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Contribution des polymorphismes synonymes de TERT à la prédisposition aux cancers – SYNOTELO

Régulation dynamique et inattendue des microARN extracellulaires et de leurs cibles

Les miARN sont de petits ARN dont le rôle dans la cellule est de réguler négativement un ARN cible et ainsi l’expression de la protéine correspondante. De fait, toute perte de régulations associées à ces miARN peut donc avoir des conséquences sur de nombreux systèmes biologiques allant de l’embryogenèse au vieillissement en passant par le cancer.

Rôle de l’exonucléase XRN1 dans la dégradation des miARN extracellulaires phagocytés par des cellules receveuses

Le but de ce projet a été d’étudier de nouveaux mécanismes associés à la régulation physiologique des miARN au cours des processus cellulaires ou d’échanges intercellulaires. Ces derniers ont pris un essor considérable principalement avec les recherches sur les microvésicules. Pourtant malgré toutes ces études le devenir des miARN extravesiculaires (ex-miARN), phagocytés par une cellule réceptrice, n’était toujours pas connu. Nos travaux mettent en lumière la dégradation rapide de ces ex-miARN par une exonucléase XRN1, au cours d’un système extrêmement dynamique. Ce modèle non seulement souligne que la reprogrammation d’un nouveau phénotype peut être assurée par le transfert de miARN d’une cellule à une autre mais que ce phénotype ne sera présent que pour un lapse de temps défini.

Afin de montrer le transfert intercellulaire de miARN, nous avons mis en place un modèle où certains miRNAs (Mir-223-3p et miR-143-3p) sont 1/spécifiquement exprimés par la cellule donneuse (neutrophiles) et 2/indétectables dans la cellule receveuse (cellule épithéliale). Ce choix judicieux permet de quantifier le niveau de miARN transféré de façon très sensible et spécifique.

Ce modèle nous a permis de confirmer que le transfert de miARN entre deux cellules était très actif et dépendant de la proximité de ces cellules. De façon intéressante, si la cellule donneuse est éliminée et le transfert interrompu, alors la quantité de miRNA extracellulaires phagocytés décroit dans la cellule receveuse de façon beaucoup plus importante que les miARN endogènes. Grâce à un criblage d’invalidation génique dirigé contre des exonucléases, notre système a permis de montrer l’implication de l’exonucléase XRN1, comme régulateur majeur de la demi-vie de ces miARN extracellulaires phagocytés. En conclusion, nos résultats ont permis la première identification d’une exonucléase responsable de la dégradation spécifique des miARN extracellulaires, dont la dérégulation pourrait être impliquée dans de nombreuses pathologies.

A l’évidence, cette découverte nous amène à réviser de façon significative notre vision de la fonction des ex-miARN dans divers systèmes biologiques basés sur les communications intercellulaires. Il met en exergue un processus nouveau permettant la régulation des ex-miARN par une exonucléase XRN1 dont la fonction sur les miARN chez l’homme n’était pas connue. Cette découverte illustre aussi qu’il existe différentes espèces de miARN dans les cellules dont les durées de vie sont très variables, et dont les fonctions et leurs régulations sont encore mal connues.

Les résultats obtenus ont permis la publication d’un article dans un journal de reconnaissance internationale (Nucleic Acid Research. 2017), une revue de vulgarisation (Médecine et Sciences) et ont été présentés dans des instituts prestigieux (ex : NIH, B

Un grand nombre de pathologies humaines dont le cancer ont une étiologie multifactorielle qui implique à la fois des facteurs environnementaux et génétiques. Des études génomiques à grande échelle ont identifié un grand nombre de variants génétiques associés aux maladies. Toutefois, la "génopathologie" (ie. les mécanismes moléculaires associant un polymorphisme (SNP) à des processus biologiques altérés et des pathologies) de ces allèles reste à déterminer.
Nos travaux récents (Nature Genetics) décrivent un nouveau mécanisme pouvant expliquer comment des SNP synonymes peuvent avoir une incidence sur l'expression des ARNm. Nos résultats présentent en effet la perte de reconnaissance d’un microARN pour son ARNm cible (du fait du polymorphisme) comme un modèle complexe intégrant possiblement à la fois le déterminisme génétique mais aussi les facteurs micro-environnementaux (impliqués dans la régulation de l’expression des miRNA).
Notre ambition est de confirmer cette hypothèse de mécanisme microARN/polymorphismes, sur une nouvelle cible TERT en alliant des approches de bioinformatique, de biologie cellulaire et de biologie moléculaire in vitro et ex vivo.
Au niveau génétique (Objectif 1), l'objectif de ce projet est d'analyser in vitro les conséquences de la perte de régulation des microARN par des polymorphismes synonymes sur un gène dont l’association avec le cancer est manifeste.
En parallèle, dans le domaine de l’oncogenèse, les conséquences du polymorphisme synonyme sur l'expression des gènes seront étudiées ex vivo sur des cancers du poumon et le mélanome, et combinées avec le tableau clinique des patients (Objectif 2). Notre projet a pour but à terme de proposer des biomarqueurs potentiels et une approche thérapeutique personnalisée grâce à la combinaison du génotype et de l'expression tissulaire spécifique de microARN.
Pour répondre à ces objectifs ambitieux, nous avons développé des approches complémentaires alliant des données bioinformatiques, des expériences in vitro et des validations ex vivo sur biopsies humaines. Pour se faire, ce projet sera réalisé par une équipe composée par un jeune chercheur INSERM (Investigateur principal), un post-doctorant, un technicien INSERM et un étudiant en thèse, tous à plein temps, ainsi que des chercheurs, des praticiens hospitaliers et des techniciens hospitaliers qui apporteront une aide scientifique et technique.

Coordinateur du projet

Monsieur PATRICK BREST (Centre Cancer et Vieillissement) – brest@unice.fr

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

IRCAN UMR7284 Centre Cancer et Vieillissement

Aide de l'ANR 280 840 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2012 - 36 Mois

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