Équipe
Responsable d’équipe : Egloff sylvain
Présentation
Contrairement à un simple interrupteur « marche-arrêt », la transcription par l’ARN polymérase II (ARN pol II) est un processus hautement dynamique, dans lequel chaque phase joue un rôle essentiel dans la régulation de l’expression génique. Notre recherche vise à comprendre comment la dynamique de l’ARN pol II influence la production transcriptionnelle, en mettant particulièrement l’accent sur deux points de régulation clés : la pause proximale au promoteur et la vitesse d’élongation. Nous étudions comment divers acteurs moléculaires – notamment des kinases dépendantes des cyclines (CDKs), des phosphatases, des ARN non-codants, des facteurs de remodelage de la chromatine et des facteurs de transcription – coordonnent la progression de la ARN pol II le long des gènes.
Un axe majeur de notre travail consiste à comprendre comment ces mécanismes de régulation s’adaptent en réponse aux signaux environnementaux et lors des transitions développementales, telles que la différenciation des cellules souches. Nous explorons également comment les perturbations de la dynamique de la RNAPII contribuent à des maladies humaines, en particulier le cancer et les troubles du neurodéveloppement. Pour répondre à ces questions, nous utilisons des technologies de transcriptomique de pointe, qui permettent une analyse approfondie des processus transcriptionnels et co-transcriptionnels.
Projet 1
La pause proximale au promoteur constitue une étape clé de la régulation de la transcription des gènes codant pour des protéines par l’ARN pol II. La libération de l’ARN Pol II en pause est principalement assurée par le facteur positif d’élongation de la transcription (P-TEFb), un complexe contenant la kinase CDK9 et la Cycline T1 et qui est indispensable à la synthèse des ARN messagers. L’activité de P-TEFb est strictement régulée par le petit ARN nucléaire 7SK (snARN 7SK) qui, en association avec les protéines MePCE, LARP7 et HEXIM1, forme un grand complexe ribonucléoprotéique (RNP) inactif, appelé RNP 7SK/P-TEFb, au sein duquel l’activité kinase de CDK9 est inhibée. Ce complexe contrôle la disponibilité de P-TEFb actif en le séquestrant ou en le libérant selon les besoins transcriptionnels de la cellule, en faisant l’un des régulateurs principaux de la pause de l’ARN Pol II dans les cellules humaines. Par exemple, en situation de stress cellulaire, P-TEFb est rapidement libéré de la RNP 7SK, entraînant une libération généralisée de l’ARN Pol II en pause et permettant une reprogrammation rapide de l’expression génique. Cette régulation dynamique suggère que la RNP 7SK/P-TEFb joue un rôle crucial dans le déclenchement de transitions transcriptionnelles majeures – non seulement lors des réponses au stress, mais aussi au cours du développement. Fait important, une association altérée entre P-TEFb et la RNP 7SK est associée à un large éventail de maladies humaines, notamment des cancers, l’hypertrophie cardiaque, des troubles du neurodéveloppement, des infections virales ainsi que des maladies inflammatoires et auto-immunes. Comprendre les fonctions régulatrices complexes de la RNP 7SK dans divers contextes physiologiques et pathologiques constitue un objectif central de notre recherche.
Projet 2
La vitesse d’élongation de l’ARN pol II est un aspect essentiel mais encore relativement mal caractérisé de la transcription par l’ARN pol II. La vitesse à laquelle elle se déplace le long de l’ADN pour synthétiser l’ARN détermine le nombre de nucléotides ajoutés à l’ARN naissant par unité de temps et est connue pour être hautement dynamique et finement régulée. Fait important, la vitesse de transcription constitue un déterminant majeur de l’identité des ARN produits. Des études menées à l’aide de mutants d’ARN pol II présentant des vitesses d’élongation altérées ont montré que la vitesse de transcription peut influencer des processus co-transcriptionnels clés, notamment l’épissage, la production d’ARN circulaires, la polyadénylation alternative et la terminaison de la transcription. Notre recherche vise à comprendre comment la vitesse d’élongation de l’ARN pol II est modulée localement au cours de processus physiologiques et pathologiques, tels que la transformation cellulaire. En utilisant des approches transcriptomiques, nous cherchons à corréler les variations de la vitesse de transcription avec des modifications de la composition et de l’identité des ARN. Cela nous permettra de mieux comprendre comment la modulation de la vitesse de l’ARN pol II contribue à la reprogrammation du transcriptome, notamment au cours de la progression tumorale. Parallèlement, nous utilisons des cribles CRISPR couplés à des systèmes rapporteurs pour identifier de nouveaux régulateurs capables de moduler localement la vitesse d’élongation de l’ARN pol II. Une fois identifiés, ces facteurs sont caractérisés fonctionnellement afin d’élucider leur rôle dans la régulation transcriptionnelle et leur implication potentielle dans l’oncogenèse ou d’autres processus biologiques essentiels.
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– Muniz L, Deb MK, Aguirrebengoa M, Lazorthes S, Trouche D, Nicolas E. (2017) Control of gene expression in senescence through transcriptional read-through of convergent protein-coding genes. Cell Reports. doi: 10.1016/j.celrep.2017.11.006.
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