Les viroïdes sont les pathogènes les plus simples connus à ce jour. Ils possèdent un génome d'ARN simple brin, circulaire, qui n'encode aucune protéine et qui n'est pas encapsidé. Malgré tout, ils sont capables d'infecter des plantes supérieures et de causer des symptômes suffisamment sévères pour amener d'importantes pertes économiques dans les domaines agro-alimentaire et horticole. Depuis quelques années, plusieurs études ont été réalisées pour mieux comprendre ces pathogènes obligatoires mais, jusqu'à maintenant, peu de données sont disponibles sur les petits ARN interférents (siARN) produits par les plantes à la suite d'une infection par un viroïde. Le but de ce travail est de recueillir le plus d'informations possible sur les siARN produits par le pêcher à la suite d'une infection par le viroïde de la mosaïque latente du pêcher (PLMVd). Les petits ARN non-codants de 18 à 26 nucléotides de plants de pêcher sains et infectés par PLMVd ont été clonés et séquencés.Les observations faites à partir de ces séquences montrent que seul le plant infecté produit des petits ARN homologues à PLMVd. Aussi, certaines régions du génome du viroïde semblent être plus enclines à produire des siARN. De plus, les deux polarités du génome de PLMVd semblent être susceptibles à l'interférence à l'ARN. Ensuite, certaines observations montrent que les molécules circulaires de PLMVd ainsi qu'un duplex d'ARN formé des deux polarités du génome de PLMVd sont des cibles potentielles de l'interférence à l'ARN. Enfin, à la suite de l'analyse des résultats, on peut supposer que les siARN homologues à PLMVd peuvent modifier l'expression de certains gènes végétaux. À la suite de ces observations et aux questions qu'elles ont soulevées, nous avons préparé une expérience de séquençage à haut débit des petits ARN d'un plant de pêcher sain et d'un plant infecté par PLMVd.Les résultats préliminaires montrent que le niveau d'expression de PLMVd et des petits ARN homologues à PLMVd varient selon les plants étudiés et selon le mois dans lequel les feuilles de pêcher ont été cueillies. L'ARN extrait des feuilles qui semblaient contenir la plus forte concentration de siARN a été utilisé pour les expériences suivantes.Les premiers tests pour la préparation des petits ARN pour le séquençage par la technologie Solexa d'Illumina montrent que le kit de préparation des petits ARN est efficace. En conclusion, ces résultats ouvrent la voie à un séquençage à haut débit des siARN de pécher, plus particulièrement ceux qui sont associés à l'infection par PLMVd. Ils permettent aussi d'énoncer certaines hypothèses qu'il sera intéressant de vérifier dans le futur.

Les recherches menées au sein de notre laboratoire ont montré que la Nicotinamide Phosphoribosyltransférase (Nampt) est surexprimée lors de l’activation de plusieurs cellules immunes. Cette surexpression est surprenante si l’on considère que cette enzyme intervient dans le métabolisme de base de toute cellule (immune et non immune) en participant à la synthèse du cofacteur NAD. Au cours de ce travail, nous avons essayé de comprendre quelle est la contribution de cette enzyme aux fonctions immunes. Puisque les souris génétiquement invalidées pour le gène de la Nampt meurent à un stade embryonnaire précoce nous avons invalidé ce gène de façon conditionnelle uniquement dans les lymphocytes T et B. Nos résultats suggèrent que la délétion de la Nampt dans les cellules T et B compromet leur survie. De plus, nous avons testé l’effet d’un inhibiteur spécifique de la Nampt sur la sécrétion de TNF par des macrophages et des cellules dendritiques. Nos résultats montrent que l’inhibition de la Nampt s’accompagne d’une diminution du taux de NAD intracellulaire et, parallèlement, d’une réduction de la quantité de TNF synthétisé. De même, nous avons montré qu’en augmentant le taux de NAD cellulaire il est possible d’augmenter la quantité de TNF produit, ce qui laisse supposer que la capacité de la cellule à synthétiser du TNF serait directement liée à son contenu en NAD. Cette régulation semble impliquer une étape post-transcriptionnelle puisque l’ARNm du TNF ne paraît pas être affecté par ces traitements. Puisque le taux de NAD peut influencer directement l’activité d’enzymes NAD-dépendantes, et en particulier l’activité des enzymes de la famille des sirtuines, nous nous sommes demandés si une sirtuine était impliquée dans la synthèse du TNF. Une approche pharmacologique et une approche génétique nous ont permis de montrer que SIRT6 serait capable d’augmenter la production de TNF à une étape traductionnelle. Cette conclusion semble être confirmée par le fait que des cellules dendritiques dérivées de souris invalidées pour le gène SIRT6 produisent moins de TNF en réponse à un stimulus microbien par rapport à des cellules sauvages. En conclusion nos observations suggèrent la Nampt, en affectant le niveau intracellulaire de NAD, joue un rôle important dans le contrôle de la production du TNF par les cellules de système immunitaire

