Effet des microARNs sur la traduction cellulaire et virale

par Taran Limousin

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Théophile Ohlmann.

Le président du jury était Edmund Derrington.

Les rapporteurs étaient Didier Poncet, Alexandra Henrion-Caude.


  • Résumé

    Les microARN jouent un grand rôle dans la régulation de l'expression des gènes bien que leur mécanisme d'action soit encore sujet à débat. Des premières études chez le vers C. elegans aux différents systèmes in vitro qui ont ensuite été développés, plusieurs modèles ont été proposés, comme l'inhibition de la traduction au niveau de l'initiation ou de l'élongation, et la déstabilisation du transcrit par déadénylation. Cependant, à la lumière des découvertes récentes, un consensus semble apparaître et indique que les miARN inhiberaient d'abord la traduction avant d'induire la déadénylation du transcrit, provoquant ainsi sa dégradation prématurée. D'autre part, le blocage traductionnel semble impliquer à la fois la coiffe en 5' et la queue poly(A) en 3' de l'ARNm ainsi que les facteurs qui s'y lient, c'est à dire le facteur d'initiation de la traduction eIF4F et la Poly(A) Binding Protein (PABP). Ces résultats ont conduit au modèle selon lequel, les miARN seraient capables d'empêcher la liaison entre ces deux facteurs et donc la circularisation du transcrit qui est essentielle à la fois au recrutement de la machinerie traductionnelle et à la stabilité de l'ARNm. Afin de mieux comprendre ce mécanisme, notre laboratoire a développé un système in vitro basé sur l'utilisation du lysat de réticulocytes de lapin qui permet d'étudier l'effet traductionnel des miARN en s'affranchissant de dégradation du transcrit. L'étude de l'effet de drogues et d'enzymes virales, capables de bloquer spécifiquement la fonction de chaque facteur d'initiation dans ce système, a permis de déterminer le rôle clé de eIF4G et PABP dans l'inhibition traductionnelle par les miARN. Cependant, leur interaction n'est pas requise et le blocage s'effectue plutôt au cours de l'étape de balayage de la région 5' non codante par la petite sous-unité ribosomique. En parallèle de cette étude in vitro, un travail sur des lignées cellulaires a permis de déterminer l'influence de la queue poly(A) sur l'effet miARN. De façon très surprenante, l'expression des transcrits non polyadénylés n'est plus inhibée et est même stimulée par les miARN. Cet effet est dépendant de l'association du domaine MIF4G du facteur eIF4G avec le facteur eIF3, ce qui suggère qu'en l'absence de queue poly(A), les miARN seraient capables de stimuler le recrutement de la petite sous-unité ribosomique sur l'ARNm. L'ensemble de ces résultats révèle la complexité de l'effet miARN sur la traduction et ouvre de nouvelles voies

  • Titre traduit

    Regulation of cellular and viral translation by microRNAs


  • Résumé

    The mechanism by which microRNAs (miRNAs) can control gene expression has been a great matter of debate. From the first studies in worm to the in vitro systems that are used today, many models have been proposed that include regulation at the level of translation or at the level of mRNA stability by controlling 3' deadenylation and decay. Recent studies provided a consensus model of all these discrepancies and suggested that translation inhibition occured first and is followed by deadenylation and further degradation of the target transcript. Moreover, translation silencing seems to occur at the initiation level, and requires eIF4F and PABP initiation factors. This led to the hypothesis that miRNAs could interfere with the interaction between these two factors thus affecting the circularisation of the mRNA, which is essential for translation efficiency. In order to gain insight into this mechanism, we have used an in vitro system based on the rabbit reticulocyte lysate that fully recapitulates miRNA effects on translation with virtually no effect on deadenylation and decay. Using this system and a wide spectrum of translational inhibitors, we have narrowed down the step of initiation at which repression is exerted and we found that miRNAs affect mainly ribosomal scanning. This effect requires the presence of both eIF4G and PABP but does not rely on their physical interaction. Further analysis of miRNA repression in cells revealed that the poly(A) tail was an absolute requirement for miRNA action. To most of our surprise, we observed that removal of the poly(A) resulted in a shift from repression to stimulation of mRNA expression. This effect seems to require the middle domain of eIF4G and the presence of the Ago proteins. Altogether, these results reveal the complexity of miRNA effect and open new prospects on translation regulation

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