Régulations génétique et moléculaire par ARN interférence chez Trypanosoma brucei

Abstract

RNA interference (RNAi) is a phenomenon discovered in 1998 in which the presence of double-stranded RNA (dsRNA) in a cell leads to degradation of RNA of homologous sequence. RNAi is mediated by a ribonucleoprotein complex that contains short double stranded RNA and a member of a the Argonaute protein family. This thesis is focusing on RNAi in the protist Trypanosoma brucei. We first defined the degree of specificity and efficiency of RNAi generated after expression of dsRNA, parameters that were instrumental in the design of a software allowing selection of dsRNA for silencing experiments. Next, we searched for candidate genes coding for proteins potentially involved in RNAi. The best candidate is TbAGO1, a member of the Argonaute protein family characterised by an extra domain possibly involved in RNA binding. This gene is essential for RNAi. Its deletion leads to significant mitosis defects, that we established were due to defects in spindle formation and chromosome migration. A second phenotype in the absence of RNAi is the overexpression of retroposon (retrotransposons without LTR) transcripts, without a concomitant increase in retroposition. Both phenotypes are independent. We next demonstrated that presence of dsRNA leads to destruction of homologous RNA in the cytoplasm but could also induce transcriptional silencing of the corresponding gene. This type of mechanism could control expression of retroposons but also of genes in which these retro-elements are inserted.L'ARN interférence (ARNi) est un phénomène découvert en 1998 par lequel la présence d'ARN double brin au sein d'une cellule entraîne la dégradation d'ARN de séquence homologue. L'ARNi est effectué par un complexe ribonucléoprotéique contenant des petits ARN double brin et au moins une protéine de la famille Argonaute. Cette thèse a été consacrée à l'étude de l'ARNi chez le protozoaire Trypanosoma brucei. Nous avons d'abord défini les conditions d'utilisation de l'ARNi au niveau de la spécificité et de l'efficacité, paramètres qui ont servi à l'élaboration d'un logiciel permettant la sélection de l'ARN double brin pour les études fonctionnelles. Ensuite, nous avons recherché plusieurs gènes candidats codant pour des protéines participant à l'ARNi. Le meilleur d'entre eux, TbAGO1, appartient à la famille Argonaute et se caractérise par la présence d'un domaine supplémentaire, capable de lier les ARN. Il est essentiel pour l'ARNi chez le trypanosome. Sa délétion produit des défauts significatifs lors de la mitose et nous avons établi que l'ARNi contribue à la formation du fuseau mitotique et à la ségrégation des chromosomes. Un second phénotype observé en l'absence d'ARNi est la surexpression des ARN de deux types de rétroposons (rétrotransposons sans LTR), sans toutefois augmentation de leur activité de rétroposition. Les deux phénotypes sont indépendants l'un de l'autre. Nous avons ensuite démontré que la présence d'ARN double brin entraîne la destruction d'ARN cible de séquence homologue dans le cytoplasme mais peut aussi conduire à une extinction de la transcription du gène correspondant. Ce type de mécanisme pourrait non seulement contrôler l'expression des ARN des rétroposons, mais aussi celle des gènes dans lesquels ils sont insérés