Les voies de régulation dépendant des courts ARN non-codants contrôlent plusieurs processus biologiques. Ces courts ARNs sont important dans le développement des cellules germinales de plusieurs espèces ainsi que dans la régulation génique et la résistance virale. Néanmoins, la contribution de la voie de régulation dépendant des microARNs dans la biogénèse des cellules germinales demeure peu comprise. Étant donné que les protéines Argonautes ALG-1 et ALG-2 sont exclusivement impliquées et indispensables à la voie des microARNs, nous avons décidé de manipuler génétiquement ces gènes afin de déterminer si la voie des microARNs est importante dans la prolifération et différentiation des cellules germinales des animaux en utilisant le nématode Caenorhabditis elegans comme modèle d’étude. La perte de fonction des gènes alg-1 et alg-2 rend les animaux stériles, ce qui est similaire aux phénotypes observés chez les nématodes mutant pour Drosha et Dicer (deux enzymes essentielles à la production des microARNs). Ainsi, ceci supporte que la voie de régulation des microARNs joue un rôle essentiel pour le maintien des cellules germinales. Pour définir le rôle précis de ALG-1 et ALG-2 dans les processus complexes de régulation des cellules germinales, nous avons tout d’abord établi la descendance des souches mutantes alg-1(gk214) et alg-2(ok304). Ces deux souches de nématodes ont un faible nombre de descendant qui peut s’expliquer par un problème dans la prolifération des cellules germinales, de méiose ou dans la formation de gamètes. Une analyse précise des gonades de ces animaux indique une plus petite région mitotique avec un nombre de cellules germinales en prolifération inférieur à celui retrouvé chez les animaux de type sauvage. Nous avons aussi observé que les cellules entrent en méiose de manière plus précoce dans les animaux alg-1 et alg-2 mutants, que ces mutants ont des défaut dans la formation de gamètes et qu’ils ont un nombre plus élevé de cellules germinales apoptotiques. En utilisant l’immunofluorescence et des rapporteurs d’expression, nous avons confirmé que ALG-1 et ALG-2 sont exprimées dans la DTC, une cellule spécialisée situé à l’extrémité distale des gonades de C. elegans qui est au cœur de la régulation de la transition mitose-méiose des cellules germinales. En utilisant une lignée transgénique qui exprime ALG-1 exclusivement dans la DTC, nous pouvons partiellement rétablir le nombre de descendants ainsi que rétablir totalement le nombre de cellules retrouvé dans la région mitotique. De façon intéressante, nous observons que la perte de cinq microARNs exprimés dans la DTC mène à des phénotypes similaires à ceux observés dans les mutants alg-1 et alg-2. Finalement, l’analyse de l’expression génique par micropuces des gonades de vers alg-1 mutant indique que la voie des microARNs contribue à la régulation de différentes voies moléculaires importantes pour la prolifération et la différentiation des cellules germinales. L’ensemble de ces études supporte l’implication de la voie des microARNs dans le contrôle de la biogénèse des cellules germinales chez C. elegans. / Small non-coding RNA pathways assume pleiotropic roles in the regulation of multitude of biological processes. These non-coding RNAs have been shown to be involved in germline development in diverse species, in addition to their well-known participation in gene regulation and viral resistance pathways. However, the contribution of the miRNA, one of the small non-coding RNA pathways in germline biogenesis has remained elusive. Since ALG-1 and ALG-2 are exclusively involved in the miRNA pathway and indispensible for miRNA mediated gene silencing, we decided to genetically manipulate these genes to address whether miRNA pathway plays an important role in germline proliferation and differentiation using C. elegans as animal model. As double knockout of alg-1 and alg-2 leads to sterility, which mirrors the phenotypes of Drosha and Dicer mutants, we reasoned that the miRNA pathway proteins are crucial in germline maintenance. To delineate the role of ALG-1 and ALG-2 in the complex processes of germline regulation, we first investigated the brood size of alg-1(gk214) and alg-2(ok304) animals. Both mutants had significantly decreased brood size, which could result from defects in germline proliferation, meiosis or gamete formation. An extensive analysis of the germline of these mutants revealed a smaller mitotic region with less number of proliferating germ cells compared to the wild type. We also observed early entry into meiosis in alg-1(gk214) and alg-2(ok304). Using immunofluorescence and transgenic reporters, we confirmed ALG-1 and ALG-2 expression in DTC, a specialized cell located at the tip of both C. elegans gonadal arms that regulates mitosis-meiosis transition. Using transgenic line with alg-1 expressed exclusively in the DTC, we were able to partially rescue the brood size defect and completely restored the number of cells in the mitotic region. These mutants also presented defects in gamete formation and an increase in germ cell apoptosis. Interestingly, we observed that the disruption of five miRNAs expressed in the DTC display similar phenotypes as observed in alg-1 and alg-2 mutants. Finally, gene expression analysis by microarray of alg-1 mutant gonads indicates that the miRNA pathway is involved in the regulation of different pathways important for germline proliferation and differentiation. Together, our data supports the role of miRNA pathway in controlling germline biogenesis in C. elegans.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/23289 |
| Date | 18 April 2018 |
| Creators | Bukhari, Syed Irfan Ahmad |
| Contributors | Masson, Jean-Yves, Simard, Martin |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 138 p., application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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