Kaposi’s Sarcoma-associated Herpes Virus (KSHV) is a human herpesvirus associated with cancers. To date, KSHV miRNAs have been mostly identified via analysis of cells that are undergoing latent infection. This work presented here is a novel approach to profile small RNAs from populations of cells undergoing predominantly lytic infection. Using two different next generation sequencing platforms, I cloned and sequenced both pre-microRNAs and derivative microRNAs (miRNAs). This analysis shows that the vast majority of viral and host 5p miRNAs are co-terminal with the 5 prime end of the cloned pre-miRNAs, consistent with both being defined by microprocessor cleavage. I report the complete repertoire (25 total) of 5p and 3p derivative miRNAs from all 12 previously described KSHV pre-miRNAs. Two KSHV pre-miRNAs, pre-miRs-K8 and K12, encode abundant derivative miRNAs from the previously unreported strands of the pre-miRNA. I identify several novel small RNAs of low abundance, including viral microRNA-offset-RNAs (moRNAs), and antisense viral miRNAs (miRNA-AS) that are encoded antisense to previously reported KSHV pre-miRNAs. This work also shows that much of the KSHV genome is transcribed in both the top and bottom strand orientations during lytic replication. Despite the enormous potential to form double-stranded RNA in KSHV-infected cells, I observe no evidence for the existence of abundant viral-derived small interfering RNAs (siRNAs). From the small RNA deep-sequencing, I also detected a low abundant small RNA fragment (23 nt) that maps to a putative hairpin structure (named hairpin K) within the KSHV PAN transcript. I demonstrate that hairpin K is a cis-negative regulatory element in PAN. It is well-appreciated that viruses utilize host effectors for macromolecular synthesis and as regulators of viral gene expression. Viruses can encode their own regulators, but often utilize host-encoded factors to optimize replication. This work shows that Drosha, an endoribonuclease best known for its role in the biogenesis of miRNAs, can also function to directly regulate viral gene expression. Kaposin B (KapB) is a KSHV-encoded protein associated with cytokine production and cytotoxicity. I demonstrate that in addition to previously known transcriptional mechanisms, differences in Drosha levels contribute to low levels of KapB expression in latency and robust increases in expression during lytic replication. Thus, KSHV modulates Drosha activity differentially depending on the mode of replication. This regulation is dependent on Drosha-mediated cleavage, and KapB transcripts lacking the Drosha cleavage sites express higher levels of KapB resulting in increased cell death. This work increases the known functions of Drosha and implies that tying viral gene expression to Drosha activity is advantageous for viruses. / text

RNA interference, or RNAi, is a cellular mechanism that describes the sequence-specific post transcriptional gene silencing observed in plants, fungi, and metazoans, facilitated by short double-stranded RNAs and microRNAs (miRNAs) with sequence complementarity to target mRNAs. Many of the regulatory mechanisms of the RNAi pathway by which these small miRNAs are first processed, from primary transcripts to precursor miRNA stemloops and then to mature miRNAs, by the multiprotein complexes Drosha and Dicer, respectively, still remain unknown. Within the miRNA biogenesis pathway, there is strong evidence pointing to the terminal loop region as an important regulatory determinant of miRNA maturation. To further elucidate the terminal loop's exerted control over miRNA processing, we propose a combined in vitro / in vivo selection experiment of a randomized pri-miRNA terminal loop library in search of an optimally processed pre-miRNA substrate. Here, we report the isolation of a premiRNA terminal loop sequence that is favorably processed by Drosha in vivo but also functions as an effective cis-inhibitor of further pre-miRNA processing by downstream Dicer. This terminal loop also demonstrated modular properties of Dicer inhibition in two different miRNAs, and should prove useful in further elucidating the mechanisms of miRNA processing in context of a newly proposed Dicer cleavage model (Gu et al. 2012). In combination, these findings may have important implications in both Drosha and Dicer's direct role in gene expression and miRNA biogenesis, the regulatory proteins that modulate their respective functions, as well as the potential development of new design rules for the more efficient processing and targeting of miRNA-based technology and RNAi therapeutics. / text

It has previously been demonstrated that lactic acid bacteria are able to influence the innate immune response of host cells. One way this can be achieved is through modulation of inflammatory cascades initiated by pattern recognition elements such as toll-like receptors. Micro RNA can also have an effect on innate immunity, and has been shown to have an influence in regulation of these pathways in immune responsive cells. However, it is yet to be determined if the interaction between lactic acid bacteria and host cells involves regulation of the RNA interference machinery involved in micro RNA biogenesis. Three of the key proteins responsible for miRNA production and activation are Argonaute 2, Dicer and Drosha. Together, these are responsible for the processing and activation of miRNA to enable post-transcriptional gene regulation. In this study we have used quantitative PCR to evaluate changes in gene expression of these enzymes in HT29 and VK2/E6E7 mucosal epithelial cells after treatment with Lactobacillus and uropathogenic bacteria. We have found that bacterial treatment downregulates gene expression of elements responsible for miRNA biogenesis, and our results showed different responses dependent on the cell line. In addition to this we have also determined stable reference genes for use in further studies involving this model. Our findings indicate that modulation of the RNAi machinery might be an important element of immune regulation by bacterial colonists.

