Les mitochondries sont généralement transmises de façon strictement maternelle. Chez les animaux, il existe une seule exception à ce mode de transmission mitochondriale : la transmission doublement uniparentale (DUI). La DUI est retrouvée uniquement chez certaines espèces de bivalves. Les mâles possèdent dans leurs gamètes le génome mitochondrial paternel, alors que les femelles ont dans leurs oeufs le génome mitochondrial maternel. Ces génomes possèdent respectivement m-orf ou f-orf, un cadre de lecture supplémentaire (outre les 13 codant pour les protéines mitochondriales de référence) potentiellement codant. La présence de ces ORF étant liée au sexe de l’animal, l’hypothèse a été avancée que ces protéines pourraient jouer un rôle dans le maintien de la DUI ou dans le déterminisme sexuel chez ces espèces. Ce projet consiste donc à mieux cerner les fonctions potentielles de ces orfs chez la moule bleue Mytilus edulis. Pour caractériser leur expression, nous avons procédé à des tests d’immunobuvardage sur des lysats de tissus gamétiques et somatiques mâles et femelles, ainsi qu’à des tests d’immunofluorescence sur des cultures cellulaires des deux sexes. Aussi, nous avons effectué des co-immunoprécipitation et des essais pull-down pour préciser les fonctions des protéines par l’entremise des partenaires d’interaction. Nous avons pu observer la présence de M-ORF dans les gonades mâles uniquement, plus particulièrement dans les mitochondries des spermatozoïdes et dans l’acrosome, et ce, uniquement durant la saison de reproduction des moules. F-ORF, cependant, était produite dans tous les tissus à tous les moments de l’année, encore une fois dans les mitochondries des cellules. Les deux protéines ont de nombreux partenaires d’interactions possibles, dont plusieurs sont liés à des processus spécifiques au sexe ou encore aux acides nucléiques. Les protéines M-ORF et F-ORF sont donc bien fonctionnelles. Leurs partenaires potentiels sont multiples, et d’autres essais doivent être effectués afin de préciser les fonctions des protéines. La présence dans l’acrosome de M-ORF est toutefois d’un grand intérêt en lien avec son rôle potentiel dans le DUI et le déterminisme sexuel. / Mitochondria are usually transmitted by strict maternal inheritance. In animals, there is only one exception to this: doubly uniparental inheritance (DUI). DUI can be found only in some bivalve species. Males have in their sperm a paternal mitochondrial genome whereas females have in their eggs the maternal mitochondrial genome. Both genomes possess an orf (other than the 13 coding for annotated mitochondrial proteins) that can potentially code for a protein, called respectively m-orf and f-orf. These genes are sex-specific in gametes, which brought the possibility that there is a link between the orfs and the maintenance of DUI or with sex determination in DUI species. Therefore, this project aims to have a better understanding of the potential functions of these proteins in the blue mussel Mytilus edulis. To demonstrate the proteins' existence, we did Western blot assays on gametic and somatic tissues from males and females, along with immunohistochemistry on cellular cultures of both sexes. To look for possible interaction partners, we did co-immunoprecipitation assays and pull-downs assays. Our results show expression of M-ORF in the male mantle only, more specifically in sperm mitochondria and acrosome. This is found only during the reproductive season of Mytilus edulis. However, F-ORF is expressed in all tissues all year in both sexes, in cells mitochondria. Both proteins have numerous possible interaction partners. Several are linked to sex-specific processes or to interactions with nucleic acids. Both M-ORF and F-ORF are expressed. Potential partners are multiple, and other assays have to be done to further ascertain these proteins' functions. However, the presence of M-ORF in acrosome is of great interest toward a potential function in DUI or in sex determination.

