112 - L’ARN au cœur des fonctions cellulaires et à la base de maladies humaines

Communications orales 09 h 00 → 12 h 00

L’ARN au cœur des fonctions cellulaires

• Communication orale 09 h 10
  La protéine de liaison poly(A) nucléaire humaine PABPN1 contrôle négativement l'export nucléaire de pré-ARNm partiellement épissés
  Lauren Kwiatek (UdeS - Université de Sherbrooke)

  Les cellules contrôlent l’expression des gènes en équilibrant le taux de synthèse et de dégradation. Outre la transcription, les cellules utilisent différents mécanismes de régulation post-transcriptionnelles pour contrôler l’expression des gènes. Les ARNm subissent ainsi différentes étapes de maturation dont l’ajout d’une coiffe, l’épissage des introns et l’ajout d’une queue poly(A) en 3’ qui est reconnue par la protéine nucléaire PABPN1. La rétention d’intron (RI) est un type d’épissage alternatif dans lequel un ou plusieurs introns restent non épissés dans un transcrit polyadénylé. Le phénomène de RI présente un intérêt croissant dans la recherche actuelle pour les cellules de mammifères. Cependant, par rapport à l’ensemble des mécanismes connus pour contrôler l’épissage des exons, peu de mécanismes de régulation pour la rétention d’intron ont été décrits. Dans cette étude, nous mettons en évidence que PABPN1 contribue à la rétention nucléaire d’ARNm partiellement épissés et que cette fonction est indépendante du complexe PAXT (ciblant les transcrits polyadénylés). De plus, nous montrons que PABPN1 empêche l’export de l’ARNm gag-pol du VIH non épissé en dehors du noyau. Une analyse de données de RNA-seq de cellules Hela déficientes en PABPN1 révèle l’accumulation de transcrits contenant des introns. Nos travaux devraient fournir de nouvelles connaissances sur les cibles ARN et la fonction moléculaire de PABPN1.

• Communication orale 09 h 35
  Caractérisation des éléments 5’-UTR dans la régulation de la traduction chez les vertébrés
  Jean-Denis Beaudoin (UCONN Health)

  La séquence et structure de l’ARN jouent un rôle primordial dans le contrôle de la traduction. L’initiation de la traduction est sensible aux caractéristiques du 5’-UTR des ARNm dont leur longueur et la formation de structures d’ARN stables. Alors que ces caractéristiques sont connues pour affecter la traduction individuellement, une étude en profondeur de leurs activités reste manquante. Ici, nous avons mesuré le pouvoir régulateur de la traduction pour des milliers de régions 5’-UTR chez un vertébré, l’embryon du poisson zèbre. Nous avons développé une nouvelle technique, NaP-TRAP-seq, pour mesurer la traduction en cours d’une librairie composée de plus de 10 000 ARNm rapporteurs, où chacun encode la même protéine taguée, mais où chacun contient une séquence 5’-UTR différente. En parallèle, nous avons cartographié la structure d’ARN de notre librairie en utilisant la technique SHAPE-MaP pour évaluer le rôle des structures d’ARN dans la régulation de la traduction. L’analyse de nos résultats avec l’aide de l’apprentissage automatique nous a permis d’identifier des séquences et des structures d’ARN inhibitrices et activatrices. L’incorporation de nos résultats dans un modèle de forêts d’arbres décisionnels permet d’atteindre un coefficient de corrélation de Pearson de 0.63 entre le niveau de traduction prédit et celui mesuré par NaP-TRAP-seq après une validation croisée. Nous étudions présentement l’activité de ces éléments régulateurs nouveaux dans les cellules humaines.

