Mécanismes moléculaires impliqués dans le ciblage génique chez Physcomitrella patens
Abstract
Le ciblage génique est l’intégration d’un fragment d’ADN exogène partageant des
homologies de séquences avec un génome receveur, au locus génomique correspondant. On
parle alors d’intégration ciblée de façon opposée à l’intégration aléatoire qui se fait de façon
non homologue. Le mécanisme moléculaire impliqué dans le ciblage génique est la voie de
réparation de l’ADN par recombinaison homologue, basée sur l’action de la protéine RAD51
qui permet l’échange entre séquences homologues et sur l’action d’endonucléases et de
résolvases qui permettent de rétablir la conformation de la double hélice d’ADN. Chez la
plupart des eucaryotes, la transformation génétique avec un fragment d’ADN exogène se fait
majoritairement par intégration aléatoire. Il existe cependant quelques exceptions comme la
levure Saccharomyces cerevisiae ainsi que la mousse Physcomitrella patens, dans lesquelles
les intégrations se font préférentiellement de manière ciblée. Alors que chez la levure, toutes
les intégrations ciblées résultent de deux évènements de recombinaison homologue
conduisant au remplacement du gène, chez la mousse les intégrations ciblées résultent
également d’insertions ciblées ou correspondant à un seul évènement de recombinaison
homologue accompagné d’une intégration qui apparait comme non homologue. Afin d’étudier
les mécanismes moléculaires impliqués dans le ciblage génique chez la mousse, lors des
remplacements de gène mais également lors de ces insertions ciblées, j’ai réalisé une analyse
fonctionnelle des protéines PpRAD51, en utilisant une approche comparative entre une espèce
végétale très peu compétente pour le ciblage génique, Arabidopsis thaliana, et une espèce
végétale très compétente pour le ciblage génique, Physcomitrella patens. Cette étude a mis en
évidence une disjonction de fonction des protéines PpRAD51 : en effet, la moitié N-terminale
de la protéine est fonctionnelle pour les divisions mitotiques mais ne l’est pas pour le ciblage
génique. Parallèlement, j’ai mesuré l’effet de l’absence de l’endonucléase RAD1-RAD10 sur
le ciblage génique en étudiant les mutants de délétion Δrad1, Δrad10 et Δrad1Δrad10. Cette
étude a permis de montrer le rôle important de ce complexe endonucléase dans le ciblage
génique chez la mousse, et plus particulièrement dans les insertions ciblées.
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