Regulation de la transcription par la RNP 7SK au cours de la différenciation neuronale – SEVEN-UP

La pause transcriptionnelle est une étape de régulation majeure de la transcription des gènes par l'ARN polymérase II (ARNPII). La transition vers une élongation productive repose sur le facteur positif d'élongation de la transcription (P-TEFb), une kinase qui permet à l’ARNPII de reprendre la transcription. L'activité du P-TEFb est principalement contrôlée par le l’ARN 7SK qui, avec les protéines MePCE, LARP7 et HEXIM1, séquestre P-TEFb dans une ribonucléoparticule (RNP) 7SK/P-TEFb inactive. La RNP 7SK contrôle la disponibilité de P-TEFb en libérant ou en capturant P-TEFb en fonction des besoins transcriptionnels de la cellule, ce qui en fait potentiellement l'un des moyens les plus efficaces de contrôler la pause de l’ARNPII dans les cellules humaines. Jusqu'à présent, la RNP 7SK/P-TEFb était principalement considérée comme un réservoir de P-TEFb pouvant être libéré en conditions de stress pour augmenter l'activité de P-TEFb et permettre une reprogrammation transcriptionnelle via la modulation de la pause. Cependant, nos observations indiquent une fonction importante de la RNP 7SK/P-TEFb au cours de longs processus développementaux tels que la différenciation cellulaire. Nous pensons que la RNP 7SK peut également moduler la disponibilité de P-TEFb et réguler les transitions transcriptionnelles clés au cours de l'embryogenèse. Les cellules qui se différencient acquièrent des programmes transcriptionnels spécialisés pour donner naissance aux lignées appropriées. La façon dont l'activité de P-TEFb et la pause de l’ARNPII sont modulées au cours de ce processus reste mal comprise, mais l'expression de l’ARN 7SK est plus élevée dans les cellules différenciées, en particulier dans le système nerveux central. De plus, la perte de la chaperonne de 7SK, Larp7, réduit fortement le niveau de 7SK et provoque le syndrome d’Alazami, un trouble du développement neurologique. Soutenu par la littérature et par des données préliminaires prometteuses, SEVEN-UP se concentre sur la capacité de la RNP 7SK à contrôler l'activité de P-TEFb pendant la différenciation neuronale, et vise à comprendre comment elle module la pause de l’ARNPII et contribue à façonner la transcription au cours du développement. Pour répondre à ces questions, nous générerons un ensemble de cellules knock-out (KO) (déficientes pour 7SK ou LARP7) et des systèmes de dégradation inductibles de la RNP 7SK dans deux modèles complémentaires humain de différenciation neuronale (cellules souches de carcinome embryonnaire et cellules souches pluripotentes induites ; iPSCs). En utilisant des méthodes basées sur le séquençage haut-débit, nous évaluerons l'impact de la perte de la RNP 7SK sur la pause de l’ARNPII et la reprogrammation transcriptionnelle au cours de la différenciation neuronale. L’importance de la RNP 7SK pour la formation du néocortex sera également évaluée par microscopie et analyses transcriptomiques sur cellules uniques dans des organoïdes cérébraux 3D dérivés d'iPSC, ce qui améliorera notre compréhension du syndrome d'Alazami. Une meilleure définition de l'impact de la disponibilité de P-TEFb sur l'expression des gènes fournira de précieuses informations sur la nécessité de réguler précisément la pause de l’ARNPII au cours du développement dans les cellules humaines. Ce programme de recherche ambitieux sera réalisé par les groupes de S. EGLOFF (Centre de Biologie intégrative, Toulouse), A. DAVY (Centre de Biologie intégrative, Toulouse) et S. MURPHY (Université d'Oxford, UK), qui s'intéressent depuis longtemps à l'étude des ARN régulateurs, au neurodéveloppement et à la transcription, et qui possèdent des compétences complémentaires (biologie moléculaire ; biologie du développement ; bio-informatique). En résumé, SEVEN-UP se situe à l'interface de deux domaines de recherche très actifs (régulation de l’expression génique par les ARN et détermination du destin cellulaire) et nous pensons que la synergie du consortium garantit le succès de ce programme de recherche.