• Communication orale 10 h 00
  La protéine “La” humaine influence l’expression des gènes en s’associant à la queue poly(A) des ARNm
  Mark Bayfield (York University)

  Les protéines La sont des facteurs très conservées chez les eucaryotes qui influencent la maturation et l’expression des ARNs. Localisé principalement dans le noyau des cellules eucaryotes, leur fonction primaire est d’assister les ARNs produit par l’ARN polymérase III à obtenir une structure fonctionnelle. En plus, les protéines La se localise également au cytoplasme où elles influencent la traduction de plusieurs ARNm d’origine cellulaire ou viral. Les protéines La ont donc un rôle important dans la réponse aux infections virales et dans le développement de plusieurs maladies comme le cancer. Toutefois, les mécanismes par lesquels les protéines La fonctionnent demeurent mal compris. Récemment, notre laboratoire a démontré que la protéine La humaine peut lier directement la queue poly(A) des ARNm cellulaire and influencer ainsi la traduction et l’expression de leurs protéines respectives. Nous spéculons que ce mécanisme représente le mode principal par lequel les protéines La peuvent influencer l’expression des ARNm, représentant ainsi la base moléculaire par lequel la dérégulation des protéines La mène au développements de maladies.

• Communication orale 10 h 45
  Petits ARN non-codants d'origine intronique: biomarqueurs innovants et acteurs de la différenciation musculaire
  Florent Hube (Université de Paris)

  L'épissage, i.e. l’élimination des introns de l’ARN précurseur et leur dégradation rapide est une étape clé de l’expression des gènes eucaryotes. Ses altérations sont une signature pathologique comme dans la dystrophie myotonique de type 1 (DM1). Néanmoins, certains introns échappent à la dégradation et servent de précurseurs de petits ARN régulateurs (sARNnc), dont les ARN nucléolaires (snoARN) qui sont au centre des régulations post-transcriptionnelles. De plus, les introns peuvent être retenus dans l'ARN mature, et leur épissage alors dit alternatif (EA) fonctionne comme un commutateur dynamique pouvant affecter la production de sARNnc. Nous avons développé un RNAseq dédié à l'identification systématique de nouveaux sARNnc, et 68 candidats snoARN, y compris de nouveaux membres de familles déjà connues, viennent enrichir l'annotation du génome humain. Leur validation fonctionnelle comme véritables snoRNA suggère leur présence dans des complexes ribonucléoprotéiques et leur accumulation dans le nucléole. Certains de ces snoARN ont des niveaux accrus dans les cellules musculaires différenciées normales mais sont drastiquement réduits dans la DM1. Nous avons associé leur perte de fonction à des altérations de la différenciation musculaire. De manière remarquable, leur rétablissement dans les cellules DM1 restaure partiellement leur capacité de fusion. Ainsi, les altérations pathologiques d’épissage affectent aussi la biogénèse de sARNnc aux fonctions régulatrices importantes.

• Communication orale 11 h 10
  Régulation de l’épissage alternatif : quand génétique et épigénétique se coordonnent pour contrôler la différenciation des neurones
  Benoit Laurent (UdeS - Université de Sherbrooke)

  L'épissage alternatif (EA) des molécules d'ARN augmente la capacité de codage du génome en créant une diversité protéomique. Dans le cerveau, l’EA joue un rôle crucial dans la régulation de diverses propriétés neuronales. Une altération de l’EA est associée à de nombreuses maladies neurodéveloppementales et neurodégénératives. La régulation de l’EA implique de nombreux mécanismes notamment les changements de structure de la chromatine. Les modifications épigénétiques des histones et de l’ADN ne sont pas distribuées au hasard et peuvent influencer l’EA. Cependant, les mécanismes moléculaires contrôlant l’EA et basés sur la chromatine sont peu connus.

  L'histone déméthylase LSD1/KDM1A est un régulateur épigénétique essentiel pour la survie, la prolifération et la différenciation des neurones. Les fonctions de LSD1 sont liées à son expression mais aussi à son recrutement par des facteurs de transcription (FT) au niveau de loci spécifiques. Par spectrométrie de masse, nous avons identifié GATA3 comme un FT qui interagit fortement avec LSD1 dans les neurones. Le complexe GATA3/LSD1 régule l’EA de gènes-clés impliqués dans la différenciation neuronale en se liant aux séquences répétées dans l’ADN et en modifiant la structure de la chromatine environnante. Nos résultats offrent une meilleure compréhension sur comment les informations génétique et épigénétique sont interprétées pour influencer l'EA et réguler la différenciation des neurones.

