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Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes : Biologie cellulaire, développement (Blanc SVSE 2)
Edition 2010


ImpMir


Fonctions moléculaires et cellulaires du cluster miR-379-miR-410 régulé par l'empreinte génomique parentale

microRNA and empreinte génomique parentale
A travers l’étude d’un modèle murin, notre programme de recherche vise à élucider la(les) fonction(s) biologique(s) de nombreux miARN dont les gènes sont régulés par l’empreinte génomique parentale.

Fonctions biologiques des miARN régulés par l’empreinte génomique parentale
Les microARN (miARN) sont de courtes molécules d’ARN non-codantes capables de réguler négativement l’expression des gènes au niveau post-transcriptionnel. Chez les animaux, les miARN s’apparient de manière imparfaite avec des ARNm, préférentiellement au niveau de leur région 3’ non-traduite, et par des mécanismes divers et encore imparfaitement élucidés, ils inhibent la traduction voire provoque la dégradation de l’ARNm-cible.

Ces dernières années, de nombreuses études ont mis en avant le rôle majeur des miARN dans le contrôle de l’expression des gènes chez les animaux, et ce virtuellement dans tous les processus biologiques qui ont été examinés, notamment en modulant la prolifération cellulaire, l’identité cellulaire et l’apoptose. Il faut néanmoins bien admettre que l’importance physiologique de telles régulations demeurent encore peu comprises, et ce notamment chez les mammifères pour lesquels les études sur les modèles murins génétiquement modifiés restent encore limitées.

Notre programme de recherche porte sur de nombreux miARN atypiques, uniquement retrouvés chez les mammifères placentaires et dont l’expression est régulée par l’empreinte génomique parentale, un mécanisme épigénétique qui conduit à une expression mono-allélique des gènes en fonction de leur origine parentale (seule une des deux copies alléliques est compétente pour la transcription).

Conséquences physiologiques de la perte d’expression du cluster miR-379/miR-410
Notre projet de recherche vise à identifier les fonctions biologiques de nombreux miARN - le cluster miR-379/miR-410 - par une approche génétique dite «de perte de fonction». En d’autres termes, nous étudions chez des souris génétiquement modifiées les conséquences moléculaires, cellulaires et physiologiques de l’absence de l’expression du cluster miR-379/miR-410. Pour cela, les gènes des miARN ont été retirés sélectivement du génome par des techniques de recombinaison homologue via le système Cre-LoxP.

Résultats

Nos données non publiées indiquent que le cluster miR-379/miR-410 joue un rôle important dans la survie en période périnatale, notamment en contrôlant l’adaptation métabolique à la vie extra-utérine.

Perspectives

De manière inattendue, nous montrons que des miARN relativement peu conservés à travers l’évolution - présents uniquement chez les mammifères placentaires - jouent un rôle majeur dans la survie néonatale. Nous proposons que l’apparition récente de ce cluster a contribué à l’évolution des mammifères, notamment en facilitation l’adaptation métabolique aux conditions extra-utérines.

Productions scientifiques et brevets

1- Labialle, S., and Cavaillé, J. (2011). Do repeated arrays of regulatory small-RNA genes elicit genomic imprinting? BioEssays 33, 565-573.
2- Girardot M, Cavaillé J and Feil R (2012). Small regulatory RNAs controlled by genomic imprinting and their contribution to human disease. Epigenetics. 2012 Dec 1;7(12):1341-8.
3- Labialle et al (2013) soumis pour publication.

Partenaires

LBME - CNRS UMR 5099 CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE MIDI-PYRENEES

Aide de l'ANR 361 407 euros
Début et durée du projet scientifique - 36 mois

Résumé de soumission

Notre programme de recherche est à la croisée de deux thématiques en plein essor, d’une part le monde des petits ARN non-codants régulateurs (les microARN) et d’autre part le contrôle épigénétique de l’expression des gènes (l’empreinte génomique parentale).

L'empreinte génomique parentale est une régulation épigénétique fascinante qui défie les lois mendéliennes de l’hérédité puisqu’elle conduit à l’expression mono-allélique des gènes et ce de manière strictement dictée par l’origine parentale du chromosome qui porte les allèles parentaux. Par exemple, pour un locus génique donné seul l’allèle maternel est transcriptionnellement actif, alors que l’allèle paternel, qui peut-être être génétiquement identique, demeure silencieux (le contraire peut aussi être vrai pour un autre locus génique). Observé principalement chez les mammifères placentaires, les euthériens, les gènes régulés par l’empreinte génomique parental (on en connaît ~ 80) contrôlent la croissance embryonnaire et placentaire, et sont aussi impliqués dans des processus cognitifs chez l’adulte. L’importance fonctionnelle de tels gènes n’est plus à démontrer puisque des dérégulations de leur expression induisent de graves désordres du développement, du comportement et/ou de la prolifération cellulaire, par exemple des cancers.

Les microARN sont des petits ARN noncodant régulateurs qui agissent principalement au niveau post-transcriptionnel en s’appariant de manière imparfaite avec les régions 3’-UTR des ARNm et en promouvant leur mise en silence: soit par dégradation de l’ARN-cible, soit en inhibant leur traduction. Par leur capacité à s’apparier avec de nombreux ARNm, de nombreux travaux suggèrent que les microARN œuvrent dans de multiples réseaux de régulation impliqués dans une vaste gamme de processus biologiques, aussi bien au cours du développement qu’à l’âge adulte, tels que le contrôle de la prolifération et de la différenciation cellulaire, l’apoptose, le contrôle spatio-temporel de programmes géniques….Néanmoins, il faut bien admettre que l’importance physiologique des régulations orchestrées par les microARN, particulièrement chez les mammifères, demeurent peu documentées dans des systèmes biologiques pertinents (un nombre limité de souris KO a été reporté à ce jour).

Nos observations les plus récentes montrent qu’une proportion inattendue de gènes de microARN (20 et 25% respectivement chez l’homme et la souris), est associée avec des domaines chromosomiques régis par l’empreinte génomique, laissant entendre un lien fonctionnel et/ou évolutif entre la biologie des microRNA et le rôle des gènes imprimés. Notre programme de recherche multidisciplinaire concerne un grand nombre de microARN (~40-50 microARN, soit 10% des microARN connus chez la souris) dont les gènes, exprimés uniquement à partir du chromosome maternel, sont regroupés au sein du locus Dlk1-Dio3: c’est le cluster miR-379-miR-410 dont l’expression, à l’âge adulte, est restreinte au cerveau (dans les neurones). De manière intéressante, les données de la littérature supportent un rôle de ce cluster dans la dendritogénèse et la plasticité synaptique.

Notre projet multidisciplinaire s’articule autour de l’étude d’un modèle murin KO original dont la totalité du cluster a été retirée par recombinaison homologue via le système Cre-Lox. Un tel projet représente donc une opportunité unique pour appréhender pleinement la fonction biologique des microARN chez les mammifères et par la même décrypter le mode d’action des microARN ainsi que les réseaux de régulation géniques sous-jacents, aussi bien au niveau du transcriptome que du protéome. Bien que de nature résolument fondamentale, il va sans dire qu’un tel projet devrait aussi avoir des retombées dans le domaine biomédical, notamment dans le domaine des maladies du cerveau et aussi vraisemblablement dans certains cancers.

 

Programme ANR : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes : Biologie cellulaire, développement (Blanc SVSE 2) 2010

Référence projet : ANR-10-BLAN-1217

Coordinateur du projet :
Monsieur jérôme cavaillé (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE MIDI-PYRENEES)
cavaille@nullibcg.biotoul.fr

 

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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.