Thèse Année : 2020

L1 retrotransposon activity in muscle cells

Activité du rétrotransposon L1 dans les cellules musculaires

Résumé

Almost half of the human genome derives from transposable elements (TE). Among them, the Long INterspersed Element-1 (LINE-1 or L1) forms the only currently active and autonomous transposable element family in humans. Although hundreds of thousands L1 copies are dispersed in the human genome, only 80-100 of them are still retrotransposition competent, i.e. able to replicate by a “copy-and-paste” mechanism via an RNA intermediate and a reverse transcription step. On the one hand, L1 activity can have deleterious consequences, such as insertional mutagenesis, and is tightly regulated at the transcriptional or post-transcriptional levels. However, specific host factors are necessary for completion of L1 replication cycle. When occurring in the germline or in the early embryo, L1 insertions can be transmitted to the next generation. Somatic retrotransposition has been also described in epithelial tumors and in the brain, both in neural progenitor cells and differentiated neurons. Nevertheless, the extent of L1 expression and mobilization in other somatic tissues remains unclear.Here, we investigated the activity of L1 retrotransposons in human and mouse skeletal muscle cells. We show that the most abundant L1 protein, ORF1p, which is essential to retrotransposition, is undetectable under our experimental conditions, in mouse or human muscle samples, while it is readily detected in cancer cells or in testis. Similarly, it was undetected in immortalized mouse or human myoblasts. However, we found that L1 is capable of retrotransposition in human and mouse myoblasts when expressed from a plasmid or from an integrated copy with a constitutive or inducible promoter, respectively. In conclusion, while L1 expression is under the limit of detection in muscle, myoblasts are permissive to retrotransposition, indicating that these cells express all the cellular factors necessary to achieve this process, and do not express significant restriction factors that would prevent retrotransposition.Altogether, our findings suggest that somatic L1 activity could not be confined to the brain or cancer cells, but could also occur in muscles under environmental or pathological conditions that would unleash L1 expression.
Près de la moitié du génome humain provient d'éléments transposables (TE). Parmi eux, l'élément LINE-1 ou L1 (Long INterspersed Element-1) forme la seule famille d'éléments transposables actuellement active et autonome chez l'Homme. Bien que des centaines de milliers de copies soient dispersées dans le génome humain, seules 80 à 100 d'entre elles sont encore compétentes pour la rétrotransposition, c'est-à-dire capables de se reproduire par un mécanisme de "copier-coller" via un ARN intermédiaire et une étape de transcription inverse. L'activité des L1s peut avoir des conséquences délétères, en particulier par mutagenèse insertionnelle. Elle est néanmoins étroitement régulée au niveau transcriptionnel et post-transcriptionnel. Inversement, des facteurs d'hôtes spécifiques sont nécessaires pour accomplir le cycle réplicatif des L1s. Lorsqu'elles se produisent dans la lignée germinale ou dans l'embryon précoce, les insertions de L1 peuvent être transmises à la génération suivante. La rétrotransposition des L1s a également été décrite dans certains tissus somatiques, comme dans les tumeurs épithéliales et dans le cerveau, à la fois dans les cellules progénitrices neurales et dans les neurones différenciés. Néanmoins, les niveaux d’expression des L1 compétents pour la rétrotransposition, et leur mobilisation, dans d'autres tissus somatiques restent incertains.Ici, nous avons étudié l'activité des rétrotransposons L1 dans les cellules musculaires squelettiques humaines et murines. Nous montrons que la protéine du L1 la plus abondante, ORF1p, qui est essentielle à la rétrotransposition, est indétectable dans nos conditions expérimentales, dans des échantillons murins ou humains de muscle squelettique, alors qu'elle est facilement détectable dans les cellules cancéreuses ou dans les testicules. De même, elle n'est pas détectée dans les myoblastes immortalisés d’origine murine ou humaine. En revanche, nous avons découvert que le L1 est capable de rétrotransposition dans les myoblastes humains et murins lorsqu'elle est exprimée à partir d'un plasmide ou d'une copie intégrée avec un promoteur constitutif ou inductible, respectivement. En conclusion, si l'expression du L1 est inférieure à la limite de détection dans le muscle, les myoblastes sont bien permissifs à la rétrotransposition, ce qui indique que ces cellules expriment tous les facteurs cellulaires nécessaires pour réaliser ce processus, et n'expriment pas de facteurs de restriction significatifs qui bloqueraient la rétrotransposition.Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que l'activité somatique des L1s pourrait ne pas être restreinte au cerveau ou aux cellules cancéreuses, mais pourrait également avoir lieu dans les muscles dans des conditions environnementales ou pathologiques qui déclencheraient leur expression.
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Dates et versions

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Identifiants

  • HAL Id : tel-03691262 , version 1

Citer

Paula Peressini Lopez. L1 retrotransposon activity in muscle cells. Molecular biology. Université Côte d'Azur, 2020. English. ⟨NNT : 2020COAZ6007⟩. ⟨tel-03691262⟩
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