• Communication orale 11 h 35
  SMN et la méthylation des arginines: chefs d’orchestres des mécanismes de régulation post-transcriptionels dans le système neuromusculaire
  Jocelyn Côté (Université d’Ottawa)

  L'Amyotrophie Spinale Infantile (ASI) est une maladie autosomique récessive des motoneurones qui est l’une des causes génétiques les plus courantes de mortalité infantile. L’ASI est caractérisée par la dégénérescence et la perte des motoneurones de la moelle épinière due à la perte du gène Survival of motor neurons 1 (Smn1). SMN a pour principale fonction (ou du moins la mieux caractérisée) de promouvoir l’assemblage des protéines Sm avec les U snRNA pour former les particules matures qui sont les composants actifs de la machinerie d’épissage. Le domaine Tudor de SMN peut reconnaître de façon spécifique les motifs méthyle-arginine de nombreuses protéines cellulaires, incluant dans les protéines Sm. Toutefois, nos travaux ont démontré que SMN joue également un rôle important dans l’épissage alternatif, le transport et la stabilité des ARNm, ainsi que dans la traduction, dans les motoneurones. Nous avons aussi exploré le rôle potentiel d’SMN dans les muscles squeletiques. Plus spécifiquement, nous avons découvert une nouvelle interaction fonctionnelle dans les muscles, entre la protéine de liaison à l’ARN, HuR et SMN. Nous avons également déterminé que la méthylase des arginines CARM1 est impliquée dans la régulation de cette nouvelle voie. Finalement, nos résultats suggèrent que les défauts à la jonction neuromusculaires observés dans l’ASI pourraient être expliqués par une dérégulation de ces mécanismes post-transcriptionels dans le muscle.

Dîner 12 h 00 → 13 h 30

Dîner

Communications orales 13 h 30 → 16 h 30

L’ARN dans les pathologies humaines

• Communication orale 13 h 30
  Intégration du séquençage de l’ARN pour l’identification et la priorisation de gènes candidats
  Martine Tetreault (CRCHUM)

  Bien que les maladies rares soient rares individuellement, elles affectent globalement environ 300 millions de personnes dans le monde. On estime qu’il y a plus de 7 000 maladies monogéniques et que plus de la moitié d’entre elles affectent les enfants. L’apparition des techniques de séquençage de nouvelle génération, tel que le séquençage de l’exome, ont contribué à l’identification des causes génétiques pour plusieurs maladies rares. Malgré tout, la caractérisation moléculaire demeure inconnue pour environ 30% des patients. Dans le cas des maladies neuromusculaires, on estime qu’au moins 25% de patients sont sans diagnostique moléculaire. La grande hétérogénéité clinique et génétique ainsi que la nature polymorphique des gènes associés sont grandement responsables. Dans la majorité des cas, les tests génétiques performés (panel de gènes ou exomes) résultent en une liste de variants de signification inconnue qui sont difficilement interprétables. Pour d’autres patients, les limitations de ces approches empêchent l’identification de variants intronique ou affectant l’épissage. Afin de répondre à ces difficultés, l’intégration de d’autres données omics, tel que la transcriptomique, sont nécessaires afin d’identifier la ou les causes génétiques. Le séquençage de l’ARN a le potentiel de contribuer à l’identification et la priorisation de gènes candidats en donnant l’opportunité d’étudier les événements d’épissage alternatif ainsi que l’expression différentielle.

