Regulation of gene expression occurs at several levels in a cell. While control of transcription is often viewed as the main source of regulation, it is now clear that post-transcriptional processes are essential to fine-tune protein availability. The presence of AU-rich elements (ARE) in the 3’ untranslated region (3’UTR) of many important mRNAs exemplifies one such process. AREs alter the mRNA translation or degradation status by recruiting ARE-binding proteins (ARE-BP). ARE-BPs of the TTP/TIS11 family bind to their cognate ARE-RNAs using their conserved tandem zinc-finger domain and induce rapid decay of their targets. This allows for proper regulation of cell proliferation, cell death and inflammation. In this regard, TTP/TIS11 are main regulators of gene expression, and as such are put under strict transcriptional, post-transcriptional as well as several layers of post-translational control.<p>In this work, we aimed at elucidating the degradation mechanisms affecting TTP/TIS11. Using Drosophila as a model, we found that dTIS11 protein turnover is rapid due to continuous degradation by the proteasome. However, proteasomal recognition did not require ubiquitination of dTIS11 as non-ubiquitinable mutants were efficiently degraded by the proteasome. In addition, dTIS11 was digested by the 20S proteasome that lacks ubiquitin-recognition domains. Our results further indicate that intrinsically disordered regions (IDR) in dTIS11 may be responsible for proteasomal recognition. In fact, dTIS11 is predicted as disordered and possesses the main characteristics of intrinsically disordered proteins (IDP). We also identified dTIS11 N- and C-terminal domains as functional signals for degradation, potentially due to their destructuration. This ubiquitination-independent, disorder-dependent degradation process is conserved throughout evolution as dTIS11 mammalian counterpart, TTP, undergoes the same degradation by default pathway. In addition, we established that phosphorylation prevents degradation of TTP/TIS11 by the proteasome. <p>Together, our results pinpoint a new essential characteristic for TTP/TIS11 that may redefine the identity of these proteins. In addition, we unraveled a novel and conserved mechanism of regulation of TTP/TIS11. This control is essential for cell physiology as defects in this process can lead to defects in the inflammatory response, increased radiation-induced lung toxicity and tumorigenesis.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’expression des gènes chez les organismes eucaryotes est un processus hautement régulé dans l’espace et dans le temps. Les ARN messagers, premièrement décrits comme simples intermédiaires entre l’ADN et les protéines, s’avèrent être des éléments centraux de la régulation de l’expression génique :les régulations post-transcriptionnelles vont influencer la stabilité, la traductibilité et la localisation des ARN messagers (ARNm). Le contrôle de la dégradation des ARNm est un moyen efficace d’adapter rapidement la production des protéines en fonction des besoins de la cellule. La dégradation des ARNm est un processus actif qui nécessite soit l’élimination de la coiffe en 5’ ou de la queue polyA en 3’, soit un clivage endonucléolytique. Dans la plupart des cas, le messager est premièrement déadénylé, puis décoiffé avant d’être dégradé dans le sens 5’-3’ ou dans le sens 3’-5’. De plus, les ARNm en cours de dégradation sont relocalisés dans des granules cytoplasmiques appelés Processing Bodies où les facteurs de la dégradation sont concentrés. On trouve dans les messagers codant pour des protéines dont la production doit être finement régulée, une variété importante d’éléments régulateurs (éléments cis) le plus souvent au sein de leur région 3’ non traduite. La régulation de la stabilité d’ARNm porteurs d’éléments riches en adénine et uridine (ARE) dans leur région 3’ non traduite (3’UTR) par les protéines capables de reconnaitre et lier ces éléments (ARE-BP) constitue un des exemples les plus documentés de régulations post-transcriptionnelles de l’expression des gène, mais le mécanisme moléculaire de cette régulation est encore mal compris.<p>Nous avons utilisé le messager codant pour le peptide antimicrobien CécropineA1 lié par l’ARE-BP dTIS11 comme modèle pour étudier les régulations post-transcriptionnelles dépendantes des ARE chez la drosophile. Au cours de ce travail, nous avons démontré que le messager CecA1 subit une déadénylation biphasique. En effet, une déadénylation initiale racourcie la queue polyA sans diminuer la quantité de messager, puis une seconde déadénylation, prise en charge par le complexe de déadénylation CCR-NOT nécessite la présence de la protéine dTIS11 et conduit à la dégradation totale du transcrit. L’observation des intermédiaires de la dégradation nous montre que, après sa déadénylation totale, le messager est décoiffé, puis dégradé dans les deux directions: 3’-5’ et 5’-3’. Contrairement à ce qui a été montré pour ces homologues mammifères, la protéine dTIS11 n’induit pas l’accumulation du messager CecA1 dans les Processing Bodies mais favorise la deuxième phase de déadénylation alors que le messager CecA1 est associé à la machinerie de traduction afin d’induire une dégradation rapide et efficace du transcrit.