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Master Thesis Year :

Identification and characterization of small non-coding RNAs expressed in the ovary and potentially involved in oogenesis in medaka

Identification et caractérisation de petits ARN non codants exprimés dans l'ovaire et potentiellement impliqués dans l'ovogenèse chez le médaka

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Abstract

Oogenesis refers to the cellular processes that take place within the ovary and result in the formation of female gametes in each reproductive cycle in fish. The regulation of this cellular process has long been studied from a genetic point of view, revealing a large number of genes coding for proteins involved in endocrine regulation or in intracellular signaling pathways. The non-coding portion of the genome has been set aside for a long time as secondary to the coding portion of the genome. It is now known that "non-coding" genes can play a major role in the regulation of various biological processes. Among these "non-coding" genes are microRNA and piRNA genes whose active forms are short sequences of 18-32 nucleotides. These two classes of small non-coding RNAs (ncRNAs) are considered to be regulators of gene expression and chromatin structure. While these small ncRNAs are now widely studied, their involvement in the control of oogenesis remains poorly documented. In this study, we set out to investigate the involvement of miRNAs and piRNAs during oogenesis in the medaka model fish (Oryzias latipes). First, we looked for small ncRNAs expressed specifically or predominantly in the ovary, using a high-throughput sequencing approach (small RNAseq). We identified 3 predominantly ovarian miRNAs (miR-202, miR-187 and miR-7552b) and 42 piRNAs with specific ovarian expression, unrelated to transposable elements and genome protection. We hypothesized that these predominantly ovarian ncRNAs could be involved in the regulation of ovarian gene expression and as such play an important role in ovogenesis. In a second step, we performed a functional analysis of one of the above-mentioned candidates, miR-202, by gene inactivation (KO CRISPR). The gonadal expression of miR-202 is by far the strongest among the ncRNAs identified and is localized in granulosa cells. Moreover, miR-202 has already been demonstrated in the gonads of many other vertebrate species. In the absence of miR-202, we have observed a strong decrease in fertility as well as a defect in the development of the adult ovary leading to a strong decrease in fertility. To conclude, we have been able to provide here a detailed repertoire of small ovarian ncRNAs potentially involved in fertility in the medaka and demonstrate the essential role of one of them in oogenesis. This work contributes to our knowledge of the molecular networks underlying reproductive capacity in fish.
L’ovogenèse désigne les processus cellulaires qui ont lieu au sein de l’ovaire et qui aboutissent à la formation des gamètes femelles (œuf non fécondé) à chaque cycle de reproduction chez le poisson. La régulation de ce processus cellulaire a longtemps été étudiée d’un point de vue génétique mettant en évidence un grand nombre de gènes codants pour des protéines impliquées dans les régulations endocrines ou dans des voies de signalisations intracellulaires. La portion non codante du génome a quant à elle été longtemps mise de côté, considérée comme secondaire par rapport à la part codante du génome. On sait désormais que les gènes « non codants » peuvent jouer un rôle majeur dans la régulation de divers processus biologiques. Parmi ces gènes « non codants » figurent les gènes à microARN et piARN dont les formes actives sont de courtes séquences de 18-32 nucléotides. Ces deux classes de petits ARN non codants (ARNnc) sont considérées comme des régulateurs de l’expression des gènes et de la structure de la chromatine. Si ces petits ARNnc sont désormais très étudiés, leur implication dans le contrôle de l’ovogenèse reste en revanche assez peu documentée. Dans cette étude, nous avons entrepris d’étudier l’implication des miARN et des piARN au cours de l’ovogenèse chez le poisson modèle médaka (Oryzias latipes). Dans un premier temps, nous avons recherché les petits ARNnc exprimés spécifiquement ou de façons prédominantes dans l’ovaire, par une approche de séquençage haut débit (small RNAseq). Nous avons identifié 3 miARN ovariens prédominants (miR-202, miR-187 et miR-7552b) et 42 piARN avec une expression ovarienne spécifique, non liés aux éléments transposables et à la protection du génome. Nous avons émis l’hypothèse que ces ARNnc ovariens prédominants pouvaient être impliqués dans la régulation de l’expression des gènes ovariens et à ce titre jouer un rôle important dans l’ovogenèse. Dans un deuxième temps, nous avons réalisé une analyse fonctionnelle de l’un des candidats sus cités, miR-202, par inactivation génique (KO CRISPR). L’expression gonadique de miR-202 est de loin la plus forte parmi les ARNnc mis en évidence et est localisée dans les cellules de la granulosa. De plus, miR-202 a déjà été mis en évidence dans les gonades de nombreuses autres espèces de vertébrés. En l’absence de miR-202, nous avons pu observer une forte baisse de la fécondité ainsi qu’un défaut de développement de l’ovaire adulte entrainant une forte baisse de la fécondité. Pour conclure, nous avons pu fournir ici un répertoire détaillé des petits ARNnc ovariens potentiellement impliqués dans la fécondité chez le médaka et démontrer le rôle essentiel de l’un d’entre eux dans l’ovogenèse. Ces travaux contribuent à enrichir nos connaissances sur les réseaux moléculaires qui sous-tendent les capacités reproductives chez les poissons.
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2020.12.01_Memoire_EPHE_SGay.pdf (3.97 Mo) Télécharger le fichier
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Dates and versions

hal-03127948 , version 1 (01-02-2021)

Identifiers

  • HAL Id : hal-03127948 , version 1

Cite

Stéphanie Gay, Violette Thermes, Sophie Couve, Julien Bobe. Identification et caractérisation de petits ARN non codants exprimés dans l'ovaire et potentiellement impliqués dans l'ovogenèse chez le médaka. Sciences du Vivant [q-bio]. 2020. ⟨hal-03127948⟩
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