No description available.

Les micro-ARNs (miRNAs) sont des ARNs de 20-22 nucléotides, transcrits à partir du génome, dont la fonction est de réguler l’expression génique en s’appariant à des ARNm cibles, inhibant ainsi leur traduction et/ou entrainant leur dégradation. Dans les cancers, l’expression des miRNAs est fortement dérégulée. Une majorité de miRNAs est diminuée dans les tissus tumoraux par rapport aux tissus normaux, et un lien causal a été décrit entre inhibition globale des miRNAs et tumorigenèse. Par ailleurs, des miRNAs agissant comme des suppresseurs de tumeurs et d’autres comme des oncogènes ont été décrits. Dans ce contexte impliquant de plus en plus les miRNAs dans les pathologies néoplasiques, l’objectif de ce travail était d’étudier le rôle de la voie miRNA dans la biologie des cellules tumorales. Afin d’identifier des cellules tumorales dépendant de miRNAs oncogènes endogènes pour survivre ou proliférer, nous avons développé une stratégie d’inhibition globale de la biogenèse des miRNAs en ciblant Drosha ou DGCR8, les deux composants du microprocesseur, complexe nucléaire de maturation des miRNAs. Cette stratégie nous a permis d’identifier des lignées cellulaires tumorales dans lesquelles l’inhibition du microprocesseur conduit à un phénotype d’arrêt de prolifération durable. Nous avons mis à profit cette dépendance à la voie miRNA pour réaliser un crible positif de complémentation du défaut de prolifération observé grâce à l’expression de miRNAs individuels. Nous avons ainsi pu mettre en évidence des miRNAs capables de soutenir individuellement la prolifération de ces cellules tumorales. Cette stratégie nous a également permis de montrer des différences fonctionnelles entre miRNAs homologues ou de la même famille. La recherche des cibles régulées par ces miRNAs nous a permis d’élaborer des hypothèses concernant les cibles potentiellement impliquées dans le phénotype observé. Nous avons ainsi démontré la participation du suppresseur de tumeur PTEN à l’arrêt de prolifération induit par l’inhibition du microprocesseur. La stratégie d’inhibition globale de la voie miRNA suivie d’une complémentation phénotypique par des miRNAs individuels permet de s’affranchir de la grande redondance de séquence et de fonction des miRNAs et devrait pouvoir s’appliquer d’une manière plus générale à l’étude d’autres processus régulés par les miRNAs. / MicroRNAs (miRNAs) are 20-22 nucleotides RNAs, transcribed from the genome, which regulate gene expression by base-pairing to target mRNAs, thus inhibiting their translation and/or leading to their degradation. In cancers, miRNAs expression is strongly deregulated. A majority of miRNAs is diminished in tumoral tissues compared to normal tissues, and a causal link has been established between global inhibition of the miRNA pathway and tumorigenesis. In addition, miRNAs acting like tumor suppressors or oncogenes have been described. In this context of growing evidences implicating miRNAs in neoplasic diseases, this work aimed to investigate the role played by miRNA pathway in the biology of tumoral cells. In order to identify tumoral cells depending on endogenous oncogenic miRNAs to proliferate or survive, we developed a strategy of global inhibition of miRNAs biogenesis by targeting Drosha or DGCR8, the two components of the “microprocessor”, the nuclear miRNA maturation complex. This strategy allowed us to identify tumoral cell lines in which microprocessor inhibition led to a sustained growth arrest. We took advantage of this miRNA pathway dependency to screen for individual miRNAs able to complement the observed growth defect. This complementation screen allowed us to identify individual miRNAs able to sustain growth in those tumoral cells. This strategy also highlighted functional differences between homologous miRNAs or between miRNAs from the same family. The search for targets regulated by those miRNAs allowed us to develop hypothesis concerning the potential targets involved in the observed phenotype. By using this approach, we demonstrated that the tumor suppressor PTEN was involved in the growth arrest induced by microprocessor inhibition. The strategy of global miRNA pathway inhibition followed by phenotypic complementation by individual miRNAs allows overcoming the high sequence and function redundancy of miRNAs. We thus think it could be applied more generally to the study of other cellular processes regulated by miRNAs.

