Identification et caractérisation d’ARNs localiséset de protéines maternelschez Clytia hemisphaerica

In all metazoans, the first steps of embryonic development until the beginning of transcriptionfrom the zygotic genome, are governed by maternal factors. Accumulated and positioned inthe egg during its formation, these molecules constitute nutritive resources and informationnecessary to direct establishement of the embryonic body plan, for example by determiningaxes of embryonic polarity and specifying development of the germ line. This thesisillustrates by three examples the important roleof maternal factors for development in thecnidarian Clytia hemisphaerica. Oogenesis and embryogenesis are easily accessible in thisemerging model species, whose phylogenetic position at the base of the metazoan tree canhelp to understand ancestral mechanisms of animal biology. The first example concerns thephenomenon of mRNA localisation. Following the discovery of the determinant mRNAsCheFz1, CheFz3 and CheWnt3, I identified a new set of maternal RNAs, localised in differentpatterns within the Clytia egg. I initiated the study of the localization mechanisms of thesemRNAs through a primary analysis of the 3’UTRs sequences and observation of thebehaviour of microinjected fluorescent mRNAs. The particular case of BicD mRNA andprotein, associated with dynein-dependent mRNA transport, was examined in more detail.The second part of my thesis concerns the centriolar protein Poc1, encoded by one of thecharacterized maternal mRNAs. Analysis of Poc1 in Clytia revealed a conserved localizationof the protein at the centrosome and a requirement in cell division and gastrulation. The thirdpart of my thesis concerns two linked protein families: Green Fluorescent Proteins and thebioluminescent proteins Clytins. Surprisingly, one GFP gene and one Clytin gene were foundin Clytia to be maternally expressed, and their corresponding proteins to be co-targeted tomitochondria. In vivo energy transfer was demonstrated in eggs, showing functional couplingof these two maternal proteins. These observations suggest co evolution of the two genes andclosely coupled functions. Overall, my thesis has provided new knowledge about the maternalphase in the development of an emergent model species.; Chez les métazoaires, les premières phases du développement embryonnaire sont assurées pardes facteurs maternels de nature variée, en attendant le démarrage de l’expression du génomezygotique. Accumulées et positionnées dans l’oeuf au cours de sa formation, ces moléculesconstituent les ressources en nutriments nécessaires et les informations permettant degouverner la mise en place du plan d’organisation de l’embryon, par exemple par ladétermination des axes de polarité et de la lignée germinale. Cette thèse illustre le rôlefondamental de facteurs maternels dans le développement embryonnaire chez le cnidaireClytia hemisphaerica à travers trois volets. L’ovogenèse et l’embryogenèse sont facilementaccessibles dans cet animal qui, par sa position phylogénétique, peut aider à la compréhensiondes processus ancestraux, à la base de la construction des (eu)métazoaires. Le premier voletde cette thèse aborde le phénomène de localisation des ARNs. A la suite de la découverte desARNs déterminants CheFz1, CheFz3 et CheWnt3, de nouveaux ARNs maternels, localisésdans l’oeuf de Clytia selon différents patrons, ont été identifiés. L’étude des mécanismes delocalisation de ces ARNs a été débutée par une première analyse des séquences 3’UTRs etl’observation du comportement d’ARNs fluorescents injectés dans les ovocytes en cours dematuration. L’étude du cas particulier de l’ARN de CheBicD et de sa protéine, associée autransport dynéine-dépendant d’ARNs, a également été initiée. Le deuxième volet concerne laprotéine centriolaire Poc1, codée par un des ARNs maternels caractérisés. L’étude de Poc1chez Clytia hemisphaerica a montré que cette protéine avait une localisation centrosomale etqu’elle était nécessaire pour assurer les divisions cellulaires et la gastrulation. Le troisièmevolet concerne deux familles de protéines particulières : les protéines fluorescentes GFP et lesphotoprotéines Clytines. De façon surprenante, j’ai trouvé que chez Clytia, un gène GFP ainsiqu’un gène Clytine sont spécifiquement exprimés dans les ovocytes et leurs protéines coadresséesaux mitochondries. Un transfert d’énergie in vivo a été mis en évidence dans lesoeufs, indiquant un couplage fonctionnel des deux protéines maternelles. Ces observationssuggèrent une co-évolution de ces 2 gènes et des fonctions étroitement liées. Dans l’ensemble,ce travail de thèse a fourni de nouvelles connaissances concernant la phase maternelle dudéveloppement chez une espèce modèle émergente.