L’épigénétique se rapporte à un ensemble de mécanismes qui modifient l'expression des gènes sans modifier la séquence nucléotidique sous-jacente, produisant une large gamme de variations phénotypiques et répondant aux fluctuations de l'environnement externe ou interne. La méthylation de l'ADN est le processus épigénétique le plus étudié dans les génomes nucléaires des mammifères. Il existe toutefois des lacunes significatives dans la littérature concernant la méthylation de l'ADN mitochondrial (ADNmt), surtout chez les invertébrés. Les bivalves constituent un modèle particulièrement intéressant pour étudier l’épigénétique mitochondriale ou « mitoépigénétique » puisqu’ils possèdent un système de transmission uniparentale double (DUI) de leur mitochondrie, par lequel les mâles héritent des ADNmt paternel (ou mâle ; M) et maternel (ou femelle ; F). La présente étude avait pour objectif de confirmer l’existence de méthylation dans l’ADNmt de la moule bleue (Mytilus edulis), une espèce à DUI. Notre étude a permis de localiser, par immunofluorescence, des cytosines (5mC) et des adénines (6mA) méthylées, ainsi que des méthyltransférases spécifiques aux adénines et aux cytosines, au sein des mitochondries de cette espèce. Ces résultats sont appuyés par une détection de 5mC et de 6mA dans l’ADNmt par digestions enzymatiques, et confirment la présence de méthylation de l'ADNmt chez M. edulis. Nos résultats en immunofluorescence ont également dévoilé un lien entre la présence de 5mC et le stade de développement des gamètes mâles, c’est-à-dire que les gamètes immatures (spermatides) étaient tous méthylés (au niveau mitochondrial) alors qu’une faible proportion de gamètes matures (spermatozoïdes) présentait ce statut de méthylation. Ceci vient corroborer nos résultats enzymatiques, lesquels ont démontré une plus grande variabilité de méthylation entre les mâles qu’entre les femelles. Enfin, nous avons détecté, par séquençage du méthylome de l’ADNmt, un pic de 5mC en contexte non-CpG conservé entre les ADNmt M et F chez les mâles au sein de la région de contrôle de la réplication, soutenant les résultats d’études antérieures chez les vertébrés. Notre étude est la première à démontrer la présence de méthylation dans l’ADNmt d’une espèce DUI, et met en lumière le rôle potentiel de la méthylation de l'ADN dans leur système de transmission mitochondriale. / Epigenetics refers to a set of mechanisms that modify gene expression without altering the underlying nucleotide sequence, producing a wide range of phenotypic variations, and responding to the external or internal environmental fluctuations. DNA methylation is the most extensively studied epigenetic process in mammalian nuclear genomes. However, there are significant gaps in the literature concerning mitochondrial DNA (mtDNA) methylation, especially in invertebrates. Bivalves are a particularly interesting model for studying mitochondrial epigenetics or “mitoepigenetics”, as they possess a doubly uniparental inheritance (DUI) system of their mitochondria, whereby males inherit both paternal and maternal mtDNAs. The aim of this study was to confirm the existence of methylation in the mtDNA of the blue mussel (Mytilus edulis), a DUI species. Using immunofluorescence, we localized methylated cytosines (5mC) and adenines (6mA), as well as adenine- and cytosine-specific methyltransferases, in mitochondria of this species. These results are supported by the detection of 5mC and 6mA in mtDNA by enzymatic digestions, and confirm the presence of mtDNA methylation in M. edulis. Our immunofluorescence results also revealed a link between the presence of 5mC and the developmental stage of male gametes, i.e. immature gametes (spermatids) were all methylated in their mitochondria while only a small proportion of mature gametes (spermatozoa) showed this methylation status. This corroborates our enzymatic results, which demonstrated greater variability in cytosine methylation status among males than among females. Finally, we detected, by mtDNA methylome sequencing, a 5mC peak in non-CpG context conserved between the paternal and maternal mtDNA in males in the region responsible for control of replication (control region), supporting the results obtained in previous studies on vertebrate. Our study is the first to demonstrate the presence of mtDNA methylation in a DUI species, and highlights the potential role of DNA methylation in their mitochondrial transmission system.