La famille des microARN (miARN) let-7 comprend treize membres qui jouent des rôles critiques dans de nombreux processus biologiques, notamment la différenciation et le développement cellulaires. Plus spécifiquement, ils fonctionnent comme des suppresseurs de tumeurs en ciblant plusieurs oncogènes. La dérégulation des niveaux de miARN let-7 a été associée à diverses maladies humaines, y compris des cancers et des troubles neurodégénératifs. Il est bien établi que Drosha et Dicer, appartenant à la famille des RNases III, sont deux enzymes clés de la voie de maturation des miARN, et qu'un traitement défectueux par ces endoribonucléases pourrait affecter l'expression des gènes. Au cours des dix dernières années, plusieurs recherches ont permis d'identifier les caractéristiques structurales de l'ARN et les protéines qui régulent la voie de maturation des miARN. Cependant, les détails moléculaires menant à la régulation des niveaux d’expression des miARN nécessitent des investigations supplémentaires. L'objectif principal de cette thèse est d'étudier l'activité de clivage in vitro des endoribonucléases Drosha et Dicer envers leurs substrats let-7, en se concentrant sur la façon dont diverses caractéristiques de séquence et de structure affectent leurs activités. Tout d'abord, un criblage structural de type SHAPE suivi d'investigations thermodynamiques et cinétiques détaillées pour les treize pré-miARN de la famille let-7 ont été réalisés avec une enzyme Dicer purifiée in vitro. Cette étude a révélé que malgré les différences structurales des membres de la famille let-7, Dicer ne discrimine pas entre ses substrats, y compris les pré-miARN avec une extension de 1-nt et 2-nt à leur extrémité 3'. L'ensemble de ces travaux met en évidence la remarquable promiscuité de Dicer vis-à-vis divers pré-miARN de la famille let-7. Deuxièmement, le mécanisme enzymatique du clivage du pré-let-7a-1 a été examiné. Les résultats de la cinétique de l'état stable, de l'état pré-stable et de l'impulsion-chase sont conformes à l'opinion dominante, soutenue par de récentes structures de cryo-EM, selon laquelle le ou les changements de conformation d'un complexe enzyme-substrat dans une conformation catalytiquement productive sont importants pour l'activité de clivage. Troisièmement, nous avons étudié la séquence et les déterminants structuraux du clivage du pri-let-7 par le complexe microprocesseur (MP) composé de Drosha et de son partenaire obligatoire DGCR8. Sur la base d'études de clivage de plusieurs substrats pri-let-7 avec un complexe MP reconstitué in vitro, il a été constaté que le clivage du pri-let-7g donne des produits multiples. En utilisant des variantes de pri-let-7g, il a été révélé qu'un élément structural conservé de pri-let-7g favorise un clivage improductif, peut-être en raison du clivage de son substrat par la MP dans l'orientation inverse. Cette étude fournit un cadre pour des investigations futures dans l'étude du clivage de pri-let-7g par Drosha et éventuellement l'identification de nouveaux mécanismes de régulation. Dans l'ensemble, nos résultats donnent un aperçu de la façon dont les caractéristiques structurales des pri-miARN et des pré-miARN de la famille let-7 modulent le traitement par Drosha et Dicer et ouvrent la voie à de futures études visant à examiner le rôle des facteurs protéiques dans la régulation de la maturation des miARN let-7. / The let-7 family of microRNAs (miRNAs) comprises of