Étude de la réactivation d'un rétrovirus endogène dans les ovaires de Drosophila melanogaster : expression, invasion et réponse génomique

For species survival, the germline must faithfully transmit genetic information to the progeny. Transposable elements (TEs) constitute a significant threat to genome stability due to their capacity to move. In higher eukaryotes, TEs make up a large fraction of the genome, accounting for 20% of the Drosophila genome and more than 45% of the Human genome. In the metazoan gonads, their expression and so their mobilization is limited by a class of small RNAs called PIWI-interacting RNAs (piRNAs) produced by dedicated genomic loci called piRNA clusters that are expressed in a tissue-specific manner. piRNA clusters are composed of a multitude of TEs either full length or truncated that represent the repertoire of TEs that the cell must repress to maintain the stability of its genome. However, a reactivation of endogenous retroviruses, a particular class of TEs, in somatic tissue adjacent to germ cells, promotes its infection and invasion of the germ line as a virus would do. Although the piRNA pathway is an efficient genomic immunity system, it remains unclear how the germline gains protection against a new transposon invasion. The objective of my thesis was to follow the impact of a TE neo-invasion from an adjacent somatic tissue towards the germ line. For this study, I used the ZAM endogenous retrovirus from Drosophila melanogaster as a model. I investigated i) the strategies developed by ZAM to invade the germ cells ii) the consequences of an endogenous retrovirus reactivation and iii) the defense mechanisms developed by germ cells to counteract ZAM invasion and to protect the germline genome from a massive transposition that could endanger the survival of the species. My results revealed for the first time that piRNAs produced locally, in germ cells, act at the tissue scale and thus protect the germ line from an external attack.Pour la survie des espèces, la lignée germinale doit transmettre fidèlement l'information génétique à la descendance. Les éléments transposables (ETs) sont des séquences d’ADN mobiles qui constituent une menace importante pour la stabilité des génomes. Les ETs constituent une fraction importante du génome des eucaryotes supérieurs, ils représentent 20% du génome de la drosophile et plus de 45% du génome humain. Dans les gonades des métazoaires, la mobilisation des ETs est contrôlée par une classe spécifique de petits ARNs, appelés piARNs, qui interagissant avec les protéines de la famille PIWI. Les piARNs sont produits à partir de loci génomiques dédiés, appelés clusters de piARNs, exprimés de manière tissu-spécifique. Les clusters de piARNs sont composés d'une multitude d’ETs, pleine longueur ou bien tronqués, qui représentent le répertoire des ETs que la cellule peut réprimer afin de maintenir la stabilité de son génome. Cependant, il existe au sein des génomes une classe particulière d’ETs, les rétrovirus endogènes, qui lorsqu’ils sont réactivés dans les tissus somatiques adjacents aux cellules germinales, peuvent envahir les cellules germinales, comme le ferait un virus. Bien que la voie des piARNs soit un système immunitaire génomique efficace pour contrôler la transposition des ETs exprimés dans les cellules germinales, les mécanismes développés par la lignée germinale pour se protéger face à une nouvelle invasion d’ET restent mal connus. Pour lever ce verrou scientifique, durant ma thèse j’ai étudié l’invasion des cellules germinales par un rétrovirus endogène présent dans le génome de Drosophila melanogaster : ZAM. L’objectif du projet visait à étudier i) les stratégies mises en place par ZAM pour envahir les cellules germinales ii) les conséquences d’une réactivation d’un rétrovirus endogène et iii) les mécanismes de défense mis en place par les cellules germinales pour contrer cette invasion et ainsi protéger le génome germinal d’une transposition massive qui pourrait mettre en danger la survie même des espèces. Mes résultats ont permis de révéler pour la première fois que les piRNAs produits localement, dans les cellules germinales, peuvent agir à l'échelle tissulaire