• Communication orale 13 h 55
  Identification de microARN associés avec la grossesse
  Cécilia Légaré (UdeS - Université de Sherbrooke)

  Contexte : Le diabète gestationnel et les troubles hypertensifs de grossesse sont des complications fréquentes de la grossesse. De plus en plus d’études proposent que les microARN (miARN) pourraient être utilisés comme biomarqueur de ces complications. Par contre, il n’existe présentement que peu d’informations sur le microtranscriptome des femmes enceintes. Certains miARN tel que ceux des regroupements C14MC, C19MC et miR-371-3 peuvent cependant varier au cours de la grossesse.

  Objectif : Décrire le microtranscriptome plasmatique au 1^er trimestre de grossesse et le comparer à celui de femmes non-enceintes. Méthodes : Les miARN plasmatiques de 443 femmes enceintes de la cohorte Gen3G et de 15 femmes non-enceintes de la cohorte UNISON ont été quantifiés par séquençage de nouvelle génération. Le progiciel DESeq2 a été utilisé pour identifier les miARN présentant des différences d’abondance entre les femmes enceintes et non-enceintes.

  Résultats : Nous avons identifié 186 miARN (FDR<0.05) dont l’abondance variait entre les femmes enceintes et celles qui ne l’étaient pas. Parmi ceux-ci nous retrouvons certains des miARN des regroupements C14MC, C19MC et miR-371-3. Nos analyses de voies métaboliques suggèrent que ces miARN régulent notamment la synthèse et le métabolisme des acides gras.

  Conclusions : Ces miARN pourraient être impliqués dans la régulation du métabolisme énergétique en grossesse et servir de biomarqueurs des complications de grossesse associées.

• Communication orale 14 h 20
  Le bruit du silence : transcription du génome répétitif dans les gliomes H3K27M à la résolution de cellule unique
  Claudia Kleinman (Université McGill)

  Les gliomes de haut grade sont une cause majeure de décès liés au cancer chez les enfants et les jeunes adultes. L’altération de gènes de la chromatine, ainsi que la dérégulation de l'épigénome qu’elle entraine, est à la base de cette maladie. Une mutation somatique dans les variantes de l'histone 3 (H3K27M) est l’altération la plus fréquente et entraîne à la fois une perte globale de la modification d’histone répressive H3K27me3 et une augmentation globale de la modification activatrice H3K27ac. Ceci mène à une dé-répression générale du génome, dont certains éléments qui sont normalement silencieux : les éléments répétitifs, les retrotransposons et les ARN non codants. L'ampleur de cette dé-répression et ses effets sur la cellule restent encore peu connus.

  Cette présentation porte sur une caractérisation de l'expression des éléments répétitifs et des ARN non codants dans les tumeurs cérébrales pédiatriques à la résolution de cellule unique, ainsi que les réponses cellulaires qu’elle suscite. En combinant le séquençage d'ARN de noyaux uniques (sn) ou de cellules uniques (sc) avec le séquençage snATAC, nous avons identifié des gradients d'expression intratumorales. Ces gradients corrèlent avec signatures des cibles du complexe de méthylation répressif PRC2, ainsi que avec le degré de différentiation des cellules. Nous terminerons avec une discussion sur les réponses déclenchées par les cellules pour atténuer les effets délétères d’une expression dérégulée du génome silencieux.

• Communication orale 15 h 05
  Rôle du complexe FAM172A-AGO2 dans la régulation de l’épissage alternatif co-transcriptionnel et la pathogénèse du syndrome CHARGE
  Nicolas Pilon (UQAM - Université du Québec à Montréal)