La découverte de l’ARN interférence et des micro-ARN a permis de définir un principe majeur de régulation de l’expression des gènes, et a produit de nouveaux outils pour la médecine. Chez les mammifères, l’étude des fonctions des micro-ARN a été restreinte au cytoplasme, bien qu’ils soient aussi présents dans le noyau.Cette thèse présente une série d’expériences visant à caractériser les facteurs moléculaires requis pour l’activité nucléaire des micro-ARN. Nous avons débuté ce projet en explorant les partenaires ARN-dépendant de la protéine AGO2 par immunoprécipitation et spectrométrie de masse quantitative. Parmi les interactants ARN-dépendants, nous nous sommes concentrés sur trois protéines nucléaires abondantes : SFPQ, PSPC1 et NONO qui forment la famille drosophila behavior and human splicing (DBHS). Nous avons démontré que le complexe RISC nucléoplasmique est associé aux protéines SFPQ, PSPC1 et NONO dans plusieurs lignées cellulaires murines et humaines, d’une manière qui dépend de SFPQ. Des expériences de type HITS-CLIP de la protéine AGO2 et/ou de la protéine SFPQ dans des cellules souches nous ont permis de montrer que SFPQ se lie préférentiellement aux 3’UTR longs en utilisant deux motifs spécifiques. En effet, SFPQ contrôle significativement environ 20% de l’activité de liaison de AGO2, ce qui est répercuté au niveau transcriptomique. Cependant, cette activité concerne uniquement les sites de liaison de SFPQ proches (<500 nucléotides) de AGO2. De plus, nous avons observé que cette régulation s’étend aux ARNm cytoplasmiques. Ce résultat suggère que la liaison et l’agrégation de la protéine SFPQ à l’ARN programme la structure du 3’UTR et donc les possibilités de ciblage par les miARN dans le noyau, et ceci d’une manière qui semble préservée dans le cytoplasme. Enfin, nous avons montré en particulier que l’expression de SFPQ contrôle le programme de ciblage par let-7a, et module la transition des cellules souches vers l’état différencié.
Ces résultats contribuent à la diversité des mécanismes de régulation de l’activité des miARN. Dans la deuxième partie du projet, nous avons exploré les partenaires ARN-indépendant de la protéine nucléaire AGO2. Nous avons découvert que la protéine AGO2 interagit avec le complexe CCR4-NOT1 et l’exosome nucléaire d’une manière indépendante de l’ARN. Nous proposons une série d’expériences visant à confirmer ces résultats. Brièvement, l’hypothèse de travail qui semble la plus cohérente avec les données actuelles est la liaison directe de l’exosome au module CNOT2-CNOT3 du complexe CCR4-NOT1. Ce modèle permettrait d’expliquer le mécanisme d’extinction des gènes par les miARN nucléaires qui reposerait donc sur leur interaction avec les complexes CCR4-NOT1 et exosome. Son mode opératoire comprendrait des protéines de liaison à l’ARN et des micro-ARN pour sélectionner les cibles. / The discovery of RNA interference and micro-RNA has unravelled a fundamental principle of gene expression regulation, and has produced new tools for medicine. In mammals, the study of micro-RNA functions have been confined to the cytoplasm, although there is a growing body of evidence about their presence in the nucleus.This thesis present a set of experiments directed towards understanding the molecular factors required for nuclear miRNA activity.We started this project by exploring the RNA-dependent interactors of AGO2 by immunoprecipitation followed by quantitative mass spectrometry analysis. We focused on three partners: SFPQ, PSPC1 and NONO which are abundant nuclear proteins and belong to the DBHS family (drosophila behavior and human splicing). We demonstrated that the nucleoplasmic RISC complex associates with DBHS proteins in multiple murine and human cell lines in an SFPQ-dependent manner.HITS-CLIP