Caractérisation épigénétique et phénotypique du vieillissement chez Nothobranchius furzeri, le Killifish turquoise

Details

Supervisors

Silvestre, Frédéric

Faculty

Faculté des sciences

Degree label

Master [120] en biologie des organismes et écologie

Abstract

Le vieillissement est un phénomène omniprésent dans le règne de la vie. Ce processus inévitable est encore à l’heure actuelle énigmatique et trop peu connu. Un champ biologique particulièrement intéressant pour étudier ce processus est l’épigénétique, l’étude de l’ensemble des variations héréditaires d’expressions et d’activités géniques qui ne font pas intervenir de variations dans le code génétique. Afin de réaliser une étude épigénétique du vieillissement, un modèle biologique idéal peut être vu dans l’espèce de poisson africaine : Nothobranchius furzeri, le killifish turquoise. Ce poisson est l’espèce vertébrée possédant le cycle de vie le plus court connu à ce jour et passe par toutes les étapes biologiques caractéristiques des vertébrés en l’espace de 3 à 6 mois. Ce mémoire a pour objectif de caractériser des marqueurs épigénétiques et des phénotypes associés au vieillissement chez Nothobranchius furzeri. Premièrement, une étude phénotypique a été élaborée sur l’entièreté de la vie de quinze killifish turquoise mâles de souche de laboratoire GRZ, ce qui a permis d’élaborer un référentiel comportemental et morphologique à différents stades de leur vie. Une variabilité inter-individuelle élevée dans les réponses aux tests comportementaux réalisés a été mise en évidence et évoque l’existence de traits de personnalité ou de plasticité comportementale chez cette espèce. Une variabilité des réponses aux tests a été établie entre les différents stades de vie étudiés et peut refléter une augmentation de l’audace des individus vieillissants, ainsi qu’une diminution de leurs capacités de locomotion. Elle peut également être expliquée par une habituation aux tests avec le temps ce qui suggère l’existence d’une forme d’apprentissage chez ce poisson. L’analyse de la mortalité des individus a permis de suggérer une augmentation de l’espérance de vie de la souche GZR en laboratoire à l’heure actuelle. En parallèle, l’étude d’un mécanisme épigénétique important, la méthylation CpG, a été réalisée sur plusieurs séquences géniques de deux organes de deux groupes de cinq mâles de deux âges différents. Six séquences géniques différentes ont pu être analysées. De plus, La méthylation d’une cytosine non-CpG a été mise en évidence et la séquence génique dans laquelle elle a été détectée s’avère être particulièrement intéressante pour une étude du vieillissement cérébral du poisson. Ce mémoire a permis la caractérisation de plusieurs aspects du vieillissement de Nothobranchius furzeri dans notre laboratoire, étape préliminaire aux futures études qui y seront réalisées sur ce modèle. Aging is a common phenomenon in the reign of life. This inevitable process is still enigmatic and not well understood. Epigenetics is an interesting biological field useful for studying this process. It is the study of all hereditary variations of gene expressions that do not involve variations in the genetic code. In order to carry out an epigenetic study of aging, an ideal biological model can be seen in the African fish species: Nothobranchius furzeri, the turquoise killifish. This fish is the vertebrate species with the shortest lifespan known to date and goes through all the biological stages that vertebrates go through within 3 to 6 months. This master thesis aims to characterize epigenetic markers and phenotypes associated with aging in Nothobranchius furzeri. Firstly, a phenotypic study was carried out on the whole life of fifteen killifish of GRZ strain. This study allowed to draw up a behavioural and morphological frame of reference at different stages of their life. A high inter-individual variability in responses to behavioural tests was highlighted and raise probabilities for the existence of personality traits or behavioural plasticity in this species. Behavioural variability has been established between different life stages and may reflect an increase of boldness, as well as a decrease in locomotion in aged individuals. This variability can also be explained by a habituation over time to behavioural tests, which suggests the existence of learning abilities in this fish. Analysis of individuals’ mortality has suggested an increase in the life expectancy of the GZR strain in laboratories in the current days. Secondly, the study of an important epigenetic mechanism, CpG methylation, was carried out on two organs from two differently aged groups of five males. Six different gene sequences were successfully analysed. Moreover, the methylation of a non-CpG cytosine has been detected. This non-CpG methylation stands in a gene which appears to be of interest for a study of brain aging. This master thesis allowed the characterization of several aspects of Nothobranchius furzeri’s aging in our laboratory. This is a preliminary step to future studies which will be carried out on this biological model.