The distribution of CRISPR-Cas systems is affected by interactions with DNA repair pathways
La distribution des systèmes CRISPR-Cas est affectée par leurs interactions avec les systèmes de réparation de l'ADN
par Bernheim Aude sous la direction de Pimentel Cachapuz Rocha Eduardo et de Bikard David
Thèse de doctorat en Microbiologie
École doctorale Interdisciplinaire Européenne Frontières du Vivant

Soutenue le Thursday 23 November 2017 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • ADN -- Réparation
  • CRISPR (génétique)
  • Génétique bactérienne

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Mots clés
CRISPR, CRISPR-Cas, Immunité, Phages, Réparation de l'ADN, Évolution, Systèmes de défense
Resumé
Les systèmes CRISPR-Cas confèrent aux bactéries une immunité adaptative contre les éléments génétiques mobiles jouant ainsi un rôle important dans l'évolution bactérienne. Cependant, moins de la moitié des génomes bactériens encodent des systèmes CRISPR-Cas ; cela, malgré la protection qu'ils confèrent et leur haut taux de transfert horizontal. Des hypothèses telles que le coût des phénomènes d'auto-immunité ou de posséder des défenses adaptatives plutôt qu'innées ont été mises en avant pour expliquer ce paradoxe. Je propose une nouvelle hypothèse complémentaire : le contexte génétique jouerait un rôle important dans la fixation d'un système CRISPR-Cas après son transfert. Plus précisément, j'ai étudié comment les interactions entre les systèmes de réparation de l'ADN et les CRISPR-Cas influencent la distribution de ces derniers. Pour cela, j'ai d'abord examiné finement la distribution des systèmes CRISPR-Cas dans les génomes bactériens. J'ai ensuite analysé les co-occurences des systèmes de réparation de l'ADN et des CRISPR-Cas et démontré l'existence d'associations positives et négatives entre eux. Enfin, je me suis concentrée sur une des associations négatives découvertes pour valider mes prédictions expérimentalement et comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents. Mes travaux permettent de mieux comprendre les interactions complexes entre systèmes de réparation de l'ADN et CRISPR-Cas et démontrent la nécessite d'accommodation des CRISPR-Cas à un contexte génétique pour être sélectionnés et maintenus dans les génomes bactériens.