Epigenetic control of ribosome biogenesis homeostasis

par Jérôme Deraze

Thèse de doctorat en Biologie Moléculaire et Cellulaire

Soutenue le 19-09-2017

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Laboratoire de Biologie du Développement (laboratoire) .

Le président du jury était Olivier Jean-Jean.

Le jury était composé de Françoise Jamen, Thomas Negre, Michel Cohen-Tannoudji.

Les rapporteurs étaient Anne-Marie Martinez, Jacques Montagne.

  • Titre traduit

    Contrôle épigénétique de l'homéostasie de la biogenèse des ribosomes


  • Résumé

    La traduction est une activité cellulaire essentielle, réalisée par les ribosomes. Ces particules sont synthétisées dans le nucléole, ce qui nécessite l'expression coordonnée de 4 ARN ribosomaux, 80 protéines ribosomales, et plus de 200 facteurs d'assemblage. Leur biogenèse est complexe et sollicite plus de la moitié de l'énergie des cellules en prolifération. La quantité de ribosomes varie selon les conditions environnementales et métaboliques et de ce fait, leur synthèse est modulée en réponse à de nombreux stimuli. Plusieurs mécanismes coordonnent la biogenèse des ribosomes avec l'homéostasie cellulaire. L'un d'eux est la capacité des protéines ribosomiques à réguler l'expression des gènes à plusieurs niveaux. Ces fonctions effectuées hors du ribosome sont dites extraribosomales. Notre équipe a mis en évidence l'une de ces fonctions de la protéine ribosomale uL11 chez la Drosophile. Quand sa lysine 3 est triméthylée (uL11K3me3), elle interagit avec Corto, un facteur de transcription de la famille des Enhancers de Trithorax et Polycomb. L'étude de leur fixation à la chromatine montre que ces protéines se répartissent différemment à l'échelle du génome, et que uL11K3me3 est présente au niveau de gènes actifs enrichis en composants du ribosome. Nous avons généré les premiers allèles génétiques du gène uL11 chez la Drosophile, et décrivons la stratégie de crible moléculaire employée pour leur isolation. Finalement, nous avons étudié les allèles de uL11 dont la lysine 3 est mutée. Leurs phénotypes ressemblent à ceux des mutants Minute, suggérant que le domaine N-terminal de uL11 possède une fonction essentielle, mais peut-être indépendante d'une interaction avec Corto.


  • Résumé

    Translation is an essential metabolic activity carried by ribosomes. These complexes are synthetized in the nucleolus, and require the coordinated expression of 4 ribosomal RNA, 80 ribosomal proteins, and more than 200 assembly factors. Indeed, their biogenesis is complex and expensive, consuming more than half of the energy in proliferating cells. As the cellular need for ribosomes varies with environmental or metabolic conditions, their synthesis is tightly regulated in response to a number of cues. Many mechanisms ensure that the intensity of ribosome biogenesis is coupled to cell homeostasis. Such is the ability of ribosomal proteins to regulate gene expression at many levels, from translation specificity to activation or repression of transcription. Many such functions are carried off the ribosome, and are thus termed extraribosomal. Our team discovered a new extraribosomal function of ribosomal protein uL11 in Drosophila. Indeed, when trimethylated on lysine 3 (uL11K3me3), it associates with Corto, a transcription factor of the Enhancers of Trithorax and Polycomb family. By studying their genome-wide binding profile on chromatin, we show that these proteins are distributed along different patterns, and that uL11K3me3 specifically binds a subset of active genes enriched in ribosome biogenesis components. Additionally, we generated the first genetic alleles for Drosophila uL11 and describe the molecular screening method that we employed. Last, we studied the uL11 alleles that delete or replace lysine 3. We describe that their Minute-like phenotypes suggest an essential role for the N-terminal domain of uL11, though it may be independent of its association with Corto.

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