Étude du rôle de la neddylation dans la régulation de la recombinaison méiotique

279 Pages·2014·11.99 MB·French

UNIVERSITE PARIS-SUD
ÉCOLE DOCTORALE SCIENCES DU
VEGETAL
Equipe Méiose et Recombinaison

DISCIPLINE: BIOLOGIE

Thèse de Doctorat
Soutenue le 14/02/2014
Par
Marina TAGLIARO JAHNS
Etude du rôle de la neddylation dans la
régulation de la recombinaison méiotique

Composition du jury:
Directrice de thèse: Mathilde GRELON DR INRA, IJPB Versailles
Rapporteurs: Valérie BORDE DR CNRS, Institut Curie, Paris
Anne-Marie CHEVRE DR INRA, IGEPP, Le Rheu
Examinateurs: Pascal GENSCHIK DR CNRS, BPMP, Montpellier
Jean-René HYUHN CR CNRS, Institut Curie, Paris
Olivier MARTIN Prof Université Paris Sud, Orsay
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Remerciements

Je tiens tout d’abord à remercier les membres de mon jury, Valérie Borde, Anne-Marie Chèvre, Pascal
Genschik, Jean-René HUYNH et Olivier MARTIN, pour avoir accepté d’évaluer ce travail.

Je remercie très chaleureusement ma « chefinha », Mathilde Grelon, une personne exceptionnelle et
toujours souriante, pour sa patience, pour toutes les enseignements et pour avoir partagé son immense
connaissance de la méiose pendant ces trois années.

Je tiens à remercier Daniel Vezon (sans doute le plus beau sourire de Versailles) pour toute son aide,
pour avoir supporté mes mutants pourris et pour en avoir fait des miracles afin d’obtenir des belles
images même quand cela semblait impossible. Je te remercie de tout mon cœur pour ta gentillesse, qui
m’a beaucoup aidé à tenir le coup pendant des moments très difficiles. Tu seras toujours dans mon
cœur.

Je remercie également Aurélie Chambon, qui m’a appris plein des manips au début de la thèse, et qui a
été indispensable pour que je la finisse. Je te remercie beaucoup pour ta gentillesse, pour ton aide et
pour ta patience. Aurélie, avec les filles du labo, ont été des personnes très importantes dans des
moments de détente, pendant les déjeuners, les pauses thé et les soirées bières!

Un grand merci à toute l’équipe « méiose et recombinaison », qui a contribué de plusieurs façons à ma
thèse. Ça a été un vrai plaisir de travailler dans cette équipe et j’en suis fier ! Un merci aussi à mes
amis ex-méioses et recombinaison Marta, Waynito et Afefinha.

Je remercie beaucoup ma famille, qui même de très loin a toujours été à mes côtés, pour m’appuyer et
me donner un coup de pouce dans les périodes difficiles que nous avons traversé ensemble. Un
remerciement spécial à ma maman et mon papa (in memoriam) qui m’ont toujours stimulés à
poursuivre mes rêves, même si ça m’emmènerais très loin d’eux.
Un merci spécial à Toufik, pour prendre soins de moi toujours si bien et pour tout ce qu’il est.
Je dédie cette thèse à ma famille et à Toufik, les gens que comptent les plus au monde pour moi.

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"It is not enough to have knowledge, one must also apply it. It is not enough to have wishes, one must
also accomplish."

Johann Wolfgang von Goethe (1808)

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Abbreviation’s List
ATP: Adenosine triphosphate
A. thaliana: Arabidopsis thaliana
AE: Axial element
APC/C: Anaphase Promoting Complex/Cyclosome
AXR1: auxin resistant 1
CAND1: CULLIN-ASSOCIATED NEDD8-DISSOCIATED 1
C. elegans: Caenorhabditis elegans
CE: Central element
CO: Crossover
CRL: Cullin-RING Ligase
CSN: COP9 Signalossome
D. melanogaster: Drosophila melanogaster
dHJ: double Holliday junction
D-loop: Displacement loop
DNA: Deoxyribonucleic acid
DSB: Double-strand break
EN: Early nodule
FISH: Fluorescent in situ hybridization
LE: Lateral element
LN: Late nodule
MCN: Minimum chiasma number
M. musculus: Mus musculus
mRNA: Messenger RNA
NCO: Non-crossover
NER: Nucleotide-excision repair
NHEJ: Non-homologous end-joining
O. sativa: Oryza sativa
RNA: Ribonucleic acid
RNAi: RNA interference
S. cerevisiae: Saccharomyces cerevisiae
S. pombe: Schizosaccharomyces pombe
SC: Synaptonemal Complex
SDSA: Synthesis-dependant strand annealing
SEI: Single end invasion
T-DNA: transfer DNA
UV – Ultraviolet light

