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Contrôle spatio-moléculaire de l'expression des gènes par les hélicases à ARN DDX5 and DDX17 - Cyril Bourgeois

Contrôle spatio-moléculaire de l'expression des gènes par les hélicases à ARN DDX5 and DDX17. 

Chef de projet :Cyril BOURGEOIS

 


ResearcherID     E-6337-2010

ORCID                0000-0002-0756-5501

AVIESAN            http://cvscience.aviesan.fr/cv/838/cyril-bourgeois

LinkedIn             https://www.linkedin.com/in/cyril-bourgeois-16b9434

Twitter               @C_Bourgeois_ENS


 

DDX17 et DDX5 sont deux hélicases à ARN de type DEAD, très voisines, qui exercent différentes fonctions moléculaires contribuant au contrôle de l'expression des gènes. Elles sont notamment impliquées directement dans plusieurs mécanismes généraux de maturation des ARN (épissage des ARNs pré-messagers, maturation des précurseurs de microRNAs), et nos travaux ont contribué à mettre en évidence leur rôle important dans le contrôle de l'épissage alternatif (1,2,4). DDX17 et DDX5 contrôlent aussi directement la fixation et l'activité de nombreux facteurs de transcription au niveau de la chromatine, par des mécanismes encore mal connus (4,5). Ainsi, l'action à plusieurs niveaux de ces deux hélicases permet une orchestration dynamique de l'expression des gènes qui est fondamentale lors de certains processus de différenciation cellulaire (1-4). Nous avons par exemple montré le rôle essentiel de DDX17 et DDX5 au cours de la différenciation myogénique ou de la transition épithélio-mésenchymateuse (1), une transformation cellulaire survenant lors du développement embryonnaire mais aussi au cours des phénomènes métastatiques. Plus récemment nous avons également mis en évidence un rôle de DDX17 dans le contrôle des phases précoces de différenciation des cellules de neuroblastome (4).

Nous nous intéressons aux mécanismes chromatiniens impliquant DDX17 et DDX5 et régulant le processus transcriptionnel dans son ensemble (la transcription proprement dite mais aussi les étapes co-transcriptionnelles tellesque l'épissage ou la polyadénylation). Nous recherchons quel est le rôle de DDX17 et DDX5 dans le repliement spatial des gènes et l'impact de cette organisation sur l'expression génique dans des cellules humaines. Outre des techniques traditionnelle de biologie cellulaire et moléculaire (transfection de cellules, analyse d'expression d'ARN et de protéines…), nous utilisons des approches plus exploratoires permettant des modifications ciblées du génome (CRISPR-Cas9) ou l'analyse de l'organisation 3D des gènes (3C/4C), ainsi que des approches bioinformatiques permettant d'intégrer les mécanismes abordés dans une plus large perspective (RNA-seq, ChIP-seq…).

Notre modèle principal pour l'étude de ces différents mécanismes est le neuroblastome, un cancer touchant les jeunes enfants et qui reste souvent incurable dans ses formes les plus sévères. Le neuroblastome résulte d'un défaut de différenciation des cellules du système nerveux périphérique, et un aspect essentiel de son développement plus ou moins agressif réside dans la capacité des cellules cancéreuses à proliférer de façon aberrante ou au contraire à se différencier en cellules nerveuses bénignes (Figure 1), un processus qu'il est très difficile de contrôler thérapeutiquement. DDX17 et DDX5 jouent un rôle majeur dans ladifférenciation des cellules de neuroblastome (4), et leur expression est de bon facteur pronostic pour ce cancer (Figure 2). Ces résultats suggèrent qu'une expression réduite de ces facteurs, qui entraîne in cellulode profondes altérations trancriptomiques (non génomiques), pourrait contribuer au développement des neuroblastomes les plus agressifs, une hypothèse que nous étudions actuellement. 