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The nucleo-cytoplasmic compartmentalization enables eukaryotic cells to develop sophisticated post-transcriptional regulations of gene expression. However, managing the exchanges of macromolecules between the two compartments also represents a formidable challenge for the cells. Nucleo-cytoplasmic exchanges rely on specialized soluble carriers and take place at nuclear pore complexes that span the nuclear envelope. Active nucleo-cytoplasmic transport of proteins, in particular, is performed mainly by a family of carriers called karyopherins, which includes about twenty members in mammals. Some of them, called importins, recognize nuclear localization signals (NLSs) in their substrates and convey them into the nucleus. Others, called exportins, recognize nuclear export signals (NESs) in their substrates and bring them back to the cytoplasm. <p>Many RNA-binding proteins (RBPs) shuttle between the nucleus and the cytoplasm, where they can often fulfill different functions. RBPs also frequently localize into specialized microdomains that are not delimited by a membrane but in which specific factors are concentrated. Those include processing bodies and stress granules, which are cytoplasmic foci associated with mRNA decay, storage and translational repression. Post-transcriptional regulations mediated by RBPs can therefore be modulated rapidly and efficiently through changes in the localization of RBPs.<p>The first part of this work focuses on the subcellular localization and nucleo-cytoplasmic transport of the Drosophila RBP dTIS11. Like its mammalian and yeast homologues, dTIS11 binds AU-rich elements in the 3’UTR of its target mRNAs, and stimulates their rapid deadenylation and decay. Here, we have observed that although dTIS11 appears to be located mostly in the cytoplasm, it is constantly shuttling in and out of the nucleus. We show that the export of dTIS11 from the nucleus depends on the CRM1 exportin and is mediated by a hydrophobic NES that encompasses residues 101 to 113 in dTIS11 sequence. We also identify a cryptic Transportin-dependent PY nuclear localization signal (PY-NLS) in the tandem zinc finger region of dTIS11 and show that it is conserved across the TIS11 protein family. This PY-NLS partially overlaps the second zinc finger (ZnF2) of dTIS11. Importantly, mutations disrupting the capacity of the ZnF2 to coordinate a Zn2+ ion unmask dTIS11 and TTP PY-NLS and promote nuclear import. Taken together, our results indicate that the nuclear export of Drosophila and mammalian TIS11 proteins is mediated by CRM1 through diverging NESs, while their nuclear import mechanism might rely on a conserved PY-NLS whose activity is negatively regulated by ZnF2 folding.<p>In the second part, we present preliminary results which implicate the nucleo-cytoplasmic transport machinery in the assembly of stress granules (SGs) in mammalian cells. SGs contain silenced mRNPs which resemble stalled initiation complexes, and they form transiently in response to acute stress, concomitantly with a global arrest of translation. While their exact role remains undefined, it seems clear that SGs are able to exchange mRNPs with polysomes and with PBs, and that they are connected to post-transcriptional and translational regulations of gene expression during stress. Here, we show that inhibition of Transportin-1 expression or function does not affect the translational status of cells but impairs the assembly of stress granules. Finally, we show that Transportin-1 and -2B, but not -2A, localize into stress granules in response to several stresses. <p>In conclusion, we suggest two potential new roles for Transportins, in the nucleo-cytoplasmic traffic of TIS11 proteins on the one hand and in the assembly of stress granules on the other hand.<p>/<p>Le compartimentage nucléo-cytoplasmique permet aux cellules eucaryotes de réguler l’expression génétique par des mécanismes post-transcriptionnels élaborés. Les ARN messagers subissent plusieurs étapes de maturation dans le noyau avant d’être exportés vers le cytoplasme où ils sont traduits et dégradés. Ces processus sont effectués via des protéines de liaison à l’ARN, ou RBPs. Beaucoup de RBPs exercent des fonctions différentes dans le noyau et dans le cytoplasme, et leur activité peut dès lors être rapidement modulée par une modification de leur localisation.<p>Le transport nucléo-cytoplasmique actif des protéines s’effectue à travers les pores nucléaires et fait majoritairement appel à des transporteurs solubles de la famille des karyophérines. Ceux-ci reconnaissent au sein des protéines à transporter une séquence-passeport appelée NLS (nuclear localization signal) ou NES (nuclear export signal) selon la direction nécessitée. <p>Le présent travail comporte deux parties. La première porte sur la localisation subcellulaire et le transport nucléo-cytoplasmique des protéines de la famille TIS11, et plus particulièrement de dTIS11 qui est le seul représentant de cette famille chez la Drosophile. Comme ses homologues dans d’autres espèces, dTIS11 est une RBP qui favorise la déadénylation et la dégradation de ses ARN messagers cibles. Nos résultats démontrent que dTIS11 fait la navette entre le noyau et le cytoplasme. L’export de dTIS11 hors du noyau est réalisé par la karyophérine CRM1 et fait appel à un NES différent de celui présent chez les protéines TIS11 mammaliennes. Nous identifions également un NLS cryptique au sein du domaine à deux doigts de zinc avec lequel dTIS11 lie l’ARN. Ce NLS correspond partiellement au signal consensus reconnu par la Transportine. Il est démasqué par la mutation du second doigt de zinc ;dans ces conditions, il permet l’import de dTIS11 par la Transportine. Enfin, nous montrons qu’il est conservé dans d’autres protéines de la famille TIS11. <p>Dans la seconde partie, nous nous intéressons aux granules de stress, qui sont des microdomaines cytoplasmiques dans lesquels se concentrent des RBPs et des ARN messagers non traduits en réponse à un stress cellulaire. Nous montrons que les karyophérines appartenant à la sous-famille des Transportines sont présentes dans ces granules et que l’inhibition de l’expression ou de la fonction des Transportines réduit la formation de ces granules en réponse à divers stress cellulaires. Nous écartons la possibilité que ce résultat soit un effet indirect d’un ralentissement du métabolisme traductionnel. Nos résultats suggèrent donc une implication des Transportines dans la formation des granules de stress. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished