Impact systémique des petits ARN régulateurs

  • Les microARN (« miARN ») sont de petits régulateurs post-transcriptionnels. La fonction de ces petits ARN chez les Animaux a été bien caractérisée au niveau moléculaire, mais leur rôle est moins bien connu à l'échelle macroscopique : comment les miARN pourraient-ils avoir une fonction biologique, s'ils répriment la plupart de leurs cibles d'un facteur inférieur à 2 (alors que les fluctuations d'expression des gènes entre individus excèdent typiquement un facteur 2, et qu'elles sont tamponnées par les mécanismes d'homéostasie) ?
    D'après le dogme actuel, chaque miARN régule des dizaines ou des centaines de cibles, mais plusieurs observations suggèrent que les miARN ont un impact beaucoup plus modeste sur la biologie animale. Nos travaux récents suggèrent également qu'à la fois les méthodes expérimentales et bio-informatiques pour l'identification des cibles de miARN sont lourdement contaminées par des faux positifs : ces faux positifs peuvent être réellement réprimés par les miARN à l'échelle moléculaire, mais une répression aussi faible ne parvient pas à déclencher un phénotype macroscopique pour la plupart des gènes.
    Notre travail suggère donc que le rôle biologique des miARN a été largement surestimé. Nous explorons à présent les conséquences pratiques de ce nouveau cadre théorique, en mesurant la contribution d'interactions individuelles entre miARN et cibles, sur des phénotypes globaux in vivo.
    Plus généralement, nous proposons une nouvelle vision de la régulation des gènes : une cible régulatrice n'est pas simplement un gène qui est affecté par une voie régulatrice ; c'est un gène qui est affecté suffisamment par la voie régulatrice – l'amplitude de la régulation mesurée doit être confrontée à la robustesse des systèmes biologiques face aux fluctuations.

    figure 3 fr

    A ce jour, notre recherche est financée par :

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    Membres

    Isabelle Busseau
    Busseau Isabelle
    Hervé Seitz
    Seitz Hervé
    Sophie Mockly
    Mockly Sophie

    Publications

    Applying 'omics technologies in chemicals risk assessment: Report of an ECETOC workshop.

    Buesen R, Chorley BN, da Silva Lima B, Daston G, Deferme L, Ebbels T, Gant TW, Goetz A, Greally J, Gribaldo L, Hackermüller J, Hubesch B, Jennen D, Johnson K, Kanno J, Kauffmann HM, Laffont M, McMullen P, Meehan R, Pemberton M, Perdichizzi S, Piersma AH, Sauer UG, Schmidt K, Seitz H, Sumida K, Tollefsen KE, Tong W, Tralau T, van Ravenzwaay B, Weber RJM, Worth A, Yauk C, Poole A

    2017 - Regul Toxicol Pharmacol, 91 Suppl 1:S3-S13

    Demander l'article complet28958911

    microRNA target prediction programs predict many false positives

    Pinzon, N., Li, B., Martinez, L., Sergeeva, A., Presumey, J., Apparailly, F., Seitz, H

    2017 - Genome Res, 27, 2, 234-245

    Demander l'article complet28148562

    The gastrula transition reorganizes replication origin selection in Caenorhabditis elegans

    Rodríguez-Martínez, M., Pinzón, N., Ghommidh, C., Beyne, E., Seitz, H., Cayrou, C., Méchali, M.

    2017 - Nature Structural & Molecular Biology, 24(3):290-299

    Demander l'article complet28112731

    Issues in current microRNA target identification methods

    Seitz H

    2017 - RNA Biol, 1-4

    Demander l'article complet28430005
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    Publications de l'équipe

  • Mesurer la contribution d’interactions individuelles entre miARN et cible sur un phénotype in vivo

