Le système de contrôle appelé dégradation des ARNm non-sens (NMD) permet de détecter puis de dégrader des ARNm contenant un codon de terminaison prématuré (PTC). Les facteurs principaux de la NMD : UPF1, UPF2 et UPF3 reconnaissent les PTCs en interagissant avec les facteurs de terminaison eRF1, eRF3 et la protéine Poly(A) binding (PABP). La reconstitution d’un système de traduction in vitro a permis d’étudier la terminaison de la traduction en présence des facteurs PABP et UPF1, à l’aide de méthodes de biochimie et de cryo-microscopie électronique. L’étude du rôle du facteur de NMD UPF3B dans la terminaison de la traduction a mis en évidence une double action de cette protéine ; tout d’abord, un retardement de la reconnaissance du codon stop et également la promotion de la dissociation du ribosome. Ce travail a également permis de mettre en évidence une nouvelle interaction entre UPF3B et la kinase SMG1-8-9 et de montrer comment cette interaction affecte l’état de phosphorylation de UPF1. Les résultats de cette étude montrent une interaction complexe entre les différents facteurs de NMD et la kinase SMG1. / Nonsense-mediated mRNA decay (NMD) is an important eukaryotic quality control mechanism that recognizes and degrades mRNA containing a premature termination codon (PTC). Up-frameshift proteins constitute the conserved core NMD factors (UPF1, UPF2 and UPF3). They mediate the recognition of a NMD substrate, i.e. a ribosome stalled at a PTC. UPF proteins were shown to associate with eukaryotic release factors (eRF1 and eRF3) and were suggested to impede translation termination. We showed that, at a normal termination codon, Poly(A)-binding protein (PABP) stimulates translation termination by directly interacting with eRF3a. Using a reconstituted in vitro translation system, we studied translation termination in the presence of the factors PABP and UPF1 using biochemistry and single particle electron cryo-microscopy (Cryo-EM). Additionally, we analysed the role of the other NMD factors UPF2 and UPF3B in translation termination in vitro. We discovered a novel role for UPF3B in translation termination. Moreover, we observed a novel interaction between UPF3B and the SMG1-8-9 kinase complex. The presence of UPF3B affects the kinase activity of SMG1 and thus the phosphorylation state of UPF1. Our results highlight a much more complex interplay of the NMD factors with the translation termination machinery and SMG1 kinase than anticipated.

Le processus de recombinaison V(D)J des gènes d’immunoglobulines (Ig) est caractérisé par une grande imprécision des jonctions entre les segments variables (V), de diversité (D) et de jonction (J). Deux fois sur trois, un décalage du cadre de lecture apparaît, aboutissant à une jonction non productive dite « hors phase ». Plusieurs études ont démontré que les deux allèles productifs et non-productifs sont activement transcrits. Les transcrits matures issus des allèles non-productifs sont pris en charge par un mécanisme de surveillance des ARNm appelé NMD « Nonsense-Mediated mRNA Decay ». En dégradant efficacement les ARNm d’Ig contenant des codons non-sens, ce mécanisme prévient l’apparition des Ig tronquées au cours de l’ontogénie B. Néanmoins, aucune étude n’a jusqu’ici analysé l’impact de l’épissage alternatif des transcrits d’Ig non-productifs. Ce phénomène appelé NAS « Nonsense-associated Altered Splicing » peut conduire à une production d’Ig tronquées présentant des délétions internes du domaine variable (V).Les projets développés lors de cette thèse ont montré que la présence d’un codon non-sens, au niveau de l’exon variable (VJ) des transcrits Igκ, favorise le saut d’exon et la production de chaînes légères dépourvues de domaine variable (ΔV-κLCs). De façon intéressante, ces Ig tronquées provoquent un stress cellulaire et conduisent à l’apoptose des plasmocytes (Article 1). Ces observations ont permis d’identifier un nouveau point de contrôle agissant tardivement lors de la différenciation plasmocytaire : le TIE « Truncated-Ig Exclusion » checkpoint. Ce processus de contrôle provoque l’élimination des plasmocytes qui produisent des chaînes d’Ig tronquées. Nous avons également étudié l’épissage alternatif des transcrits d’Ig non-productifs en l’absence de TIE-checkpoint (Article 2). Cette étude a révélé que l’hypertranscription des gènes d’Ig dans les plasmocytes favorise l’épissage alternatif des transcrits d’Ig non-productifs. En utilisant un modèle d’expression forcée d’Ig tronquées, nous avons mis en évidence une coopération entre les mécanismes assurant la surveillance des ARNm (NMD) et la surveillance au niveau protéique (UPR : « Unfolded Protein Response », autophagie) (Article 3). Sur la base de ces résultats, nous avons mis au point une nouvelle approche thérapeutique qui consiste à forcer la production d’Ig tronquées en utilisant des oligonucléotides anti-sens (AON) capables de provoquer l’élimination de l’exon variable lors de l’épissage. Cette invention pourrait ouvrir des perspectives thérapeutiques pertinentes dans le traitement du Myélome Multiple et d’autres pathologies touchant les plasmocytes. / The recombination process V(D)J of immunoglobulin (Ig) genes is characterized by random junctions between the variable (V), diversity (D) and joining (J) segments. A frameshift mutation appears in two-third of cases, generating a non-productive or « out of frame » junction. Several studies have shown that both productive and non-productive alleles are actively transcribed. The mature transcripts from nonproductive alleles are usually considered sterile and innocuous as a result of an mRNA surveillance mechanism called NMD « Nonsense-Mediated mRNA Decay ». By degrading aberrant mRNA, this mechanism prevents the appearance of truncated Ig during B cell ontogeny. However, less is known about the impact of alternative splicing on non-productive Ig transcripts. This mechanism, called NAS « Nonsense-associated Altered Splicing » can lead to the production of truncated Ig with internal deletions of variable domain (V). During my thesis, we have shown that the presence of a stop codon, within the variable exon (VJ) of Igκ transcripts, promotes exon skipping and synthesis of V domain-less κ light chains (ΔV-κLCs). Interestingly, such truncated Ig causes cellular stress and leads to plasma cells apoptosis (Article 1). These findings have identified a new checkpoint acting late during plasma cell differentiation: TIE « Truncated-Ig Exclusion » checkpoint. This process ensures counter-selection of plasma cells producing truncated-Ig. We also studied the alternative splicing of non-productive Ig transcripts in the absence of TIE-checkpoint (Article 2). We found that hypertranscription of Ig genes in plasma cells promote alternative splicing of non-productive Ig transcripts. Using a model forcing the expression of truncated Ig, we identified a cooperative action between mRNA surveillance mechanisms (NMD) and those of protein surveillance (UPR « Unfolded Protein Response », autophagy) (Article 3). Based on these results, we have developed a new therapeutic approach by increasing the production of truncated Ig using antisense oligonucleotides (AON) that leads to the elimination of the variable exon during splicing. This invention could open new avenues for the treatment of Multiple Myeloma patients and other pathologies affecting plasma cells.