107 - L’ARN, de la molécule aux maladies humaines

L’ARN et le cancer

• Communication orale 09 h 10
  Contrôle de la prolifération cellulaire par la protéine Staufen1
  Luc Desgroseillers (UdeM - Université de Montréal)

  Le but du laboratoire est de comprendre les mécanismes qui influencent la prolifération cellulaire et comment ceux-ci, lorsque dérégulés, peuvent mener au cancer. Nous étudions le rôle de la protéine Staufen1, une protéine qui lie des ARNm et qui contrôle leur localisation, leur traduction et leur stabilité. Nous avons montré récemment que cette protéine interagit avec des régulateurs du cycle cellulaire et module la prolifération des cellules cancéreuses. L’importance de Staufen1 tient au fait que son expression est réduite en mitose suite à son interaction avec un régulateur du cycle cellulaire. De plus, l’expression endogène de Staufen1 est requise dans les cellules normales mais dispensable dans les cellules tumorales. A l’inverse, la surexpression de Staufen1 dans les cellules tumorales interfère avec la prolifération cellulaire, phénomène qui n’est pas observable dans les cellules normales. Nous avons subséquemment mis en évidence que la phosphorylation de la sérine 20 était nécessaire pour cette fonction. Nous proposons que la phosphorylation de la sérine 20 de Staufen1 modifie son affinité pour un cofacteur important dans le contrôle de la prolifération. Notre recherche permettra la découverte de nouvelles voies de signalisation de la prolifération cellulaire et la mise en évidence d’interactions critiques qui pourraient mener à la découverte de nouvelles drogues dans le traitement du cancer.

• Communication orale 09 h 40
  La région 5’ non-traduite de l’ARN comme plateforme de régulation : le cas du riborégulateur mgtA
  Mélanie Geffroy (UdeS - Université de Sherbrooke), Daniel Lafontaine (UdeS - Université de Sherbrooke)

  Les régions non traduites des ARNm contiennent des éléments essentiels à l’expression génique et à la régulation, que ce soit en cis ou en trans. Chez les bactéries, cette région peut contrôler l’expression du gène en aval au niveau de la transcription, de la stabilité de l’ARNm et/ou de la traduction. Les riborégulateurs sont des éléments d’ARN présents dans le 5’ de certains gènes bactériens et ont la capacité de changer de conformation suite à la liaison d’un ligand, permettant la régulation du gène en aval. Un autre exemple de régulation par la région 5’ est la présence de peptides leaders (uORF chez les eucaryotes) dont la traduction influence l’expression du gène localisé en aval.
  Le riborégulateur mgtA, découvert chez Salmonella enterica, a pour ligand le magnésium (Mg2+) et régule l’expression d’un transporteur de cet ion. La particularité de ce riborégulateur est la présence d’un cadre de lecture dans la région capable de changer de conformation. Nos résultats montrent que le riborégulateur contrôle la traduction du peptide leader, ce qui est central pour le contrôle l’expression de mgtA. Nous discuterons du mécanisme potentiel de régulation du riborégulateur et de son implication au niveau de la régulation du magnésium chez Escherichia coli.

• Communication orale 10 h 10
  Le programme de sénescence cible la biogenèse de ribosomes
  Gerardo Ferbeyre (UdeM - Université de Montréal), Frédéric Lessard (Université de Montréal)

  La sénescence cellulaire est un programme de suppression tumorale caractérisé par un arrêt stable du cycle cellulaire. Nous avons découvert que la sénescence induite par une variété de stimuli, à la fois en culture cellulaire qu’in vivo, implique une diminution de la biogénèse des ribosomes et l’accumulation d’ARN ribosomiques et de protéines ribosomales. Ces défauts ont été associés à une réduction de plusieurs facteurs impliqués dans la biogénèse des ribosomes. La déplétion de ces mêmes facteurs est suffisante pour induire la sénescence et l’activation des voies de suppression tumorale de p53 et de RB. Cependant, une analyse génétique a révélé que la voie de RB était plus fortement impliquée dans la réponse de la sénescence induite par les défauts de ribogénèse. Nous montrons qu’une protéine ribosomale, RPS14, se lie et inhibe la kinase CDK4 dans les cellules sénescentes pour ainsi induire une accumulation de RB hypophosphorylé, l’arrêt du cycle cellulaire et la sénescence. De plus, la surexpression de RPS14 induit la sénescence d’une façon RB dépendante sans affecter la stabilité ou l’activation de p53. Nous montrons ainsi un nouveau mécanisme de maintien de l’arrêt du cycle cellulaire et de la sénescence qui est pertinent pour le traitement du cancer.

