Thèse soutenue

Remodelage des granules ARN en réponse à l’activité neuronale
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Auteur / Autrice : Nadia Formicola
Direction : Florence Besse
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Interactions moléculaires et cellulaires
Date : Soutenance le 10/10/2019
Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
Laboratoire : Institut de biologie Valrose - Institut de Biologie Valrose / IBV
Jury : Président / Présidente : Thomas Lamonerie
Examinateurs / Examinatrices : Thomas Lamonerie, Michael Kiebler, Florence Rage, Emmanuel Perisse, Arnaud Hubstenberger

Résumé

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Une des questions les plus fascinantes – et les plus ouvertes – en neuroscience est de comprendre comment les cellules neuronales contribuent à la formation, le maintien puis le rappel des souvenirs. Des travaux antérieurs ont montré que la formation de la mémoire à long-terme (MLT) requiert la synthèse de novo de protéines, impliquant non seulement la traduction d’ARNs nouvellement transcrits, mais aussi la traduction locale, induite par l’expérience, d’ARNms latents transportés et stockés dans les synapses. En vue de leur transport et du contrôle de leur traduction, les ARNms sont empaquetés avec des protéines de liaison aux ARNs (RBP), qui sont majoritairement des répresseurs de traduction, dans des granules ribonucléoprotéiques (RNP). La manière dont les granules RNP neuronaux sont remodelés en réponse à l’activité neuronale pour lever la répression traductionelle des ARNms est pour l’instant peu claire. En outre, l’impact fonctionnel d’un tel remodelage sur l’établissement de la MLT reste à démontrer in vivo. L’objectif de mon doctorat était 1) d’étudier les mécanismes in vivo qui sous-tendent le remodelage des granules RNP neuronaux ; 2) de tester l’hypothèse que les granules RNP pourraient être impliqués dans les mécanismes de renforcement de la MLT en régulant l’expression génétique. Dans cette optique, j’ai utilisé comme modèle des granules RNP contenant la RBP conservée Imp chez la drosophile. Tout d’abord, j’ai étudié l’impact de l’activité neuronale sur les propriétés des granules RNP Imp, en traitant des explants de cerveau soit avec du KCl, soit avec le neuromodulateur Tyramine. Dans les deux cas, un désassemblage des granules RNP Imp - caractérisé par une dé-granulation à la fois de Imp et d’autres composants – est observé. Le désassemblage des granules RNP est réversible après retrait de la tyramine, et n’a pas été observé dans les neurones hyperpolarisés. Il ne dépend pas strictement du domaine de type prion qui se trouve à l’extrémité carboxy-terminale de Imp, un domaine connu pour être impliqué dans l’homéostasie des granules RNP. De plus, mes données suggèrent que ce désassemblage soit lié à une augmentation de la traduction des ARNms associés, ce qui est cohérent avec un modèle dans lequel le remodelage des granules RNP induit par l’activité des neurones induit une dé-répression de la traduction. Ensuite, j’ai recherché les mécanismes contrôlant le remodelage des granules RNP. Un candidat pour cette régulation était CamkII, une kinase conservée activée par le calcium, et identifiée comme partenaire de Imp dans une analyse d’immunoprécipitation-spectrométrie de masse. Au cours de mon doctorat, j’ai pu valider l’intéraction Imp-CamkII et montrer qu’elle n’est pas médiée par l’ARN, mais dépend de l’activité de CamkII. De plus, j’ai montré qu’inhiber l’activité de CamkII empêche le désassemblage des granules RNP Imp observé lors de l’activation neuronale, suggérant que CamkII pourrait être impliquée dans le remodelage des granules RNP Imp induit par l’activité neuronale. Ces résutats sont particulièrement intéressants dans le contexte de l’établissement de la MLT, car CamkII est depuis longtemps reconnue comme y étant essentielle. Plus encore, nous avons récemment démontré chez la drosophile qu’inactiver la fonction de Imp dans une population de neurones du cerveau central impliquée dans l’apprentissage et la mémoire – les neurones du Mushroom Body – altère radicalement la MLT. En conclusion, mes résultats sont cohérents avec un modèle où le remodelage des granules RNP Imp en réponse à l’activation neuronale dépend de CamkII, et pourrait contribuer à la formation de la MLT in vivo.