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

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.

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.

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.

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.

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.

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.