Etude de la régulation de la terminaison transcriptionnelle par DDX5 et DDX17

 

Jessica VALAT(doctorante UCBL)

Nos résultats indiquent que l'absence de DDX17 et DDX5 dans des cellules de neuroblastome entraîne une extension en 3' de certains transcrits, typique d'un défaut de terminaison et d’un « readthrough » transcriptionnel. Ce phénomène peut aboutir dans certains cas à la formation de transcrits chimériques aberrants, par épissage entre des transcrits issus de deux gènes adjacents orientés en tandem.

L'objectif de ma thèse est de déterminer le mécanisme moléculaire par lequel DDX17 et DDX5 contrôlent la maturation en 3’ et/ou la terminaison de la transcription des gènes codant pour des protéines. Au vue de la littérature et de nos données, plusieurs hypothèses sont explorées, par exemple une possible implication de CTCF ou la formation de R-loops. 

Par ailleurs, je m'intéresse à la régulation de ce nouveau mécanisme dans le contexte de la différenciation neuronale et du neuroblastome. La différenciation neuronale, pendant laquelle l’expression des 2 hélicases est réduite (4), se caractérise par un allongement des régions 3’UTR des transcrits, suggérant un lien possible entre les 2 phénomènes. Enfin, nous explorons l'hypothèse que l’expression réduite de DDX17 et DDX5 dans les neuroblastomes les plus agressifs soit associée à un contrôle transcriptionnel moins strict et à une augmentation de la production de transcrits aberrants (par exemple des transcrits chimériques).

 

 

 

 

 


Références récentes

 

1.  Dardenne E, Polay Espinoza M, Fattet L, Germann S, Lambert MP, Neil H, Zonta E, Mortada H, Gratadou L, Deygas M, Chakrama FZ, Samaan S, Desmet FO, Tranchevent LC, Dutertre M, Rimokh R, Bourgeois CF*, Auboeuf D* (2014). RNA helicases DDX5 and DDX17 dynamically orchestrate transcription, miRNA, and splicing programs in cell differentiation.Cell Rep.7:1900-13 (*corresponding authors).

2.  Bourgeois CF, Mortreux F, Auboeuf D (2016).The multiple functions of RNA helicases as drivers and switchers of the genetic information flow. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol.17:426-38. 

3.  Bourgeois CF, Auboeuf D (2017). The RNA helicase DDX5 is a reprogramming roadblock. Stem Cell Investig.4:79.

4.  Lambert MP, Terrone S, Giraud G, Benoit-Pilven C, Cluet D, Combaret V, Mortreux F, Auboeuf D, Bourgeois CF (2018). The RNA helicase DDX17 controls the transcriptional activity of REST and the expression of proneural microRNAs in neuronal differentiation. Nucleic Acids Res.46:686–7700.

5.  Giraud G, Terrone S., Bourgeois CF (2018). Functions of DEAD box RNA helicases DDX5 and DDX17 in chromatin organization and transcriptional regulation. BMB Rep.51: 613-622.

 


Personnel impliqué

 

Jessica VALAT (doctorat, depuis 2017)

Valentine CLERC (stage M2)

 


Principales collaborations

 

Thomas SEXTON (IGBMC, Illkirch/Strasbourg, France)

Barbara TESTONI (CRCL, Lyon, France)

Geneviève GOURDON (Institut Imagine, Hôpital Necker Enfants Malades, Paris)

 


Financements récents

 

2016-2020       ANR CHROTOPAS (ANR16 CE12-0009-01)

2018-2019       Ligue contre le Cancer (Comité de la Loire)

2018-2019       Fondation ARC

2019-2020       ANRS

2020-2021       Ligue contre le Cancer (Comité du Rhône)

2020-2021       Association Hubert Gouin, "Enfance et Cancer"

 


Principaux anciens membres

 

Sophie TERRONE, PhD (doctorat, 2015-2019)

Guillaume GIRAUD, PhD (post-doc, 2017-2019)

Marie-Pierre LAMBERT, PhD (post-doc, 2013-2016)

Micaela POLAY-ESPINOZA, PhD (doctorat, 2011-2014)