ARN ribosomiques et petits ARN non-codants dans la dystrophie musculaire oculopharyngée – riboOPMD

La dystrophie musculaire oculopharyngée (OPMD) est une maladie rare autosomale dominante qui se caratérise un affaiblissement progressif de muscles spécifiques. L’OPMD est due à de courtes extensions du triplet GCG dans le gène codant la Poly(A) binding protein nuclear 1 (PABPN1). Ces mutations conduisent à l’extension d’une répétion d’alanines dans la protéine PABPN1 qui forme des aggrégats dans les noyaux des muscles des patients. L’OPMD s’apparente aux maladies neurodégénératives impliquant l’aggrégation de protéines, telles que la maladie de Huntington, de Parkinson ou d’Alzheimer.
PABPN1 a de nombreuses fonctions dans le métabolisme des ARN. Elle joue un rôle dans la polyadénylation nucléaire; elle est aussi impliquée dans l’utilisation de sites poly(A) alternatifs, dans le turnover des long non-coding RNAs (lncRNAs), et dans les mécanismes de surveillance et de dégradation d’ARN nucléaires.
Nous avons généré un modèle drosophile de l’OPMD en exprimant la protéine mutante de mammifère (PABPN1-17alanines: PABPN1-17ala) dans les muscles. Ce modèle reproduit les caractéristiques de la maladie: l’affaiblissement et la dégénérescence progressifs des muscles et la formation d’aggrégats nucléaires de PABPN1. Nos analyses transcriptomiques et nos cribles génétiques sur ce modèle drosophile de l’OPMD ont identifié des voies de métabolisme d’ARN potentiellement impliquées dans l’OPMD, en particulier l’ARN ribosomique (rRNA) et la voie des Piwi-interacting RNAs (piRNAs). Les piRNAs sont des petits ARN non-codants de 24-30nt de long qui sont présents dans les cellules germinales de nombreuses espèces. Ils sont chargés dans des protéines Argonautes spécifiques appelées protéines PIWI et ciblent les ARNm par complémentarité pour les réprimer.
Le but de ce projet est de comprendre le rôle des rRNAs et de la voie piRNA dans l’OPMD. De plus, nous avons montré récemment qu’un défaut précoce dans l’OPMD est la production de stress oxydatif dû à une réduction de l’activité mitochondriale. Nous proposons un projet multidisciplinaire impliquant des approches génomiques et innovantes, qui incluent le séquençage des extrémités polyadénylées (PAT-seq), le RNA-seq et le small RNA-seq, la miscroscopie super-résolution, la spectrométrie de masse pour l’analyse de complexes protéiques, et les approches génétiques et CRISPR-Cas9. Ce projet nous permettra de comprendre comment le stress oxydatif conduit à des dérégulations géniques, et d’analyser le rôle des rRNAs et de la voie piRNA dans l’OPMD. Nous étudierons une nouvelle fonction de PABPN1 dans le métabolisme et la surveillance des rRNAs et son impact dans l’OPMD (Aim 1); l’importance de la dérégulation de la voie piRNA dans l’OPMD (Aim 2); et l’implication du stress oxydatif sur la dérégulation génique, ainsi que le bénéfice potentiel de drogues anti-oxydantes pour l’OPMD (Aim 3).
Ce projet devrait apporter des informations essentielles sur 1) le métabolisme et la surveillance des rRNAs; 2) le lien entre la surveillance des ARN et les voies des petits ARN non-codants; 3) l’implication des petits ARN non-codants dans les maladies; et 4) le rôle du stress oxydatif et des dommages à l’ADN dans la régulation génique. Notre but est de proposer un modèle moléculaire pour l’OPMD, du stess oxydatif dans les stades précoces aux dérégulations géniques qu’il entraine pendant la progression de la maladie. Ce projet permettra d’identifier des nouvelles voies thérapeutiques potentielles.
Les travaux sur l’OPMD dans le laboratoire Simonelig sont menés en collaboration avec d’autres groupes Européens incluant des cliniciens (Institut de Myologie Paris; Radboud University, The Netherlands). Grâce à ces collaborations, ce projet aura accès au modèle souris de l’OPMD et à des biopsies de patients qui permettront de valider les résultats obtenus jusqu’aux patients.