experiments of AGO2 and SFPQ proteins in mouse embryonic stem cells showed that SFPQ preferentially binds long 3’UTR using two specific motifs. Using these motifs, SFPQ significantly controls about 20% of local AGO2 binding activity and target mRNA stability as we observe by transcriptomic analysis. SFPQ mode of action appears to be local and SFPQ motifs are functional only when proximal to AGO2 binding sites in a window of 500 nucleotides.Moreover, although SFPQ is only nuclear, we observe that SFPQ has an effect on cytoplasmic mRNAs, which suggests that SFPQ binding and aggregation to mRNA in the nucleus programs the 3’UTR for miRNA targeting, in a way that appears preserved in the cytoplasm.In particular, we found that SFPQ controls let-7 targeting program and modulates embryonic stem cell differentiation into neuron cells.These results contribute to expand the diversity of miRNA regulatory mechanisms.In the second part of the project, we explored the RNA-independent interactors of AGO2. We discovered that nuclear AGO2 interacts with CCR4-NOT1 complex and the RNA exosome in an RNA-independent manner.We propose a set of experiments to confirm these results, based on a new working model. Briefly, the most likely hypothesis to explain the current data is the direct binding of RNA exosome to the CNOT2-CNOT3 module of CCR4-NOT1 complex.This model would explain the silencing mechanism of genes by nuclear miRNAs, whose activity would depend on the RISC complex interaction with CCR4-NOT1 complex and RNA exosome.Hence, the RNA exosome would use both RNA binding proteins and miRNAs to select targets for degradation, based on CCR4-NOT1 mode of action.

Les recherches menées au sein de notre laboratoire ont montré que la Nicotinamide Phosphoribosyltransférase (Nampt) est surexprimée lors de l’activation de plusieurs cellules immunes. Cette surexpression est surprenante si l’on considère que cette enzyme intervient dans le métabolisme de base de toute cellule (immune et non immune) en participant à la synthèse du cofacteur NAD. Au cours de ce travail, nous avons essayé de comprendre quelle est la contribution de cette enzyme aux fonctions immunes. <p>Puisque les souris génétiquement invalidées pour le gène de la Nampt meurent à un stade embryonnaire précoce nous avons invalidé ce gène de façon conditionnelle uniquement dans les lymphocytes T et B. Nos résultats suggèrent que la délétion de la Nampt dans les cellules T et B compromet leur survie. <p>De plus, nous avons testé l’effet d’un inhibiteur spécifique de la Nampt sur la sécrétion de TNF par des macrophages et des cellules dendritiques. Nos résultats montrent que l’inhibition de la Nampt s’accompagne d’une diminution du taux de NAD intracellulaire et, parallèlement, d’une réduction de la quantité de TNF&61537; synthétisé. De même, nous avons montré qu’en augmentant le taux de NAD cellulaire il est possible d’augmenter la quantité de TNF&61537; produit, ce qui laisse supposer que la capacité de la cellule à synthétiser du TNF&61537; serait directement liée à son contenu en NAD. Cette régulation semble impliquer une étape post-transcriptionnelle puisque l’ARNm du TNF&61537; ne paraît pas être affecté par ces traitements. Puisque le taux de NAD peut influencer directement l’activité d’enzymes NAD-dépendantes, et en particulier l’activité des enzymes de la famille des sirtuines, nous nous sommes demandés si une sirtuine était impliquée dans la synthèse du TNF&61537; Une approche pharmacologique et une approche génétique nous ont permis de montrer que SIRT6 serait capable d’augmenter la production de TNF&61537; à une étape traductionnelle. Cette conclusion semble être confirmée par le fait que des cellules dendritiques dérivées de souris invalidées pour le gène SIRT6 produisent moins de TNF&61537; en réponse à un stimulus microbien par rapport à des cellules sauvages. <p>En conclusion nos observations suggèrent la Nampt, en affectant le niveau intracellulaire de NAD, joue un rôle important dans le contrôle de la production du TNF&61537; par les cellules de système immunitaire<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Chez les eucaryotes, plusieurs protéines liant l'ARN ou RBPs agissent sur l'ARNm à différents niveaux, de l'épissage à la traduction. Récemment, un grand nombre d’ARN non-codant des protéines (npcRNAs) ont été identifiés chez les eucaryotes et ont été