Contrôle traductionnel par des ribosomes spécialisés lors de l’ischémie cardiaque – RIBOCARD

Le contrôle traductionnel de l'expression génique joue un rôle crucial dans la réponse au stress en bloquant la traduction globale, alors que des mécanismes alternatifs stimulent la traduction de certains ARNm impliqués dans la survie cellulaire. Ceci survient dans différentes pathologies telles que l'insuffisance cardiaque ischémique, où les tissus sont exposés à l'hypoxie et au stress du réticulum endoplasmique (RE). Un mécanisme majeur pour activer la traduction lors du stress implique les IRES (internal ribosome entry sites), éléments structuraux de l'ARNm permettant un recrutement du ribosome directement au niveau du site d'initiation de la traduction.
L'hypoxie et le stress RE induisent l'expression des facteurs angiogéniques majeurs (FGF et VEGF) responsables de la revascularisation tissulaire, ainsi que celle de gènes impliqués dans la survie des cardiomyocytes, comme IGF1-R, dont les ARNm possèdent des IRES activés par l'hypoxie. Les mécanismes régulant ces gènes de survie restent incompris et représentent une question biologique importante, dans une perspective à la fois fondamentale et biomédicale.
Le concept de ribosome spécialisé chez les mammifères a émergé récemment. L'hétérogénéité ribosomique comprend une diversité de la composition et des modifications post-traductionnelles des protéines ribosomiques, ainsi que des variations de la séquence et des modifications chimiques des ARNr. Différentes observations indiquent un rôle de ribosomes spécialisés dans le contrôle de la traduction IRES-dépendante, mais leur implication dans le domaine de l'hypoxie et du stress RE qui surviennent dans les pathologies ischémiques n'est pas déterminée.
Le but de RIBOCARD est d'explorer le rôle des ribosomes dans le contrôle de la traduction IRES-dépendante dans les cardiomyocytes stressés, en culture cellulaire et dans le coeur ischémique. Les objectifs spécifiques sont de déterminer : 1) l'impact de l'hypoxie et du stress RE sur la composition du ribosome et les modifications des protéines ribosomiques 2) l'impact de l'hypoxie et du stress RE sur les modifications des ARNr, 3) le rôle de la composition et des modifications ribosomiques sur la traduction IRES-dépendante, et 4) la structure d'un ribosome humain associé à un IRES.
Afin de garantir la faisabilité de son programme, le consortium RIBOCARD réunit trois partenaires de réputation internationale dans les domaines des pathologies cardiovasculaires, du stress cellulaire, du contrôle traductionnel, des modifications de l'ARNr, de la composition et de l'analyse structurale haute- résolution du ribosome, qui possèdent toute l'expertise scientifique et technique nécessaire pour réaliser le projet. De plus, nos résultats récemment parus ou encore non publiés valident nos hypothèses. Les trois partenaires ont visualisé les modifications chimiques de l'ARNr dans le ribosome humain 80S, démontré la plasticité des 2'-O-méthylations de l'ARNr et leur impact sur la capacité traductionnelle du ribosome. Nous avons montré dans les cardiomyocytes hypoxiques que les gènes majeurs de l'angiogenèse et de la survie cellulaire sont induits au niveau traductionnel, impliquant la traduction IRES-dépendante. Nous avons aussi identifié des protéines ribosomiques liées aux IRES ainsi que des variations significatives de la méthylation des ARNr de ribosomes polysomaux issus de cellules en hypoxie.
Le projet RIBOCARD est réellement original, vu le peu d'information disponible sur le rôle de la variation de composition ribosomique et des modifications de l'ARNr dans le contrôle de la traduction. Ce projet vise à franchir une nouvelle frontière de la régulation des gènes. La structure haute-résolution d'un ribosome humain lié à un IRES apportera une vision mécanistique complètement nouvelle. Ainsi, RIBOCARD fera émerger un concept novateur pour la régulation génique dans les pathologies ischémiques, et fournira de nouvelles cibles pour améliorer la compréhension et le traitement de ces maladies.