thirteen members that play critical roles in many biological processes, including cell differentiation and development. More specifically, they function as tumor suppressors by targeting several oncogenes. Deregulation in let-7 miRNA levels has been associated with various human diseases, including cancers and neurodegenerative disorders. It is well established that Drosha and Dicer are the two key enzymes of the miRNA maturation pathway, and that faulty processing by these endoribonucleases could affect gene silencing. Thus, it is crucial to better understand how Drosha and Dicer respectively process the primary miRNAs (pri-miRNAs) and precursor miRNAs (pre-miRNAs) to yield mature miRNAs, and how these enzymes are regulated. In the last decade of miRNA research, several investigations have identified RNA structural features and RNA-binding proteins that regulate the miRNA maturation pathway, adding another layer of regulation in this pathway. However, the molecular detail of this regulation requires further investigations. The main goal of this thesis is to investigate the in vitro processing activity of Drosha and Dicer toward their let-7 substrates, focusing on how diverse sequence and structural features affect their activities. First, SHAPE structural probing followed by detailed thermodynamic and kinetic investigations for all thirteen pre-miRNAs of the let-7 family were performed with in vitro purified Dicer. Surprisingly, this study revealed that despite structural differences in the pre-let-7 members, Dicer does not discriminate between these substrates, including pre-miRNAs with a 1 nt and a 2-nt overhang at their 3'-end. Additional binding and cleavage investigations of pre let-7 substrates carrying 3'-end modifications (mono- and oligo-uridylation, mono- and oligo-adenylation) were performed to clarify how these modifications affect Dicer binding and cleavage activities. Together, this work highlights the remarkable substrate promiscuity of Dicer toward diverse pre-miRNAs of the let-7 family. Second, the enzymatic mechanism of pre-let-7 cleavage by Dicer was examined using pre-let-7a-1 as a model substrate. The results from the steady-state, pre-steady state and pulse-chase kinetics are consistent with the prevailing view, supported by recent cryo-EM structures, that the conformational change(s) of an enzyme-substrate complex into a catalytically productive conformation are important for cleavage activity. Third, the sequence and structural determinants of pri-let-7 processing by the Microprocessor (MP) complex composed of Drosha and its obligatory partner DGCR8 were investigated. Based on cleavage studies of several pri-let-7 substrates with an in vitro reconstituted MP complex, it was found that cleavage of pri-let-7g yields multiple products. Using pri-let-7g variants, it was revealed that a conserved structural element of pri-let-7g promotes unproductive cleavage, possibly as a result of the MP cleaving its substrate in the reverse orientation. This study provides the framework for future investigations in studying pri-let-7g processing by Drosha and possibly identifying novel mechanisms of regulation. Overall, our findings provide insights on how the structural features of pri-miRNAs and pre-miRNAs of the let-7 family modulate processing by Drosha and Dicer and pave the way for future studies aimed at examining the role of protein factors in regulating the maturation of let-7 miRNAs.