montré comme interagissant avec une variété de ribonucléoprotéines (RNP) pour contrôler l'expression des gènes au niveau post-transcriptionnel. Nous avons identifié une Nuclear-Speckle RBP (ou NSR) qui interagit avec le npcRNA, ENOD40, un lncARN qui s'accumule au cours de la formation des racines latérales et des nodules chez les légumineuses. Durant cette thèse nous avons analysé le rôle des NSR d’Arabidopsis thaliana ainsi que leur lien avec les npcARN.Deux gènes AtNSRs homologues existent chez Arabidopsis nommés NSRa et NSRb, ces gènes codent des protéines localisées dans des speckles nucléaires avec certaines protéines apparentées à l’épissage. Fait intéressant, les fusions AtNSR-GFP sont relocalisées dans des granules cytoplasmiques dans certaines cellules des racines différenciées ainsi que lors d’une co-expression éctopique de ENOD40. Le gène AtNSRb est régulé par l'auxine alors AtNSRa est constitutif. Les simples mutants Atnsr ne montrent pas de phénotype, mais la croissance des racines des doubles mutants est partiellement insensible à l'auxine, ce qui suggère une fonction redondante de ces protéines dans les racines. La localisation observée pour ces protéines nous a mené à explorer un rôle des NSRs dans l’épissage, nous avons donc analysé le profil d'épissage de 288 gènes en réponse à l'auxine chez Arabidopsis et comparé ces profils entre le WT et les mutants nsra/nsrb. Tout d’abord nous avons remarqué que l’épissage général ne variait pas, en revanche, l’analyse de 288 gènes alternativement épissés montre que le profil d'épissage de 77 gènes semble être modifié durant la réponse à l'auxine et 51 gènes nécessitent les protéines AtNSR pour ce changement. Afin de vérifier l’interaction des NSRs avec les cibles d’AS et avec les npcARN nous avons co-immunoprécipité les NSRs et nous avons identifié au moins 5 cible d’AS et 2 npcARN. L’expression de l’ARN ENOD40 ainsi que du partenaire npcARN module L’AS chez Arabidopsis. Dans un deuxième chapitre, nous avons exploré le rôle des NSRs dans le PTGS déclenché par un transgène contenant un intron ce qui nous a permis de lier l’épissage alternatif et le silencing. Nous proposons donc que les NSRs pourraient lier l’épissage alternatif et l’action des ARN non codants, notamment lors de la croissance de la racine. / In eukaryotes, several RNA binding proteins (RBPs) act on mRNA at various levels from splicing to translation. Recently a large number of non-protein coding RNAs (npcRNAs) have been identified in eukaryotes and shown to integrate into a variety of ribonucleoproteins (RNP) to control posttranscriptional gene expression. Our laboratory has identified a plant Nuclear-Speckle RBP (or NSR) that interacts with an npcRNA, ENOD40 that accumulates during lateral root and nodule formation in legumes. NSR is relocalised into a cytoplasmic RNP in the ENOD40-expressing cells. During this PhD, we have analysed the role of NSRs in Arabidopsis thaliana and its link with npcRNAs. Two AtNSR homologs from Arabidopsis thaliana, named AtNSRa and AtNSRb, code for proteins also localised in nuclear speckles together with certain splicing-related proteins. Interestingly, AtNSR-GFP fusions are relocalised into cytoplasmic granules in certain differentiated root cells and by ectopic expression of the ENOD40 RNA. The AtNSRb gene is regulated by auxin whereas AtNSRa is constitutive. Root growth and lateral root formation of double nsra/nsrb mutants is partially insensitive to auxin. The localisation of these proteins prompted us to explore roles in splicing. No defects in general splicing were observed however analysis of 288 alternatively spliced genes in WT and nsra/nsrb roots in response to auxin revealed 77 changes in splicing profiles in response to auxin from which 51 required AtNSRs. In order to validate the interaction of NSRs with alternatively spliced mRNAs and npcRNAs, we have co-immunoprecipitated NSRs and identified at least 5 interacting alternatively spliced mRNAs and 2 npcRNAs. Expression of the ENOD40 RNA or one interacting ncRNA modulate alternatively splicing in Arabidopsis. In a second chapter, we explored the role of NSRs in the modulation of PTGS triggered by intron-containing transgenes allowing us to link alternatively splicing and silencing. We propose that NSRs may link alternative splicing and the action of non-coding RNA, notably during root growth and development.