CE12 - Génétique, génomique et ARN

Règles et mécanismes de la dégradation des microARN dirigées par leurs cibles – SCOuBiDou

Résumé de soumission

Les microARN (« miARN ») sont d'importants régulateurs de l'expression des gènes : ils reconnaissent des ARNm-cibles spécifiques, par complémentarité de séquence. Leur niveau d'expression dépend de leur transcription, de leur maturation (qui sont bien connues), mais aussi de leur stabilité. Or plusieurs observations suggèrent que la stabilité des miARN est activement régulée, notamment dans les neurones, mais le mécanisme de cette dégradation régulée est longtemps resté inconnu. Un phénomène de contrôle de leur stabilité par de longs ARN, complémentaires des miARN (donc : similaires aux cibles de miARN), a été récemment mis en évidence : le TDMD (« target-directed microRNA degradation »). Le TDMD redéfinit le patron d'expression des miARN, et contrôle de ce fait des phénotypes neuronaux et comportementaux.

Alors que la biochimie du TDMD commence à être comprise, de nombreux aspects du processus restent mystérieux : on ne connaît pour le moment que deux ARN cellulaires, et quelques ARN viraux, capables d'induire le TDMD ; les règles qui distinguent les inducteurs de TDMD des cibles classiques de miARN sont imprécisément décrites ; et il semble que le TDMD est spécifique des neurones, alors que ses effecteurs moléculaires connus sont ubiquitaires.

En combinant nos expertises (biologie moléculaire à haut débit, analyses informatiques avancées), nous voulons caractériser plus précisément ce phénomène.
D'une part, en utilisant les quelques connaissances actuelles sur les modes d'appariement ARN/ARN qui déclenchent le TDMD, et en les complétant avec des analyses phylogénétiques, nous avons établi une liste de candidats inducteurs de TDMD dans les neurones corticaux de Souris, dont nous souhaitons vérifier l'activité expérimentalement. Nous étendrons ce travail (prédictions et validations expérimentales) à la Drosophile, et nous réaliserons une prédiction de l'intégralité des inducteurs de TDMD chez les Mammifères (ressource qui sera rendue disponible librement sur Internet).
D'autre part, nous clarifierons les règles de reconnaissance entre miARN et inducteurs de TDMD, par un crible CRISPR à haut débit suivi d'une analyse en apprentissage automatique. Notre approche, utilisant une banque de séquences randomisée, nous permettra d'interroger l'activité inductrice de TDMD de dizaines de millions de séquences distinctes, sur 8 miARN différents, en explorant exhaustivement l'univers des géométries d'appariement et des identités de nucléotides possibles.
Enfin, nous déterminerons si le TDMD est plus actif dans les neurones, comme il a semblé jusqu'ici (ou : s'il s'agit d'une simple coïncidence sur les quelques exemples déjà connus). En cas de tropisme neuronal avéré, nous chercherons les facteurs neuronaux responsables de cette spécificité, par une expérience de complémentation de cellules non-neuronales.

Ce travail explorera donc un domaine en émergence, en lien avec les découvertes internationales les plus récentes. Il permettra également de mieux comprendre les relations d'interdépendance dans l'expression des gènes, en mettant notamment à disposition de tous notre liste de prédictions d'inducteurs de TDMD chez les Mammifères. Une telle compréhension mécanistique des inter-relations dans le transcriptome est essentielle pour tirer du sens de jeux de données « omiques » qui restent, pour l'heure, descriptifs et corrélatifs. Le développement de la médecine personnalisée, notamment, ne pourra devenir fertile qu'à condition de comprendre les liens causaux entre les niveaux d'expression des gènes, et de donner un sens biologique aux « big data » qui s'accumulent.

Coordination du projet

Hervé Seitz (Institut de Génétique Humaine)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IGH Institut de Génétique Humaine
IGH Institut de Génétique Humaine

Aide de l'ANR 497 495 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2021 - 48 Mois

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