ARN et régulation post-transcriptionnelle

• Communication orale 11 h 00
  DDX3 régule la traduction de l’ARNm ATF4 durant le stress du réticulum endoplasmique
  Rachid Mazroui (Université Laval)

  To survive stress, cells need to activate pro-survival pathways that involve a tight reprogramming of gene expression towards functions that protect cells against stress-induced damage. ATF4 is a master stress-induced transcription factor that orchestrates gene expression during various types of stress. Stress-induced ATF4 expression occurs at the translational level involving the activity of the phosphorylated (P) translation initiation factor eIF2α. While it is well established that PeIF2α drives ATF4 expression through a specialised mode of translation re-initiation, factors (e.g. RNA-binding proteins) involved in PeIF2α-mediated ATF4 translation remain unknown. Here we identified the RNA-binding protein named DDX3 as a promotor of ATF4 expression in cancer cells treated with sorafenib, an endoplasmic reticulum stress inducer used as a chemotherapeutic. Depletion experiments showed that DDX3 drives ATF4 expression independently of eIF2α phosphorylation. Luciferase and polyribosomes translational assays showed that DDX3 drives sorafenib-induced ATF4 mRNA expression at the translational level. DDX3-mediated ATF4 expression is relevant since its depletion prevented cancer cells survival. Finally, protein-interaction assays identified DDX3 as a component of the translation initiation complex eIF4F, which we found to be required for sorafenib-induced ATF4 expression. This study thus showed that PeIF2α-mediated ATF4 mRNA translation requires DDX3 as a part of the eIF4F complex.

• Communication orale 11 h 30
  Approches systématiques pour étudier la localisation intracellulaire des ARN et des protéines qui les lient
  Eric Lécuyer (Institut de recherches cliniques de Montréal (IRCM))

  Notre laboratoire cherche à comprendre les fonctions biologiques et mécanismes de régulation de la localisation intracellulaire des ARN. Nos projets visent à élucider les fonctions normales du trafic d'ARN dans le maintien de la stabilité du génome et de la polarité cellulaire, et comment la perturbation de ces voies peut contribuer à l'étiologie de maladies telles que le cancer et les troubles neuromusculaires. Pour ce travail, nous combinons la polyvalence de la génétique de la Drosophile avec l'imagerie moléculaire à haut débit et les approches de génomique fonctionnelle. Au cours de cette présentation, je fournirai une mise à jour de nos efforts pour :

  - définir les propriétés globales de distribution intra-cellulaire des transcriptomes humain et de mouche par une approche de fractionnement cellulaire biochimique combiné au séquençage haut débit des ARN;

  - cartographier systématiquement les propriétés de distribution cytotopique des protéines de liaison à l'ARN humaines.

Dîner

L’ARN et les maladies musculaires

• Communication orale 13 h 30
  ARN non codants et maladie musculaire
  Pascal Chartrand (UdeM - Université de Montréal)

  La dystrophie myotonique, la forme la plus répandue de dystrophie musculaire, est caractérisée par une perte musculaire progressive, une myotonie, de l’arythmie cardiaque et des problèmes respiratoires. La dystrophie myotonique de type 1 (DM1) est causée par une expansion de triplets CTG dans la région 3’UTR du gène DMPK. L’accumulation de triplets CUG dans l’ARNm DMPK (DMPK-CUGn) résulte en une rétention nucléaire de ce transcrit et son agrégation sous forme de foci. L’hypothèse d’un ARNm DMPK-CUGn toxique suggère que ces foci d’ARN nucléaires séquestrent des protéines essentielles et affectent leurs fonctions cellulaires. Une de ces protéines est le facteur d’épissage Mbnl1, qui s’accumule dans les foci d’ARNm DMPK-CUGn, ce qui résulte en un défaut d’épissage alternatif de plusieurs ARNm régulés par Mbnl1 chez les patients DM1.