  Un criblage génétique chez la souris et des analyses génétiques humaines nous ont récemment permis d’identifier FAM172A comme nouveau gène causatif du syndrome CHARGE, une pathologie multi-organes impliquant un dérèglement des cellules souches de la crête neurale pendant le développement pré-natal. Nos travaux antérieurs ont aussi montré que la protéine FAM172A joue un rôle important à l’interface de la chromatine et du spliceosome afin de réguler l’épissage alternatif co-transcriptionnel, et que le manque de protéine FAM172A peut être compensé par un traitement à la rapamycine. Du point de vue mécanistique, FAM172A semblent réguler l’épissage alternatif via une interaction avec la protéine régulatrice des micro-ARNs AGO2. Les travaux en cours suggèrent que FAM172A est notamment requise pour la translocation d’AGO2 du cytosol (où AGO2 régule le « silencing » post-transcriptionnel) vers le noyau (où AGO2 régule l’épissage alternatif). Les travaux actuels suggèrent également que les fonctions de l’énigmatique FAM172A sont finement régulées par divers mécanismes, incluant la phosphorylation par CK2 et la production de diverses isoformes différenciellement épissées – dont la localisation subcellulaire varie en fonction de stress cellulaires. D’autres aspects de la fonction de FAM172A qui seront discutés lors de cette présentation inclus sa capacité à s’homodimériser ainsi que son activité sérine hydrolase.

• Communication orale 15 h 30
  Régulation de la réponse immunitaire innée: SRSF3 agit comme répresseur de la traduction des ARN messagers de la réponse immunitaire innée
  Jasna Kriz (Université Laval)

  Les microglies sont les principales cellules immunitaires du cerveau. Une fois activées, les microglies peuvent acquérir un large répertoire de profils immunitaires allant de phénotypes pro-inflammatoires aux phénotypes protecteurs. À l'heure actuelle, les mécanismes moléculaires impliqués dans le contrôle des profils immunitaires des microglies restent inconnus. Pour étudier les mécanismes moléculaires associés à l'activation microgliale nous avons créé un modèle–système in vivo permettent l’isolation en parallèle des ARNm et des peptides attachés aux ribosomes. En utilisant cette stratégie, nous avons identifié des signatures d'ARNm et de protéines associées à l'activation microgliale suite à une injection de LPS. Nous avons constaté que les ARNm hautement régulés et associés au polysome ne sont pas traduits, ce qui entraîne deux signatures moléculaires de microglie distinctes et plutôt divergentes: i) une signature d'ARNm immunitaire et pro-inflammatoire hautement spécialisée et ii) une signature protéique plus immunomodulatrice et homéostatique. En tant que mécanisme moléculaire, nous avons découvert une suppression traductionelle sélective, médiée par le 3’UTR des d’ARNm immunitaires hautement exprimés par la protéine de liaison à l'ARN SRSF3. Une meilleure compréhension de l'immunomodulation régulée par SRFS3 pourrait ouvrir de nouvelles voies pour la modulation thérapeutique de la réponse immunitaire innée dans différentes pathologies cérébrales.

• Communication orale 15 h 55
  Le séquençage de cellules individuelles révèle la complexité de la matrice extracellulaire des neurofibromes
  Jean-Philippe Brosseau (UdeS - Université de Sherbrooke)

  La neurofibromatose de type I est un syndrome génétique rare caractérisé par la présence de tumeurs bénignes appelées neurofibromes. Cette appellation reflète les aspects "neuro" pour nerf et "fibrome" pour fibroblaste. La majorité des études sont focalisées sur l'aspect "neuro" puisque les cellules de Schwann sont les cellules d’origine. Par contre, les fibroblastes et la matrice extracellulaire déposée sont peu étudiés bien que le collagène puisse représenter jusqu'à 50% du poids sec d`un neurofibrome.

  Dans le but ultime de découvrir le rôle fonctionnel de la matrice extracellulaire des neurofibromes, nous avons effectué le profilage du transcriptome par séquençage d'ARN de cellules individuelles de neurofibromes cutanés humain. Nous avons découvert que les myofibroblastes pro-fibrotiques classiques sécrétant du collagène de type I sont rares. En revanche, le collagène de type VI, reconnu pour ses propriétés pro-tumorales, est abondant et principalement sécrété par les fibroblastes de neurofibrome. Nous étudions présentement le rôle fonctionnel du collagène de type VI dans les neurofibromes. Indirectement, cette étude a également identifié des marqueurs potentiels spécifiques aux différents types cellulaires du microenvironnement des neurofibromes.