Au-delà de leurs effets mutagènes, les éléments transposables peuvent être source de nouveaux gènes. Lors de cette thèse, j’ai étudié les transposons à ADN Harbinger, que j’ai pu caractériser chez les poissons téléostéens. J’ai de plus identifié chez les vertébrés par criblage bioinformatique quatre nouveaux gènes dérivés de transposons Harbinger, trois formés à la base des vertébrés à mâchoires il y a environ 500 millions d’années et un chez les sarcoptérygiens il y a environ 430 millions d’années. Chez le poisson-zèbre, ces gènes sont exprimés pendant le développement précoce et dans les tissus adultes, avec une co-expression dans le cerveau mâle. Ils sont également activés dans le cerveau humain, en particulier pendant le développement fœtal. Afin d’étudier la fonction des gènes dérivés de transposons Harbinger, leur inactivation a été réalisée par CRISPR/Cas9 et oligonucléotides antisense de type morpholino. L’inactivation du gène MSANTD2, qui a été associé à des maladies neurodéveloppementales comme les troubles du spectre de l’autisme et la schizophrénie, produit des embryons présentant des retards de développement et des malformations de la queue et du système nerveux, en particulier des défauts de formation des ventricules du cerveau et de patterns neuronaux. Ainsi, cette thèse a permis de mettre en évidence des domestications moléculaires récurrentes de transposons Harbinger qui ont abouti à la formation d’une nouvelle famille de gènes chez les vertébrés. L’étude d’un des membres, MSANTD2, contribue à une meilleure compréhension des innovations génétiques qui ont déterminé l’évolution précoce du système nerveux des vertébrés