Ο καρκίνος του πνεύμονα είναι η πιο συχνή αιτία θανάτου από καρκίνο παγκοσμίως. Είναι γνωστό ότι ο καρκίνος του πνεύμονα είναι διαδικασία πολλαπλών σταδίων, στην οποία ενέχονται γενετικοί και επιγενετικοί μηχανισμοί. Ενεργοποίηση ογκογονιδίων συμβαίνει σε όλους τους βρογχοπνευμονικούς καρκίνους με αποτέλεσμα την αύξηση των μιτογόνων σημάτων. Στον καρκίνο του πνεύμονα τα πιο συχνά ενεργοποιημένα ογκογονίδια είναι τα EGFR, ERbB2, MYC, KRAS, MET, CCND1, CDK4, EML4-ALK fusion, και BCL2. Επίσης, η απώλεια ογκοκατασταλτικών γονιδίων είναι ιδιαίτερα σημαντική στην πνευμονική καρκινογένεση και είναι συνήθως αποτέλεσμα απενεργοποίησης και των δυο αλληλόμορφων. Συχνά απενεργοποιημένα ογκοκατασταλτικά γονίδια στον καρκίνο του πνεύμονα είναι TP53, RB1, STK11, CDKN2A, FHIT και PTEN. Οι επιγενετικοί μηχανισμοί περιλαμβάνουν την μεθυλίωση του DNA, την τροποποίηση των ιστονών και τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης μέσω των microRNAs. Τα microRNAs είναι μικρά, μη κωδικοποιούντα μόρια RNA που εμπλέκονται στην αρνητική μετα-μεταγραφική ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων. Μελέτες έχουν αποδείξει το ρόλο των miRNAs στην φυσιολογική πνευμονική ανάπτυξη και ομοιόσταση αλλά και τον ενεργό ρολό τους στην παθογένεια πνευμονικών νοσημάτων όπως είναι ο καρκίνος του πνεύμονα. Η δημιουργία ωρίμων, λειτουργικών microRNAs απαιτεί τη συντονισμένη δράση μιας ομάδας πρωτεϊνών που στο σύνολο τους απαρτίζουν το μηχανισμό ρύθμισης των microRNA (microRNA machinery). Ο μηχανισμός ελέγχου των microRNA ρυθμίζει μέσω των παραγομένων microRNAs την έκφραση πολλών ογκοκατασταλτικών γονιδίων και ογκογονιδίων. Κύρια συστατικά του μηχανισμού ρύθμισης των microRNA είναι οι ριβονουκλεάσες Drosha, Dicer και AGO2. Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη της κυτταρικής εντόπισης και έκφρασης των συστατικών του μηχανισμού ρύθμισης των microRNA, Drosha, Dicer και AGO2, στον μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα. Συγκεκριμένα, ελέγχθηκε η κυτταρική εντόπιση των Drosha, Dicer και AGO2 στις κυτταρικές σειρές καρκίνου του πνεύμονα A549, H23, H358, H661, HCC827 με τη μέθοδο του ανοσοφθορισμού. Στις ίδιες κυτταρικές σειρές, μελετήθηκαν τα κυτταρικά επίπεδα των πρωτεϊνών Drosha, Dicer και AGO2 με την μέθοδο της SDS-PAGE και του ανοσοαποτυπώματος. H έκφραση των πρωτεϊνών αυτών μελετήθηκε σε ιστολογικές τομές παραφίνης μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα NSCLC με την μέθοδο της ανοσοϊστοχημείας. Επιπλέον συσχετίσαμε τα επίπεδα της ανοσοϊστοχημικής χρώσης αυτών των ριβονουκλεασών με κλινικοπαθολογοανατομικές παραμέτρους. Η παρούσα εργασία είναι η πρώτη που μελετά την κυτταρική εντόπιση της Drosha in vitro και σε ιστούς από ανθρώπινο καρκίνο του πνεύμονα. Τα επίπεδα ανοσοέκφρασης της Drosha ήταν στατιστικά χαμηλότερα στα νεοπλασματικά κύτταρα NSCLC, σε σχέση με τα φυσιολογικά. Επίσης, τα κυτταρικά επίπεδα της Drosha ήταν στατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό. Όμως, στατιστικά σημαντική διαφορά δεν προέκυψε από την σύγκριση καρκινικών ιστών μεταξύ τους κατά ιστολογικό τύπο, στάδιο νόσου και βαθμό κακοήθειας. Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν συμμετοχή της ριβονουκλεάσης Drosha στην πνευμονική κακοήθη εξαλλαγή και στην παθογένεια του NSCLC αλλά όχι στην εξέλιξη της νόσου. Η παρούσα εργασία είναι η πρώτη που μελετά την κυτταρική εντόπιση της Dicer in vitro και σε ιστούς από ανθρώπινο καρκίνο του πνεύμονα. Τα πειράματα ανοσοϊστοχημείας, ανέδειξαν ότι τα επίπεδα ανοσοέκφρασης της Dicer ήταν στατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό (p=0,040). Μάλιστα, παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στην ανοσοέκφραση της Dicer στην σύγκριση των τριών σταδίων μεταξύ τους (p=0,049) και αυτό το εύρημα παρουσιάζεται για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία από την παρούσα μελέτη. Όμως, τα κυτταρικά επίπεδα αυτής της πρωτεΐνης δεν σχετίζονται με τον ιστολογικό τύπο αλλά και το βαθμό της κακοήθειας. Τα ευρήματα μας αυτά εισηγούνται τη συμμετοχή της ριβονουκλεάσης Dicer στην πνευμονική καρκινογένεση και στην εξέλιξη της νόσου. Τέλος, τα κυτταρικά επίπεδα της ενδονουκλεάσης AGO2 είναι στατιστικά χαμηλότερα στα πνευμονικά