ARN non codant et sénescence
(E. Nicolas)

Responsable : E. Nicolas

La sénescence cellulaire est considérée comme une barrière anti cancer majeure en bloquant la prolifération de cellules potentiellement cancéreuses. Cependant l’accumulation de cellules sénescentes peut engendrer des maladies liées au vieillissement normal et pathologique. La sénescence peut être induite par différents stress comme le raccourcissement des télomères, les dommages à l’ADN ou l’activation d’oncogène. Les cellules sénescentes sont dans un état stable d’arrêt de la prolifération et établissent un programme génique spécifique. Une autre caractéristique fréquente des cellules sénescentes est la réorganisation de la chromatine en foyers d’hétérochromatine, appelés SAHF (Senescence Associated Heterochromatin Foci).

Les longs ARN non-codants (ARNnc) participent à la régulation de l’expression génique en cis ou en trans en agissant principalement sur la structuration de la chromatine. Notre projet de recherche s’intéresse à l’identification de longs ARNnc comme nouveaux acteurs dans le contrôle de la sénescence cellulaire et par la même susceptibles d'être impliqués dans le vieillissement cellulaire normal et pathologique ainsi que dans des mécanismes suppresseurs de tumeurs. Particulièrement, comme elles restent peu comprises, nous étudions la fonction et la régulation d’ARNnc qui sont antisens à des gènes connus. Nous avons généré des données à grande échelle mesurant l’expression génique de façon brin-spécifique telles que des données RNA-seq brin spécifique, en prolifération et en sénescence. L’analyse des ces données de façon indépendante de l’annotation connue du génome nous a permis de découvrir de nouveaux ARNnc dont l’expression augmente en sénescence.

Les vlincRNAs (very long intergenic non-coding RNAs), dont la fonction est inconnue, ont été récemment décrits. Ils sont caractérisés par leur très grande taille excédant les 50 kilobases provenant de la transcription de séquences intergéniques ou antisens à d’autres gènes. Nous avons identifié un vlincRNA, VAD, dont l’expression augmente en sénescence. VAD est important pour le maintien de la sénescence en inhibant l’incorporation du variant d’histone H2A.Z sur des promoteurs spécifiques, mettant ainsi en évidence l’implication d’ARNnc dans le contrôle de la sénescence cellulaire et dans la localisation de H2A.Z.

Récemment, nous avons identifié une nouvelle famille d’ARN antisens se produisant sur des gènes convergents (gènes adjacents en orientation inverse dans le génome) par un défaut de la terminaison de la transcription d’un des deux gènes convergents. L’expression de ces ARNnc, que nous avons appelés START RNAs, est augmentée en sénescence grâce à une augmentation de la vitesse d’élongation de l’ARN polymérase II (pol II) en aval du site de terminaison. De plus, l’expression des START RNAs est contrôlée par le variant d’histone H2A.Z. Ces START RNAs sont fonctionnels car ils régulent l’expression des gènes pour lesquels ils sont antisens. L’ensemble de ces résultats met en évidence un nouveau mécanisme de régulation de l’expression génique sans nouvel événement d’initiation de la transcription, basé sur le contrôle épigénétique de la vitesse d’élongation de l’ARN pol II en aval de gènes convergents.

Notre objectif de recherche en cours est focalisé sur ces thématiques : de mieux comprendre les mécanismes d’action des vlincRNAs et ARN antisens dans le processus de la sénescence cellulaire, en lien avec la régulation de la structure chromatinienne, comme l’incorporation du variant d’histone H2A.Z. Nous réalisons des analyses de données à grande échelle accompagnées de l’étude des fonctions moléculaire et cellulaire de certains ARNnc spécifiques.

Publications sur le sujet :

Muniz L, Nicolas E, Trouche D. (2021) RNA polymerase II speed: a key player in controlling and adapting transcriptome composition. EMBO J. 40(15):e105740. 

Muniz L, Lazorthes S, Delmas M, Ouvrard J, Aguirrebengoa M, Trouche D, Nicolas E. (2021) Circular ANRIL isoforms switch from repressors to activators of p15/CDKN2B expression during RAF1 oncogene-induced senescence. RNA Biol. 18(3):404-420.

Muniz L, Deb MK, Aguirrebengoa M, Lazorthes S, Trouche D, and Nicolas E. (2017) Control of Gene Expression in Senescence through Transcriptional Read-Through of Convergent Protein-Coding Genes. Cell Rep 21, 2433-2446. Highlighted publication by the INSB/CNRS: http://www.cnrs.fr/insb/recherche/parutions/articles2017/e-nicolas.html

Laurent GS, Vyatkin Y, Antonets D, Ri M, Qi Y, Saik O, Shtokalo D, de Hoon MJ, Kawaji H, Itoh M, Lassmann T, Arner E, Forrest AR, consortium F, Nicolas E, McCaffrey TA, Carninci P, Hayashizaki Y, Wahlestedt C, Kapranov P (2016). Functional annotation of the vlinc class of non-coding RNAs using systems biology approach. Nucleic Acids Res 44, 3233-52.

Lazorthes S, Vallot C, Briois S, Aguirrebengoa M, Thuret JY, Laurent GS, Rougeulle C, Kapranov P, Mann C, Trouche D, Nicolas E. (2015). A vlincRNA participates in senescence maintenance by relieving H2AZ-mediated repression at the INK4 locus. Nat Commun 6, 5971. Publication highlighted by the INSB-CNRS http://www.cnrs.fr/insb/recherche/parutions/articles2014/e-nicolas.html

St Laurent, G. 3rd, Shtokalo, D., Dong, B., Tackett, M.R., Fan, X., Lazorthes, S., Nicolas, E., Sang, N., Triche, T.J., McCaffrey, T.A., Xiao, W., and Kapranov, P. (2013). VlincRNAs controlled by retroviral elements are a hallmark of pluripotency and cancer. Genome Biol 14, R73.

Anciens membres:

Marion Aguirrebengoa, Bioinformaticienne

Maharshi Deb, PhD

Sandra Lazorthes, PhD

Sébastien Briois, Bioinformaticien

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