    Le miARN bantam a été découvert par un crible génétique chez la Drosophile : les homozygotes mutants meurent au stade pupal précoce, les hétérozygotes sont plus petits que les sauvages, et les mouches surexprimant bantam sont plus grosses que les sauvages ; les hypomorphes sont partiellement stériles femelles (Hipfner et al., 2002). La première cible proposée pour bantam a été le gène proapoptotique hid, dont la 3´ UTR contient plusieurs sites de complémentarité à la graine de bantam (Brennecke et al., 2003). De nombreuses autres cibles ont été proposées (les programmes de prédiction de cibles prédisent ≈ 70 cibles avec des sites de complémentarité conservée à bantam), certaines d’entre elles sont réprimées par bantam de manière mesurable au niveau de l’abondance de la protéine ou de l’ARNm, mais aucune validation in vivo rigoureuse de l’implication d’une cible dans le phénotype de croissance, de létalité ou de stérilité n’a encore été apportée. Par exemple, la régulation du gène enabled par bantam est très claire d’après des expériences de gène-rapporteur (Becam et al., 2011), mais l’ablation génétique des sites de reconnaissance de bantam sur le gène endogène enabled ne semble pas perturber le patron d’expression d’enabled ou déclencher un phénotype particulier (Bassett et al., 2014).

    Nous nous concentrerons donc sur une stratégie purement in vivo pour mesurer la contribution de cibles individuelles au phénotype bantam. Par édition du génome, nous avons préparé des mouches mutantes dont la graine de bantam a été mutée en un autre hexamère. Nous sommes actuellement en train de préparer des mouches mutantes où les sites de reconnaissance de bantam dans le gène hid ont été mutées de manière compensatoire, afin d’isoler la contribution de l’interaction bantam/hid au phénotype global contrôlé par bantam (de façon similaire à la stratégie décrite par Ecsedi et al., 2015).

    figure 1
    En mutant le miARN bantam in vivo, nous pouvons vérifier les phénotypes macroscopiques contrôlés par ce miARN. En mutant ses sites de reconnaissance sur une cible individuelle, nous pouvons évaluer la contribution de cette interaction particulière au phénotype global. En combinant les deux mutations compensatoires dans la même mouche, nous pouvons confirmer l’importance de cette interaction sur le phénotype in vivo.

    Identifier les cibles de miR-34 qui contrôlent la prolifération cellulaire chez les Mammifères

    La famille de miARN miR-34 suscite un très grand intérêt depuis qu’il a été proposé qu’elle contrôlait la prolifération cellulaire à la fois chez l’Homme et la Souris (He et al., 2007). De nombreuses cibles ont été proposées pour expliquer le contrôle de la prolifération par miR-34, sur la base d’expériences ex vivo, mais les preuves in vivo manquent toujours (Concepcion et al., 2012).

    En utilisant un crible à haut débit, nous allons muter chaque site de fixation-candidat de miR-34 et mesurer l’effet de cette mutation sur la prolifération des cellules de Mammifères. Notre but consistera à identifier les cibles directes et indirectes de miR-34 qui affectent le plus fortement la prolifération cellulaire, et d’apporter une mesure précise de leur contribution à ce phénotype.

    figure 2
    En utilisant un crible à haut débit, nous identifierons les interactions individuelles miR-34/cible qui exercent le plus fort effet sur la prolifération cellulaire. Les mécanismes d’amplification et d’atténuation dans les réseaux régulateurs en aval seront identifiés par la mesure des perturbations d’expression des cibles indirectes.
  • Parcours

    2017 : évaluation à 5 ans par l’IGH, équipe « séniorisée », permanente
    2011-2016 : Chef de groupe junior à l’IGH
    2009 : HDR à l’université de Toulouse III Paul Sabatier
    2005-2009 : Postdoctorat au laboratoire du Prof. Phillip Zamore, University of Massachusetts Medical School, Worcester (MA, USA)
    2001-2004 : Doctorat au laboratoire du Dr. Jérôme Cavaillé (LBME, CNRS et université Toulouse III Paul Sabatier)
    1997-2001 : Élève à l’École normale supérieure (rue d’Ulm, Paris)

    Financements de l’équipe

    2012-2016 : ATIP-Avenir (CNRS et Inserm, co-sponsorisée par Sanofi)
    2010-2012 : CDA (Human Frontier Science Program)

    Marqueurs d’expertise

    Rapporteurs pour des journaux scientifiques dans les domaines de l’ARN, de la bio-informatique, de la génomique et de la génétique moléculaire (Current Biology, EMBO Reports, Genome Research, Nucleic Acids Research, RNA Biology, ...). Rapporteur pour des agences de financement nationales et internationales (ERC, SNF, HFSP, ANR, …).
    Membre de la « Governance leadership team » du Cefic Long-range research initiative. Correction et rédaction de notes pour le Bulletin de veille scientifique de l’ANSES.