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List of tables and figures
INTRODUCTION
Figure 1: Meiosis
Figure 2: Mitosis
Figure 3: Non-disjunction in the first segregation event
Figure 3: Connections formed between homologous chromosomes during meiosis
Figure 4: Schematic representation of the five meiotic prophase I stages
Figure 5: Leptotene
Figure 6: The Axial Element (AE)
Figure 8: Bouquet formation
Figure 9: Zygotene
Figure 10: Synaptonemal complex formation
Figure 11: Early recombination nodules (ENs)
Figure 12: Pachytene
Figure 13: Locusta migratoria synaptonemal complexes (SCs)
Figure 14: Diplotene and diakinesis
Figure 15: Metaphase I and anaphase I
Figure 16: Metaphase II, anaphase I and telophase II
Figure 17: Cohesin complex
Figure 18: Loss of cohesion
Figure 19: Condensin complexes
Figure 20: Synaptonemal complex formation
Figure 21: DSB repair model
Figure 22: DSB formation proteins in S. cerevisiae
Figure 23: DSB localisation models
Table 1: DSB formation proteins
Figure 24: Spo11 removal and DSB-end resection
Figure 25: Bidirectional DSB end resection
Figure 26: Single-end invasion
Figure 27: Inter-homolog (IH) bias
Figure 28: Role of DMC1 in homologous DSB repair
Figure 29: NCO formation
Table 2: Class I CO formation genes
Figure 30: Revised DSB Repair Model
Figure 31: Interference models
Figure 32: The ubiquitylation cascade
Figure 33: Composition of a CRL (Cullin-RING Ligase)
Figure 34: Classes of CRLs
Table 3: Number comparison of cullin-RING ligase adaptors among selected eukaryotes
Figure 35: Role of CRL4 and ubiquitylation in Nucleotide Excision Repair
Table 4: DDB1-interacting proteins in A. thaliana
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Figure 36: CRL Regulation
Figure 37: Stimulation of CRL activity by neddylation
Figure 38: Neddylation modifies cullins
Figure 39: Comparison of the ubiquitylation pathway (left) to the neddylation pathway (right)
Figure 40: Deneddylation by the COP9 Signalosome (CSN)
Figure 41: Hyperneddylation and hyponnedylation lead to the same phenotype
Figure 42: CAND1 binding to CRLs
Figure 43: Hypothesis for Control of CRL Assembly by Substrate
Figure 44: Model of CRL Regulation Cycle
Figure 45: axr1 Mutation Leads to Accumulation of Auxin Repressors

RESULTATS

First article Figures and Tables
Fig. 1 The ecr1-1 mutant
Fig. 2 Phenotypes of described ECR1C215A transgenic lines
Fig. 3 rce1 mutants
Fig. 4 Phenotype of described rce1-1 mutant
Fig. 5 Phenotypes of RBX1 overexpression lines
Table 1: List of neddylation mutants analysed in this work
Fig. 6 Phenotypes of csn5a mutants
Fig. 7 Meiotic phenotype of csn5a mutant
Fig. 8 Phenotype of cul1 plants
Fig. 9 Chromosome DAPI staining of male meiocytes
Fig. 10 Metaphase I cells from auxin signalling mutants
Table 2: List of all auxin-signalling genes analysed in this work
Fig. 11 ASCUL4 and cul3w meiosis
Fig. 12 Vegetative phenotype of wild-type and ascul4 plants
Fig. 13 Meiotic phenotype of ddb1 and ddb2 mutants
Table 3: CRL4-interacting proteins analysed in this work
Fig. 14 Phenotype of cand1 plants
Fig. 15 Pollen formation in cand1-3 mutants and wt
Fig. 16 DAPI staining of cand1-3 male meiocytes
Fig. 17 Absence of bivalent formation
Fig. 18 Evidence of chromosome fragmentation or cohesion loss
Fig. 19 Immunostaining of DMC1 proteins
Fig. 20 Chromosome axes immunolabeling
Fig. 21 Immunolocalisation of MLH1 protein
Fig. 22 Frequency of chiasmata in different mutants
Fig. 23 DAPI staining of male meiocytes
Fig. 24 Epistasis analysis showing the mean number of bivalents per cell in cand1-3 and each double mutant

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