νεοπλασματικά κύτταρα σε σχέση με τα φυσιολογικά. Η πρωτεϊνική έκφραση των κυτταρικών σειρών NSCLC παρουσίασε σχεδόν ομοιόμορφη κατανομή. Μάλιστα, και για την πρωτεΐνη AGO2 τα επίπεδα ανοσοέκφρασης είναι στατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό (p=0,000). Όμως, παρατηρήθηκε ότι τα κυτταρικά επίπεδα αυτής της πρωτεΐνης δεν σχετίζονται με τον ιστολογικό τύπο, το στάδιο της νόσου αλλά και το βαθμό της κακοήθειας. Το γεγονός αυτό ενισχύει την άποψη ότι η AGO2 συμμετέχει στην παθοβιολογία του NSCLC αλλά πιθανά όχι στην εξέλιξη της νόσου. Εάν αποδειχθεί σημαντική η συμμετοχή του μηχανισμού ρύθμισης των microRNA στην παθογένεια της πνευμονικής κακοήθειας, θα υπάρξει η δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν για την δημιουργία υποομάδων («μοριακά πορτραίτα») του καρκίνου του πνεύμονα, οι οποίες να έχουν προγνωστική αλλά και θεραπευτική αξία (στοχευμένες θεραπείες). / Lung cancer is the leading cause of cancer related death worldwide. Decades of research have contributed to our understanding that lung cancer is a multistep process involving genetic and epigenetic alterations. Oncogene activation occurs in all lung cancers, resulting in persistent upregulation of mitogenic signals. In lung cancer commonly activated oncogenes are EGFR, ERbB2, MYC, KRAS, MET, CCND1, CDK4, EML4-ALK fusion, and BCL2. Loss of tumor suppressor gene (TSG) function is also important in lung carcinogenesis and usually results from silencing of both alleles. Commonly unactivated TSGs in lung cancer are TP53, RB1, STK11, CDKN2A, FHIT and PTEN. Epigenetic alterations include DNA methylation, histone modification and microRNA regulation of gene expression. MicroRNAs are small non-protein encoding RNAs, responsible for the negative post transcriptional regulation of gene expression. Studies have shown the role of microRNAs in normal pulmonary development and homeostasis but also in the pathogenesis of multiple lung diseases including lung cancer. The biogenesis of mature and functional microRNAs requires the orchestrated action of a group of proteins, collectively refered to as miRNA machinery. The miRNA machinery regulates the expression of many TSGs and oncogenes in a miRNA guided fashion. Drosha, Dicer and AGO2 are main components of the miRNA machinery. Our study adressed the cellular localization and protein levels of Drosha, Dicer and AGO2, components of the miRNA machinery, in NSCLC cell lines, and in NSCLC FFPE tissue sections. We employed immunofluorescence and Western blot analysis in five NSCLC cell lines and immunohistochemistry on FFPE NSCLC tissue sections. Staining intensity of the FFPE tissues was correlated with clinicopathological parameters. Altered Drosha cellular distribution was evident in neoplasia. The staining intensity of Drosha (p=0,03) was significantly lower in neoplastic tissues compared to normal tissues. When we compared neoplastic tissue stage I with normal tissues, Drosha’s staining intensity (p=0,002) was significantly lower. Drosha, protein levels were not significantly associated with age, tumor histology, grade or stage. Altered Dicer nuclear distribution was evident in lung neoplasia. The staining intensity of Dicer was significantly lower in neoplastic tissues stage I compared to normal tissues (p=0,04). Dicer’s protein levels in FFPE tissues were significantly associated with tumor stage (p=0,049). AGO2 excibited physiological cytoplasmic distribution in lung neoplasia. The staining intensity of AGO2 was significantly lower in neoplastic tissues compared to normal tissues (p=0,000). When we compared neoplastic tissue stage I with normal tissues, AGO2 staining intensity (p=0,000) was significantly lower. AGO2 protein levels were not significantly associated with age, tumor histology, grade or stage. Our findings provide evidence that the miRNA machinery components Drosha, Dicer and AGO2 are involved in lung carcinogenesis but only Dicer is implicated in cancer progression. The expression levels of the miRNA processing components might contribute to improved cancerous molecular portraits for achieving personalized medicine, the selection of patient-tailored treatment regimens.

