Loss of heterozygosity : its impact on generating and shaping genetic variations in human fungal pathogen candida albicans

Autor: Marton, Timea B.
Přispěvatelé: Biologie et Pathogénicité fongiques - Fungal Biology and Pathogenicity (BPF), Institut Pasteur [Paris] (IP)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Paris Cité, Christophe d' Enfert, Institut Pasteur [Paris]-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université de Paris, ANR-10-LABX-0062,IBEID,Integrative Biology of Emerging Infectious Diseases(2010)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Human health and pathology. Université Paris Cité, 2020. English. ⟨NNT : 2020UNIP7111⟩
Human health and pathology. Université de Paris, 2020. English. ⟨NNT : 2020UNIP7111⟩
Popis: Candida albicans is an opportunistic human pathogen possessing a relatively heterozygous diploid genome that is highly tolerant to particular genomic rearrangements, namely loss-of-heterozygosity (LOH). These two genomic hallmarks are thought to participate in the successful adaptation to its fluctuating host-dependent environment. In this thesis, we first made an inventory of LOH events within a collection of clinical C. albicans isolates and highlighted that LOH are principally short in size, which permits to generate new allelic combinations while maintaining relatively high overall heterozygosity level. Secondly, we identified recessive lethal alleles which constrains the directionality of these LOH events, and demonstrated that such constrains could be alleviated by recombinogenic properties of repeat sequences. A major source of LOH are DNA double-strand breaks (DSB), which have been previously shown to primarily be repaired through homologous recombination-mediated repair pathways in C. albicans, resulting in various lengths of LOH. Thirdly, we focused on break-induced replication (BIR) in C. albicans, which leads to long-tract LOH, spanning numerous kilobases until the telomere. Through characterization of different genes involved in DNA repair, we found that BIR was unexpectedly associated with homozygosis tracts between the break site and the centromere caused by intrinsic features of BIR and the activity of the mismatch repair pathway on natural heterozygous positions. Fourth, because strains often display numerous concomitant genomic rearrangements upon use of a classical transformation protocol, we investigated the recently developed CRISPR-Cas9 protocol and showed that this method seems to reduce simultaneous rearrangements, namely aneuploidy events. Although LOH are pervasive and implicated in various aspect of C. albicans biology, including acquisition of adaptive phenotypes, little is known regarding genome-wide LOH dynamics. Fifth, using a molecular approach, we highlighted elevated levels of heterogeneity in terms of genome stability, LOH frequency, at several levels, inter-strain, intra-strain and inter-chromosomes in basal and stress conditions. The presence of such heterogeneity participates in generating a wide-spectrum of genome instability potential within a population, perhaps facilitating the generation of new allelic combinations, a powerful adaptive strategy in a predominantly clonal organism such as C. albicans, which is continuously exposed to an evolving environment.; Le pathogène opportuniste de l’homme Candida albicans, possède un génome diploïde relativement hétérozygote et tolérant aux réarrangements génomiques, tels que les pertes d’hétérozygotie (LOH). Ces deux caractéristiques génomiques permettent à cet organisme de s’adapter rapidement à un environnement dynamique à l’intérieur de l’hôte. Au cours de cette thèse, nous avons premièrement construit un répertoire des évènements de LOH au sein d'une collection d'isolats cliniques de C. albicans, en remarquant que la plupart des LOH sont de petite taille, permettant ainsi de générer de nouvelles combinaisons alléliques tout en maintenant un niveau important d’hétérozygotie. Deuxièmement, nous avons identifié des allèles récessifs létaux qui limitent la directionnalité de ces évènements de LOH, et avons démontré que ces contraintes peuvent être atténuées par les propriétés recombinogènes de séquences répétées. Une source majeure de LOH sont les cassures double-brin d’ADN (DNA-DSB) qui ont été démontrées comme étant principalement réparées par des voies de réparation par recombinaison homologue (HR) chez C. albicans, générant des LOH de tailles diverses. Troisièmement, nous nous sommes intéressés au break-induced replication (BIR), un mécanisme qui engendre de longs évènements de LOH, pouvant s’étendre sur plusieurs kilobases jusqu'au télomère. Grâce à la caractérisation de différents gènes impliqués dans la réparation de l'ADN, nous avons constaté que le BIR est également associé de manière inattendue à des régions d'homozygotie entre le site de cassure et le centromère, qui peuvent s’expliquer par les caractéristiques intrinsèques du BIR et l'activité du mismatch repair sur des positions naturelles hétérozygotes. Quatrièmement, parce que le processus de transformation classique de cellules C. albicans engendre de multiples réarrangements génomiques, nous avons étudié le protocole récemment adapté chez C. albicans de CRISPR-Cas9 et montré que l'utilisation de cette méthode semble réduire les réarrangements simultanés, notamment les événements d'aneuploïdie. Bien que les LOH soient omniprésentes et impliquées dans divers aspects de la biologie de C. albicans, y compris l'acquisition de phénotypes adaptatifs, on sait peu de choses sur la dynamique des LOH à l'échelle du génome. Cinquièmement, en utilisant une approche moléculaire, nous avons mis en évidence des niveaux élevés d'hétérogénéité en termes de stabilité du génome, fréquence de LOH, à plusieurs niveaux, inter-souches, intra-souches et inter-chromosomes en conditions basales et de stress. La présence d’une telle hétérogénéité peut permettre de générer un large spectre de potentiel d'instabilité génomique au sein d'une population, facilitant éventuellement la génération de nouvelles combinaisons alléliques, une stratégie adaptative intéressante dans un organisme à prédominance clonale comme C. albicans qui est continuellement exposé à un environnement changeant.
Databáze: OpenAIRE
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