  Cependant, plusieurs études suggèrent la présence d’autres mécanismes que la dérégulation de l’épissage des ARNm dans la pathogénèse de la DM1. Notre laboratoire étudie le rôle des ARN non-codants dans la pathogénèse de la DM1. Nous présenterons nos travaux sur un cluster de microARN surexprimés dans les muscles squelettiques de patients DM1 et de souris modèle de la DM1. Ce cluster, qui joue un rôle important dans la myogénèse, est contrôlé par un long ARN non-codant, dont l’expression et l’épissage sont dérégulés dans la DM1. Nous présenterons aussi nos travaux sur l’étude d’inhibiteurs pharmacologiques ciblant l’expression de l’ARNm DMPK mutant.

• Communication orale 14 h 00
  Implications de Staufen1 dans les maladies neuromusculaires
  Bernard Jasmin (Université d’Ottawa)

  Nos études portant sur le rôle de Staufen1 dans le muscle squelettique ont montré que Staufen1 s'accumule à la jonction neuromusculaire, où son expression varie selon l'état d'innervation (Bélanger et al., 2003). Nos travaux plus récents ont révélé que l'expression de Staufen1 est nettement augmentée dans les échantillons musculaires de patients souffrant de dystrophie myotonique de type 1 (DM1), et dans des modèles de souris DM1, et que Staufen1 régule l'épissage des pré-ARNm du récepteur de l'insuline et du canal chlore (Ravel-Chapuis et al., 2012). Des analyses RT-PCR à haut débit sur myoblastes DM1 humains ont en outre montré que Staufen1 a un large impact sur plusieurs évènements d'épissage alternatifs (Bondy-Chorney et al., 2016). De plus, nous avons observé que les niveaux de Staufen1 diminuent au cours du développement musculaire et que l'expression soutenue de Staufen1 affecte négativement la différenciation myogénique en contrôlant la traduction de c-myc (Ravel-Chapuis et al., 2014), un processus que nous observons aussi dans les rhabdomyosarcomes (Crawford et al., 2017). Enfin, nous avons observé que Staufen1 est recruté dans les granules de stress dans des myoblastes contrôles. En revanche, les myoblastes DM1 forment de tels granules moins efficacement (Ravel-Chapuis et al., 2016). Collectivement, nos résultats montrent que Staufen1 est un nouveau régulateur de l'épissage qui assume de multiples fonctions additionnelles dans le muscle squelettique sain et malade.

• Communication orale 14 h 30
  L’effet de TDP-43 sur l’épissage alternatif et l’agrégation d’hnRNP A1 dans la sclérose latérale amyotrophique
  Jade-Emmanuelle Deshaies Deshaies (UdeM - Université de Montréal), Christine Vande Velde (Centre de recherche CHUM)

  Très peu est connu sur la manière dont les protéines liant l'ARN coordonnent le destin de l’ARN lié. Plusieurs protéines de liaison à l’ARN dont TDP-43 et hnRNP A1 sont mutées dans des cas familiaux de sclérose latérale amyotrophique (SLA) et on les retrouve dans des inclusions cytoplasmiques. Notre hypothèse est que la mauvaise localisation de TDP-43 perturbe ses fonctions nucléaires. Nous rapportons que TDP-43 lie l’ARNm d’ hnRNP A1 et module l’épissage de l’ARN pré-messager. La diminution nucléaire de TDP-43 entraîne une augmentation dans l’inclusion de l’exon 7B et a pour conséquence un niveau protéique plus élevé de l’isoforme le plus long appelé hnRNP A1B. L’exon supplémentaire code 52 acides aminés qui allongent le domaine riche en glycine. Nous avons démontré que l’allongement du domaine confère une plus grande propension à la fibrillisation et entraîne l’agrégation des protéines. On sait peu de choses sur la signification biologique de la protéine hnRNP A1B qui est de faible abondance. Nos données indiquent que l’expression de cet isoforme diminue la survie cellulaire. Enfin, nous avons observé une accumulation d’hnRNP A1B dans des cas de SLA chez l’homme avec une pathologie TDP-43 documentée. Nous proposons que la perte nucléaire de TDP-43 contribue à la vulnérabilité neuronale par des modifications dans l’épissage alternatif d’hnRNP A1 et de ses fonctions. Ce lien entre hnRNP A1 et TDP-43 démontre un nouveau mécanisme moléculaire dans la pathogenèse de la SLA.

miARN et maladies humaines

• Communication orale 15 h 20
  Riboprotéomique de précurseurs de miARN par la méthode de purification ARiBo et la spectrométrie de masse quantitative
  Genevieve Di Tomasso (UdeM - Université de Montréal), Pascale Legault (UdeM - Université de Montréal), Lisa Miller jenkins (National Cancer Institute, Bethesda)