Les microARN (miARN) sont des petits ARN non-codants pour des protéines qui permettent d’inhiber la traduction d’ARN messagers. Pour obtenir un miARN, un gène de miARN passe à travers une voie de maturation dans laquelle il sera coupé à deux reprises par les enzymes Drosha et Dicer. Pour interagir avec les enzymes, les gènes de miARN possèdent une structure générale en tige-boucle. Cependant, les détails de cette structure sont encore peu connus. L’objectif principal de ce projet était d’établir s’il y a une relation entre l’efficacité de maturation et la dynamique de la structure. Pour cela, l’efficacité de maturation de plusieurs variants de miARN a été évaluée par Northern Blot. La dynamique de la structure a été mesurée par un programme informatique à partir de l’information de la séquence. Une corrélation de 0,74 avec une valeur p de 0,02206 a été obtenue entre les dynamiques et les ratios d’efficacités de maturation de miARN. Cette corrélation est supérieure à celle obtenue basée sur l’énergie libre des structures prédites les plus stables qui n’atteignent pas 0,6. Les mutants de miR128-1 et miR188 ont été découverts comme diminuant la maturation. De plus, les mutants de miR125a, miR188 et miR330 affectent le site de clivage de Drosha. Une meilleure connaissance de la dynamique de l’ARN impliquée dans la maturation permettrait de définir l’impact des mutations dans les séquences de miARN ou encore de prédire les séquences pouvant générer des miARN. / MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs, which can inhibit target messenger RNAs translation. In order to obtain a miRNA, two enzymes, Drosha and Dicer cut the gene of miRNA. The RNA interacts with the proteins by its general hairpin structure. However, the details of the structure are still missing. The objective of this project is to establish if there is a relation between the efficiency of maturation and the RNA’s structural dynamics. In order to do this, the maturation efficiency of miRNA variants is measured by Northern Blot. The structural dynamics is measured by a program assessing the information of the sequence. The correlation between the dynamics and the maturation efficiency of the miRNA is 0.74 with a p-value of 0.02206. This correlation is superior to those based on free energy, which does not reach 0.6. The tested mutants of miR128-1 and miR188 have inhibited maturation; also, those of miR125a, miR188 and miR330 have modified the cleavage site of Drosha. A better knowledge of the dynamic structure involved in maturation would help define the impact of miRNA mutation or to predict sequences that are able to generate miRNAs.

