Recherche de facteurs contrôlant l'assemblage de granules ARN par crible génomique – RNAGRIMP

In vivo, les ARNms s’associent à des protéines régulatrices pour former des particules ribonucléoprotéiques (RNP) qui contrôlent leur destinée et sont remodelées en réponse à des signaux développementaux ou environnementaux. Différents types de RNPs cytoplasmiques ont été définies en fonction de leur taille, composition et/ou régulation, comme par exemple les P-bodies, les granules de stress ou les granules germinales. Dans les neurones, les granules neuronaux sont impliqués dans le transport d’ARNms jusqu’aux axones ou dendrites, et dans leur traduction localisée. De façon surprenante, les facteurs contrôlant l’assemblage et la régulation des granules RNPs, des granules neuronaux en particulier, sont actuellement peu connus, empêchant la compréhension précise des mécanismes moléculaires régissant la formation, le renouvellement et la régulation physiologique de ces granules.
Ici, nous proposons d’étudier les bases moléculaires de l’assemblage et la régulation des granules RNP en utilisant comme paradigme les granules très conservés contenant la protéine IMP. Des granules cytoplasmiques caractérisés par la présence de membres de la famille IMP (appelés IMP, IGF2BP, ZBP1, Vg1RBP ou VICKZ) ont été décrits dans de nombreux organismes et types cellulaires où ils sont impliqués dans le transport dirigé d’ARNms et/ou dans la regulation spatio-temporelle de leur traduction. Bien que les granules neuronaux IMP soient considérés comme une classe majeure de granules neuronaux, la régulation in vivo et la fonction de ces granules lors du développement neuronal étaient jusqu’à peu largement inconnues. Récemment, des granules IMP transportés dans les axones de neurones embryonnaires ont été observés chez le poisson-zèbre (F. Giudicelli ; non publié). De plus, il a été montré que des granules IMP sont transportés dans les axones de neurones en cours de remodelage lors de la maturation du cerveau de drosophile. La fonction et le transport de ces granules sont nécessaires au remodelage axonal (F. Besse ; Medioni et al., 2014). Les objectifs de ce projet sont i) d’identifier systématiquement les molécules régulant l’assemblage et le renouvellement des complexes RNP IMP en cellules de drosophile, ii) de tester leur importance fonctionnelle in vivo, dans le système nerveux de drosophile en cours de maturation, et iii) d’étudier leur conservation fonctionnelle dans l’embryon de poisson-zèbre.
Spécifiquement, nous proposons de réaliser un crible génomique RNAi sur des cellules de drosophile en culture afin d’identifier des conditions mutantes dans lesquelles l’organisation ou la distribution des granules IMP sont altérées. Afin d’analyser les conditions mutantes de façon quantitative et statistique, et de définir des classes de mutants spécifiques et cohérentes, nous combinerons microscopie haut-débit et développement d’un processus d’analyse informatisé optimisé pour l’analyse automatique et la classification d’images. La fonction des candidats identifiés sera validée in vivo dans les neurones de drosophile par des approches de génétique et d’imagerie, puis caractérisée au niveau moléculaire et cellulaire en combinant tests biochimiques, transition de phase in vitro et imagerie en temps réel. Enfin, la conservation fonctionnelle des régulateurs validés sera testée dans des embryons de poisson-zèbre en combinant perte de fonction et imagerie en temps réel.
Cette étude intégrative représentera la première analyse systématique du réseau de régulation fonctionnelle contrôlant les propriétés des granules ARN IMP. Notre caractérisation in vivo, en cellules neuronales, des régulateurs identifiés sera particulièrement intéressante dans un contexte où un lien fort a été établi entre accumulation d’agrégats protéine/ARN non fonctionnels et progression de maladies neurodégénératives humaines. Ce travail devrait donc permettre de mettre en évidence des mécanismes contrôlant l’assemblage et la régulation des RNPs en contextes normal et pathologique.