L’ARN est sans aucun doute la molécule biologique la plus versatile qui soit. Tout comme l’ADN, il peut contenir et transmettre de l’information génétique. Tout comme les protéines, il peut accomplir une multitude de fonctions biologiques. De plus, son rôle le plus connu demeure celui d’intermédiaire entre l’ADN et les protéines. L’ARN est donc au cœur d’un bon nombre de processus biologiques. Ceci lui confère un immense potentiel thérapeutique qui jusqu’à présent demeure largement inexploité. Pour accomplir ses fonctions, l’ARN doit adopter une structure tridimensionnelle précise qui est dépendante à la fois de sa séquence et de son environnement. Ainsi, en modifiant la structure d’un ARN, il est possible d’en moduler sa fonction. C’est l’objectif global des travaux présentés dans cette thèse. Pour y parvenir, de courts oligonucléotides antisens (OA) ont été utilisés. Cette stratégie revêt plusieurs avantages. Comme les OA s’apparient à leur cible en formant des paires de bases Watson-Crick, ils offrent une grande spécificité et leur design est facile. De plus, en se fiant aux données structurales et aux logiciels de prédictions de structures des ARN, on peut aisément identifier les régions à cibler avec les OA. Enfin, cette technique est versatile puisqu’on peut cibler différents motifs d’ARN. La première cible a été le ribozyme du virus de l’hépatite D. Cet ARN, qui catalyse une réaction d’auto-coupure, a été modifié afin que son activité devienne dépendante à la liaison d’OA. Plusieurs modules ont ainsi été créés et combinés afin d’obtenir des ribozymes qui répondaient à la présence d’un ou plusieurs OA. En insérant ces interrupteurs moléculaires dans les régions non traduites d’un ARNm, nous avons ainsi modulé l’expression de ce gène avec les OA. Cet outil a des applications intéressantes pour la régulation de gènes en biologie synthétique. Un autre motif ciblé a été le G-quadruplex (G4). Cette structure non canonique exerce de nombreuses fonctions biologiques et représente donc une cible thérapeutique intéressante. Lorsque présent dans la région 5’ non traduite d’un ARNm, le G4 mène généralement à une diminution de la traduction. En utilisant des OA qui empêchent la formation du G4, nous avons été en mesure d’augmenter la traduction du gène ciblé. De plus, il a été possible de développer des OA qui favorisent la formation d’un G4 dans le but de diminuer l’expression de la cible. Finalement, dans le dernier chapitre de cette thèse, il est démontré que les G4 présents dans les microARN primaires influencent leur maturation en microARN matures. Des OA ciblant ces G4 ont été utilisés afin de favoriser la maturation de microARN suppresseurs de tumeurs, ce qui présente un potentiel thérapeutique intéressant. En bref, les travaux présentés dans cette thèse démontrent clairement que les OA sont un outil de choix pour cibler et modifier la structure de motifs d’ARN spécifiques. / Abstract : RNA is a versatile biological molecule. Like DNA, it can contain and transmit genetic
information. Like proteins, it can accomplish multiple biological functions. Also, its most
known role remains that of intermediary between DNA and proteins. RNA is thus a key
player in many biological processes. This gives it an immense therapeutic potential which
remains largely untapped. To fulfill its functions, RNA must adopt a precise threedimensional
structure that is dependent on both its sequence and its environment. Thus, by
modifying the structure of an RNA, it is possible to modulate its function. This is the
overall objective of the work presented in this thesis. To achieve this, small antisense
oligonucleotides (ASO) have been used. This strategy has several advantages. As ASO
bind their target with Watson-Crick base pairs, they offer great specificity and their design
is easy. Moreover, reliance on structural data and RNA structure prediction softwares
makes it easy to identify the regions to be targeted with ASO. Finally, this technique is
versatile since it is possible to target different RNA motifs. The first target was the HDV
self-cleaving motif. This RNA, which catalyzes a self-cleaving reaction, has been modified
so that its activity became dependent on the binding of ASO. Several modules were thus
created and combined in order to obtain ribozymes which responded to the presence of one
or more ASO. By inserting these molecular switches into an mRNA’s UTR, the expression
of this gene was modulated with the ASO. This has interesting applications for the
regulation of genes in synthetic biology. Another target motif was the G-quadruplex (G4).
This non-canonical structure exerts many biological functions and therefore represents an
interesting therapeutic target. When present in the mRNA’s 5’UTR, G4 generally lead to a
decrease in translation. Using ASO that prevent G4 formation, we were able to increase the
translation of the target gene. In addition, it has been possible to develop ASO which
promote the formation of a G4 in order to decrease the expression of the target. Finally, in
the last chapter of this thesis, it is demonstrated that the G4 present in the primary
microRNAs influence their maturation in mature microRNAs. ASO targeting these G4
have been used in order to promote the maturation of tumor suppressor microRNAs, which
has an interesting therapeutic potential. The work presented in this thesis clearly
demonstrates that ASO are ideal for targeting and altering the structure of specific RNA
motifs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usherbrooke.ca/oai:savoirs.usherbrooke.ca:11143/11570 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Rouleau, Samuel |
| Contributors | Perreault, Jean-Pierre, Bisaillon, Martin |
| Publisher | Université de Sherbrooke |
| Source Sets | Université de Sherbrooke |
| Language | French, English |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse |
| Rights | © Samuel Rouleau, Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Pas de Modification 2.5 Canada, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ca/ |
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