Génétique et épigénétique de la drosophile

Chez les animaux, trois classes de petits ARN non-codant, les piRNA, miRNA et siRNA, sont au cœur d’un vaste réseau de régulation impliqué dans le contrôle de l’expression génétique au cours du développement, la défense antivirale et la répression des éléments transposables, ainsi que dans le contrôle de la dynamique chromatinienne.

En utilisant la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster comme modèle expérimental et des approches génétiques, biochimiques et bioinformatiques, le laboratoire de Génétique et Épigénétique de la Drosophile (GED) étudie les mécanismes de biogenèse et d'activité des petits ARN.

L’analyse des données de séquençage à haut-débit est au cœur de notre activité. A cet égard, nous développons Mississippi, un serveur d’analyse bioinformatique basé sur Galaxy dédié à l’exploitation des données de séquençage.

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Chez les animaux, trois classes de petits ARN non-codant, les piRNA, miRNA et siRNA, sont au cœur d’un vaste réseau de régulation de l’expression génétique. Ces petits ARN ciblent, par complémentarité de séquence, la répression d’ARNm ou de gènes. Ils sont impliqués dans de nombreux processus, de la défense antivirale et la répression des éléments transposables (ET) au contrôle de la dynamique chromatinienne en passant par le contrôle de l’expression génétique au cours du développement. Nous avons décidé d’étudier les mécanismes de biogenèse et d’activité des petits ARN en nous focalisant sur trois projets qui impliquent des approches génétiques, biochimiques et bioinformatiques et en utilisant la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster comme modèle expérimental.

  • Nous analysons les déterminants génomiques qui donnent à des loci spécifiques la capacité de produire des piRNA et siRNA.
  • Nous étudions la contribution des petits ARN au contrôle de l’état de la chromatine dans les tissus somatiques adultes
  • Nous exploitons un crible génétique préalablement conduit au laboratoire pour caractériser de nouveaux facteurs impliqués dans la biogenèse et/ou la stabilité des petits ARN non-codant.

L’analyse des données de séquençage à haut-débit est au cœur de notre activité. A cet égard, nous développons Mississippi, un serveur d’analyse bioinformatique basé sur Galaxy dédié à l’exploitation des données de séquençage.

Résultats importants

  • Au cours des dernières années, notre caractérisation d’une batterie de suppresseurs viraux (VSR) a contribué à établir l’interférence par l’ARN (RNAi) comme la principale ligne de défense contre les virus chez les insectes.
  • En utilisant p19, l’un de ces VSR, nous avons montré que les siRNA endogènes sont impliqués dans la maintenance de l’hétérochromatine, ainsi que dans la répression des éléments transposables de la drosophile adulte.
  • Dans les ovaires, la répression des ET est médiée par les piRNA maternels. En collaboration avec l’équipe de Stéphane Ronsseray, nous avons montré que ces piRNA sont de plus responsable de la transmission trans-générationnelle d’un e mécanisme de répression qui s’apparente à une paramutation.
  • Nous avons également montré récemment que la répression par les piRNA durant le développement précoce est maintenue dans les adultes indépendamment de Piwi. Les ET qui échappent à la répression par Piwi sont de plus contrôlés par les siRNA dans les tissus adultes qui constituent ainsi une ligne de défense supplémentaire.
  • En utilisant un système indicateur basé sur la répression de la GFP par des miRNA artificiels dans un crible à haut-débit, nous avons identifiés 17 nouveaux gènes impliqués dans la répression par les miRNA. Beaucoup d’entres eux sont également requis pour l’interférence par l’ARN (siRNA) ainsi que pour la voie des piRNA, renforçant la notion de recouvrement fonctionnel entre les trois voies de répression chez la drosophile.
  • Une version préliminaire de notre serveur Galaxy d’analyse informatique des séquençages à haut-débit a été mise en ligne en juin 2014 à l’adresse http://mississippi.fr. Une version plus avancée de ce système est à la disposition des membres de l’IBPS et de nos collaborateurs.

Projets

  • L’un de nos objectifs est d’identifier les séquences génomiques impliquées dans la spécification des loci producteurs de piRNA et de caractériser la combinaison de facteurs trans-régulateur requis pour activer et maintenir l’activité de ces loci.
  • Nous allons également caractériser les interactions hôte/pathogène en jeux lors des infections persistantes par le virus Nora de la drosophile, ainsi que leurs effets génétiques et épigénétiques sur le long terme. Les infections virales persistantes constituent un problème majeur de santé publique et nous souhaitons contribuer à l’élaboration de nouvelles stratégies pour les contrôler, en utilisant la drosophile comme modèle expérimental.
  • Nous caractérisons les gènes identifiés à l’aide de notre biosenseur automiG et nous testerons la conservation de leurs fonctions chez l’homme, ce qui pourrait permettre l’identification de cibles thérapeutiques pour lutter contre les pathologies liées à l’invalidation des voies de régulations par les petits ARN.
  • Finalement, nous souhaitons étendre notre contribution au projet international Galaxy en développant de nouveaux outils bioinformatiques destiné à l’analyse des données de séquençage à haut-débit.