L’expression des gènes est contrôlée par de nombreuses petites molécules d’ARN appelées microARN ou miARN. Cependant, les fonctions spécifiques de la plupart des miARN restent mal comprises. En travaillant sur des vers, les chercheurs de l’IGF ont créé une encyclopédie de la dynamique des miARN au cours du développement, découvrant les mécanismes de leur régulation. Ces résultats permettent de mieux comprendre le développement normal et pourraient révéler comment ces minuscules molécules contribuent à la maladie lorsqu’elles deviennent dysfonctionnelles.
En liant et en réduisant au silence des molécules d’ARN spécifiques qui codent pour des protéines, les miARN régulent l’expression des gènes. Les scientifiques savent que l’accumulation contrôlée des miARN influence leur fonction dans de nombreux processus de développement, mais les schémas d’expression de ces petites molécules d’ARN au cours du développement restent mystérieux.
Pour répondre à cette question, les chercheurs du laboratoire de Grosshans ont profilé l’expression de plus de 150 miARN au fur et à mesure que les larves de C. elegans se développaient pour devenir des vers adultes. "La première surprise que nous avons eue a été de constater le nombre de comportements dynamiques observés pour différents miARN", explique Grosshans. "En sachant quand certains de ces miARN sont les plus abondants dans les vers, nous pouvons commencer à faire des prédictions sur les processus de développement qu’ils contrôlent et ensuite explorer ces processus."
Ensuite, l’équipe a eu recours à la modélisation mathématique pour étudier les mécanismes susceptibles d’expliquer les profils d’expression des miARN observés. Pour un miARN, appelé miR-235, le modèle prédit qu’une combinaison de production et de décroissance rythmiques conduit à la formation de modèles d’expression dynamiques. Les expériences ont confirmé cette prédiction et identifié une protéine essentielle à la dégradation du miR-235. Ce miARN est conservé des vers aux insectes et aux mammifères : chez les mouches, il régule les cycles de vigilance et de sommeil ; chez les humains, il est impliqué dans l’oncogenèse - le processus par lequel des cellules saines se transforment en cellules cancéreuses.
Des études antérieures ont montré que, chez d’autres espèces, le miR-235 a également un profil d’expression oscillatoire. "Il est intéressant de constater que, bien que nous nous soyons concentrés sur C. elegans, certaines dynamiques générales semblent être maintenues dans d’autres organismes", explique Grosshans. "Cela confirme l’idée que lorsque l’on pense à la conservation, il ne faut pas s’arrêter aux molécules, mais prendre également en compte leurs schémas dynamiques d’expression et de régulation."
Le miARN miR-235 est produit et dégradé de manière rythmique. Crédits d’image : Nahar, Morales Moya, et al. Nucleic Acids ResearchPublication originale :
Smita Nahar*, Lucas Morales Moya*, Jana Brunner, Gert-Jan Hendriks, Benjamin Towbin, Yannick P. Hauser, Giovanna Brancati, Dimos Gaidatzis^, and Helge Grosshans^ Dynamics of miRNA accumulation during C. elegans larval development Nucleic Acids Research (2024) Advance online publication
*co-premiers auteurs
co-auteurs correspondants
À propos des premiers auteurs
Originaire de Madhya Pradesh en Inde, Smita Nahar a obtenu une licence et une maîtrise en biochimie à l’Université de Delhi. Après avoir obtenu un doctorat au CSIR-Institut de génomique et de biologie intégrative à New Delhi, elle a rejoint le laboratoire Grosshans en tant que postdoctorante en 2018. Smita est mariée et a un fils de deux ans et demi. Lorsqu’elle ne travaille pas, elle aime cuisiner, jouer à des jeux de société et au tennis de table, et faire de la Zumba. En 2020, Smita a reçu une bourse Marie Sklodowska-Curie Actions pour son travail postdoctoral sur la dynamique des miARN dans la chronologie du développement. Originaire d’une petite ville de La Mancha, en Espagne, Lucas Morales Moya a étudié la biotechnologie à Valence et la biophysique à Madrid avant de s’installer en Écosse pour poursuivre un doctorat en biologie cellulaire et développementale à l’Université de Dundee. En 2018, il a rejoint le laboratoire Grosshans pour étudier comment le temps est codé génétiquement pendant le développement larvaire chez C. elegans. Lucas est un lecteur avide d’une variété de genres - de la fiction à la philosophie, et il court régulièrement et fait de l’escalade. Il pratique régulièrement la course à pied et l’escalade de blocs. Il aime également faire de la randonnée et assister à des concerts de métal.