Les micro-ARNs (miRNAs) sont des ARNs de 20-22 nucléotides, transcrits à partir du génome, dont la fonction est de réguler l'expression génique en s'appariant à des ARNm cibles, inhibant ainsi leur traduction et/ou entrainant leur dégradation. Dans les cancers, l'expression des miRNAs est fortement dérégulée. Une majorité de miRNAs est diminuée dans les tissus tumoraux par rapport aux tissus normaux, et un lien causal a été décrit entre inhibition globale des miRNAs et tumorigenèse. Par ailleurs, des miRNAs agissant comme des suppresseurs de tumeurs et d'autres comme des oncogènes ont été décrits. Dans ce contexte impliquant de plus en plus les miRNAs dans les pathologies néoplasiques, l'objectif de ce travail était d'étudier le rôle de la voie miRNA dans la biologie des cellules tumorales. Afin d'identifier des cellules tumorales dépendant de miRNAs oncogènes endogènes pour survivre ou proliférer, nous avons développé une stratégie d'inhibition globale de la biogenèse des miRNAs en ciblant Drosha ou DGCR8, les deux composants du microprocesseur, complexe nucléaire de maturation des miRNAs. Cette stratégie nous a permis d'identifier des lignées cellulaires tumorales dans lesquelles l'inhibition du microprocesseur conduit à un phénotype d'arrêt de prolifération durable. Nous avons mis à profit cette dépendance à la voie miRNA pour réaliser un crible positif de complémentation du défaut de prolifération observé grâce à l'expression de miRNAs individuels. Nous avons ainsi pu mettre en évidence des miRNAs capables de soutenir individuellement la prolifération de ces cellules tumorales. Cette stratégie nous a également permis de montrer des différences fonctionnelles entre miRNAs homologues ou de la même famille. La recherche des cibles régulées par ces miRNAs nous a permis d'élaborer des hypothèses concernant les cibles potentiellement impliquées dans le phénotype observé. Nous avons ainsi démontré la participation du suppresseur de tumeur PTEN à l'arrêt de prolifération induit par l'inhibition du microprocesseur. La stratégie d'inhibition globale de la voie miRNA suivie d'une complémentation phénotypique par des miRNAs individuels permet de s'affranchir de la grande redondance de séquence et de fonction des miRNAs et devrait pouvoir s'appliquer d'une manière plus générale à l'étude d'autres processus régulés par les miRNAs.

The increasing demand on healthcare from pregnancies complicated by gestational diabetes (GDM) and obesity is caused in large part by fetal macrosomia (FM). Alterations to the vasculature of the placenta leading to changes to nutrient flux may be more frequent when GDM and obesity occur concomitantly. However, the impact of obesity as an independent comorbidity is poorly understood. The current study sought to characterise structural and functional changes in placenta from pregnancies complicated by GDM and/or obesity and examine the involvement of miRs in this phenomenon, as the phenotype of vascular smooth muscle (VSM) has been documented to be influenced by microRNA (miR) expression. Patients were stratified according to the presence or absence of GDM and/or obesity, which resulted in four groups. Morphometric analysis of CD31 immuno-stained placentas showed that pregnancies complicated by GDM or obesity both had a higher mean sum ratio of the area of the lumen compared to the endothelium. No relationship was found with FM. The ratio increased with maternal body mass index (BMI) in all pregnancies. Immunohistochemistry with a panel of VSM markers suggested an altered phenotype of VSM in pregnancies complicated by GDM and/or obesity. RT-QPCR and immunoblotting showed a higher expression of smooth muscle myosin (SM-MHC), h-caldesmon (HC) and alpha smooth muscle actin (ASMA) in pregnancies complicated by obesity, consistent with a greater contractile capacity. This was most marked when obesity occurred without GDM.Studies were conducted on two miRs, miR-145, which is associated with VSM in many vascular tissues, and the snoRNA-derived species miR-664a-3p, which microarray studies had shown to be higher in placentas from pregnancies complicated by GDM. Dicer and dyskerin, components of the snoRNA-derived miR biogenesis pathway, were increased and reduced respectively in GDM placenta. However, studies in cultured placental villous explants suggested that neither miR species was regulated by glucose, insulin or IGF-I. Placental mesenchymal cells are the developmental precursors of VSM. In primary culture, these cells expressed both miRs. To determine the function of miR-664a-3p, a nucleofection protocol was developed in a fetal mesenchymal cell line, WI38, and applied to first-trimester placental mesenchymal cells. Preliminary proteomic analysis after nucleofection-mediated knockdown of miR-664a-3p suggested a series of novel candidate target proteins for this uncharacterised miR species. Blood vessel structure and VSM phenotype are both altered in pregnancies complicated by GDM and/or obesity. The significance of apparently higher level of contractile proteins with wider vessel lumens in obesity requires further investigation. Translational regulation by miRs including miR-145 and miR-664a-3p is implicated in these alterations. In future, targeted therapies that alter miR levels in the placenta may be useful in control of fetal overgrowth such as FM.