Régulations traductionnelles au cours de l'érythropoïèse normale ou pathologique
Translational regulations during normal or pathological erythropoiesis
par Ismaël BOUSSAID sous la direction de Michaëla FONTENAY
Thèse de doctorat en Hématologie
ED 561 Hématologie, oncogenèse et biothérapies

Soutenue le vendredi 09 octobre 2020 à Université de Paris (2019-....)

Sujets
  • ARN
  • Codon
  • Régions non traduites
  • Ribosomes
Un embargo est demandé par le doctorant jusqu'au 09 octobre 2022
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Mots clés
UTR
Resumé
La traduction est le processus qui assure la synthèse protéique indispensable à la croissance et la prolifération cellulaire. Le ribosome est l'acteur principal de ce processus. Les ribosomopathies telles que l'anémie de Blackfan-Diamond et le syndrome myélodysplasique 5q- sont associées à une mutation ou une délétion d'un gène codant une protéine ribosomique. Ces deux pathologies aboutissent à une anémie hypoplasique. Pour comprendre le tropisme érythroïde des ribosomopathies, nous avons étudié les régulations de la traduction en cas d'altération de la biogenèse des ribosomes et mis en évidence l'importance de certaines caractéristiques des transcrits au cours des ribosomopathies et au cours de l'érythropoïèse humaine normale. Nous avons montré qu'il existe une diminution d'expression de la protéine GATA1 par coloration immunohistochimique de biopsie ostéo-médullaire de patients 5q-. Le transcrit GATA1 n'étant pas diminué nous avons identifié une régulation post-transcriptionnelle de GATA1. Deux modèles mimant le syndrome 5q- ont été développés dans les lignées cellulaires UT-7/EPO et K562. La diminution d'expression du gène codant la protéine ribosomique RPS14 par stratégie shARN conduit à une réduction de moitié¿ du contenu cellulaire en ribosomes. Ces nouvelles conditions cellulaires entraînent une traduction sélective au détriment du facteur de transcription érythroïde majeur GATA1. Nous avons réalisé une analyse « omique » de la traduction afin de déterminer d'éventuelles caractéristiques de séquence ou de structure présentes au niveau des régions 5'UTR, CDS ou 3'UTR impliquées dans les dérégulations observées. Ainsi, nous montrons que la longueur des séquences, la composition en codons dit optimaux, la structuration des séquences en 3'UTR mais aussi de manière moindre en 5'UTR sont les caractéristiques majeures pour expliquer les modifications traductionnelles observées en condition shRPS14. Plus généralement nous avons étendu ces analyses à des données issues de modèles mimant l'anémie de Blackfan-Diamond via des shRPS19 et shRPL5. Ces analyses confirment les différentes caractéristiques impliquées dans la régulation de la traduction en condition de concentration cellulaire limitée en ribosome. Nous avons ensuite validé par approche fonctionnelle l'impact sur la traduction des différentes caractéristiques en 5'UTR, 3'UTR et au niveau de la séquence codante. De plus, une analyse intégrée du transcriptome et du protéome des cellules UT-7/EPO shRPS14 confirme que les régulations post-transcriptionnelles sont directement liées à ces critères de sélectivité de traduction. Par ailleurs, nous avons étudié le caractère dynamique de la traduction au cours de l'érythropoïèse normale. Les caractéristiques des transcrits dont la traduction est limitée en condition shRPS14, shRPS19 ou encore shRPL5 sont les mêmes que celles des transcrits dont la traduction augmente au cours de l'érythropoïèse normale. Nous montrons que les protéines les plus abondantes dans les stades érythroïdes matures sont issues de transcrits court, dont la séquence comporte un taux élevé de codons optimaux. Ces résultats indiquent que les transcrits codant pour les protéines qui s'accumulent au cours de l'érythropoïèse possèdent des caractéristiques optimales pour la traduction en conditions physiologiques, mais qui s'avèrent délétères en condition de disponibilité limitée en ribosomes. Ces observations nous ont permis d'émettre plusieurs hypothèses mécanistiques. Ces dernières pourraient impliquer le système de recyclage-réinitiation du ribosome, des voies de signalisation impliquées dans la réponse intégrée au stress, des systèmes de régulation non canonique de la traduction ou encore l'altération de la régulation traductionnelle par les miARN. Ces mécanismes ne sont pas mutuellement exclusifs.