Rôle du complexe ribonucléoprotéique NSR-ASCO dans la régulation du développement des plantes

Role of the NSR-ASCO ribonucleoprotein complex in the regulation of plant development

• Auteur / Autrice : Richard Rigo
• Direction : Martin Crespi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 18/06/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences des plantes de Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Marianne Delarue
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dorothee Staiger, Julio Saez-Vasquez, Antoine Martin, Céline Charon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dorothee Staiger, Julio Saez-Vasquez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épissage alternatif

ARN non codants

Plantes -- Développement

Mots clés libres

Développement des plantes

Épissage alternatif

ARN non-Codant

Plant development

Alternative splicing

Non-Coding RNA

Résumé

Au cours des dernières années, l’usage intensif de technologies de séquençage à haut débit a permis la découverte de milliers de longs ARNs non-codants (lncARNs) chez les eucaryotes, posant la question de leur rôle. Beaucoup d’entre eux ont déjà été caractérisés comme des régulateurs de processus cellulaires et moléculaires clés. Des études ont notamment montré que les lncARNs peuvent réguler le transcriptome via différents mécanismes, dont l’épissage alternatif (EA). Ils peuvent, dans ce cas, intervenir dans le remodelage de la chromatine, former des duplexes avec des séquences d’ADN ou d’ARN, ou encore interagir avec des facteurs d’épissage spécifiques afin d’altérer leur activité. Chez Arabidopsis thaliana, le lncARN appelé ALTERNATIVE SPLICING COMPETITOR (ASCO) interagit avec les facteurs d’épissage NUCLEAR SPECKLE RNA-BINDING (NSRs), menant à une modulation de l’EA au cours du développement racinaire. Dans cette étude, nous avons cherché à caractériser le rôle du complexe ASCO-NSR au sein de la plante. Nous avons démontré que les NSRs interagissent avec de nombreux ARNs pré-messagers en lien avec l’auxine et les réponses de défense. De plus, les NSRs semblent être des acteurs clés dans la mise en place de l’immunité. L’impact de la dérégulation de l’expression d’ASCO au niveau développemental et moléculaire a également été étudié, révélant son implication dans la réponse à la flagelline chez la plante. En outre, ASCO peut interagir avec les composants de la machinerie d’épissage PRP8a et SmD1b. ASCO serait donc capable, comme pour les NSRs, de détourner l’action de PRP8a en empêchant l’interaction avec ses transcrits cibles, modulant ainsi leur épissage. Enfin, nous avons découvert un lien entre ASCO et la perception de la température chez la plante. Ces données suggèrent qu’ASCO pourrait agir comme intégrateur de multiples stress chez Arabidopsis thaliana. Ainsi, l’ensemble de ces travaux suggère de nouveaux rôles biologiques pour les complexes lncARN-facteur d’épissage, décrivant les mécanismes impliqués et leur intégration au cours du développement de la plante.

In recent years, the extensive use of high-throughput technologies led to the discovery of thousands of long non-coding RNAs (lncRNAs) in eukaryotes, questioning their roles. Many of them have already emerged as major regulators of a plethora of key cellular and molecular processes. In particular, lncRNAs were shown to impact the transcriptome content via different mechanisms, including alternative splicing (AS). In order to modulate AS, lncRNAs can either act as chromatin remodelers, form duplexes with DNA or RNA sequences, or interact with specific splicing factors to alter their activity. The plant lncRNA named ALTERNATIVE SPLICING COMPETITOR (ASCO) interacts in vivo with the NUCLEAR SPECKLE RNA-BINDING PROTEINS (NSRs) splicing factors, leading to AS modulation during root development in Arabidopsis thaliana. In this study, we aimed to characterize the role of the ASCO-NSR complex within plant development. We demonstrated that NSRs bind a large subset of pre-messenger RNAs involved in auxin pathway and defense responses. Consistently, NSRs appear to be crucial for the establishment of proper immune responses. Furthermore, the impact of deregulation of ASCO expression was studied at both phenotypical and molecular levels, revealing its involvement in the plant response to flagellin and in the regulation of AS for key defense genes, respectively. Additionally, ASCO was shown to bind to the core spliceosomal proteins PRP8a and SmD1b. As for NSRs, ASCO can hijack PRP8a by altering its binding to pre-mRNA targets. Finally, an unsuspected link between ASCO and temperature acclimation was uncovered, suggesting that this lncRNA can act as a potential integrator of multiple stresses in the plant. Therefore, this work sheds light over new biological roles for lncRNA-splicing factor complexes in plants, describing non-coding RNA-mediated splicing regulatory mechanisms and their integration in plant development and stress responses.