  Il y a déjà quelques années, nous avons développé la méthode ARiBo pour la purification par affinité d’ARN produits in vitro et avons démontré que cette nouvelle méthode permet la purification rapide d’ARN sous forme native avec de bons niveaux de rendement et de pureté. Depuis, la méthode ARiBo a été optimisée pour capturer des protéines d’un extrait cellulaire qui lient un ARN cible. Pour ces expériences de pull-down d’ARN, les tige-boucles présentes dans les formes immatures des microARN (miARN) de la famille let-7 (let-7-a-1 et let-7g) ont été utilisées comme ARN cible. La méthode de pull-down ARiBo a été optimisée pour produire à la fois de bons rendements de purification et très peu de contaminants provenant de la liaison non-spécifique de protéines. L’analyse par spectrométrie de masse quantitative a permis l’identification des protéines qui s’associent de façon spécifique à ces tige-boucles. Plusieurs protéines déjà connues pour s’associer aux formes immatures des miARN let-7 ont été identifiées, mais avec une meilleure couverture comparativement aux études précédentes. De plus, plusieurs nouvelles protéines ont été identifiées et, de ce fait, nos travaux contribuent à mieux définir l’interactome protéique des tige-boucles des miARN let-7. Bref, en combinant la méthode de purification ARiBo and avec la spectrométrie de masse quantitative, nous avons conçus une approche protéomique efficace qui permet d’identifier des protéines associées à un ARN cible.

• Communication orale 15 h 50
  Biogenèse oncogénique du polycistron de microARNs miR-17-92
  Thomas Duchaine (Université McGill)

  Les voies ARNi initiées par l'ARN double brin ont récemment émergé comme des acteurs majeurs dans les processus oncogéniques allant de la tumorigenèse, à l'angiogenèse, à la progression de la tumeur et à une résistance au traitement. Ces mécanismes de régulation des gènes, tels ceux gouvernés par les microARNs, sont si importants qu'ils sont souvent modifiés, amplifiés, ou supprimés sous les pressions sélectives qui prévalent au sein des tumeurs.

  Nos résultats indiquent que la biogenèse du polycistron de microARNs miR-17-92, un locus proto-oncogénique, est profondément altérée lors de son amplification dans des lymphomes et dans certains sous-types de cancer de poumon. Un examen approfondi des évènements qui gouvernent sa maturation révèle que l’accumulation de son transcrit primaire et d’autres intermédiaires immatures provoque une saturation du complexe Microprocesseur (Drosha/DGCR8 et co-facteurs). À son tour, cette saturation résulte en l’inhibition de la biogenèse et de la fonction de microARNs suppresseurs de tumeur.

  Nos travaux illustrent l’importance des défauts de biogenèse des microARNs dans la réorganisation des réseaux de régulation des gènes dans le cancer.

• Communication orale 16 h 20
  Les microARN pour le diagnostic et la thérapie de la dégénérescence maculaire liée à l’âge
  Vincent De Guire (Hôpital Maisonneuve-Rosemont)

  La médecine a été marquée dans les dernières années par l’arrivée d’une nouvelle classe de molécules. Les microARN (miARN), petits ARN d’une vingtaine de nucléotides, ont démontré leur potentiel dans tous les contextes cliniques inimaginables. Puisqu’un miARN a la capacité d’inhiber simultanément la traduction de centaines de gènes différents, il n’est pas étonnant que leur dérégulation soit impliquée dans la majorité des maladies humaines. Détectables par centaines dans les liquides biologiques tels que le sang et l’urine en plus des biopsies, leur étonnante stabilité fait d’eux des marqueurs de choix pour nos laboratoires. Nous sommes intéressés par le potentiel diagnostique et thérapeutique des miARN dans le contexte de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA). La DMLA est la première cause de cécité dans les pays développés chez la population de 50 ans et plus. Nous avons identifié un profil d’expression spécifique de miARN dans le vitré et le sang de ces patients. Basé sur cette signature, nous avons ciblé ces petits ARN dans des modèles murins afin de diminuer la néovascularisation, processus au cœur de la maladie. Finalement, nous avons investigué l’impact des polymorphismes nucléotidiques spécifiques à la DMLA sur les réseaux de régulation impliquant les miARN.