Équipe
EukaRiBio
Responsable d’équipe : Henry Yves & Henras Anthony
Présentation
Nos recherches visent à comprendre comment les ribosomes sont assemblés dans les cellules eucaryotes à partir des ARN ribosomiques (ARNr) naissants transcrits par les ARN polymérases I and III (ARN Pol I and III) et les protéines ribosomiques (PR).
Un grand nombre de facteurs d’assemblage des ribosomes (FA) jouent un rôle central dans l’assemblage et la maturation des particules précurseurs. Ces étapes d’assemblage et de maturation comprennent le repliement progressif des ARNr et l’incorporation des protéines ribosomiques pour donner les sous-unités ribosomiques matures.
Nos créneaux dans ce domaine sont les suivants :
PROJET 1 : étudier les fonctions moléculaires des FA impliqués dans les étapes les moins bien comprises de ce processus, à savoir les événements précoces co-transcriptionnels dans le nucléole, qui ne se prêtent pas à des études structurales par des approches cryo-EM ;
PROJET 2 : étudier comment l’activité des FA est régulée par des voies de signalisation pendant la croissance et la prolifération, ce qui est un domaine peu exploré ;
PROJET 3 : déterminer comment certains FA à action précoce, dont beaucoup contiennent des domaines intrinsèquement désordonnés, participent à l’organisation du nucléole dans des conditions physiologiques et de stress.
Projet 1
L’activité catalytique des ribosomes est assurée par les ARNr. Par conséquent, l’un des aspects les plus importants de la synthèse des ribosomes est la maturation et le repliement par étapes des précurseurs des ARNr (pré-ARNr) pour obtenir des ARNr correctement structurés et donc actifs. L’objectif général du PROJET 1 est de déchiffrer les événements moléculaires en jeu au cours des premières étapes de la production de la grande sous-unité ribosomique, en mettant particulièrement l’accent sur les étapes initiales de compactage et de repliement des pré-ARNr. Le premier précurseur de la grande sous-unité ribosomique, appelé particule pré-60S primordiale, est assemblé à la fois de manière co- et post-transcriptionnelle. Au cours de ces premières étapes d’assemblage très mal définies, le repliement et la modification des pré-ARNr sont initiés. La particule pré-60S primordiale contient plus de 30 FA, dont plusieurs appartiennent à des familles d’ARN hélicases. En outre, des dizaines de snoRNP à boîtes C/D ou H/ACA s’associent transitoirement à la particule pré-60S primordiale, en particulier la snoRNP contenant l’ARN à boîtes H/ACA snR37 et la snoRNP contenant l’ARN à boîtes C/D snR190. Les FA et les snoRNP s’associent de façon transitoire à la particule pré-60S primordiale. Les FA et les snoRNP contribuent, directement et indirectement, à la modification et au repliement du pré-ARNr. Nous analysons comment les FA et les snoRNP interagissent avec le composant pré-ARNr de la particule pré-60S primordiale et entre eux, et comment ces FA et snoRNP collaborent pour promouvoir la modification et le repliement du pré-ARNr. Nous nous intéressons particulièrement à un complexe de cinq FA, le complexe Npa1, qui contient l’hélicase Dbp6, et à ses interactions physiques et fonctionnelles avec la snoRNP snR190 (Jaafar et al., 2021 ; Khreiss et al., 2023 ; Hamze et al., 2025). Pour nos analyses, nous utilisons des approches de pointe, seuls ou en collaboration, telles que le pontage par UV in vivo (CRAC), les purifications par affinité (y compris en utilisant des ARN antisens), le SHAPE-map (collaboration avec Bruno Sargueil, Paris), le RiboMethSeq et l’HydraPsySeq (collaboration avec Yuri Motorin, Nancy) et la cryo-EM (collaboration avec Célia Plisson-Chastang, MCD).
Projet 2
La physiologie des cellules eucaryotes est façonnée par divers signaux extracellulaires tels que les nutriments, les hormones et les facteurs de croissance. La cible mammifère de la rapamycine (mTOR) et les voies Ras/Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK), qui régulent la croissance, la prolifération et la différenciation cellulaires, jouent un rôle clé dans cette signalisation. Ces voies jouent un rôle crucial dans la synthèse des protéines, en particulier dans la biogenèse des ribosomes, un processus très énergivore, surtout dans les cellules qui se divisent rapidement. La production des ribosomes doit être finement contrôlée pour assurer une traduction optimale des protéines dans des conditions de croissance favorables tout en évitant le gaspillage d’énergie dans des environnements restrictifs. Les recherches menées au cours des dernières décennies ont établi le rôle des voies mTOR et MAPK dans la régulation des étapes initiales de la biogenèse des ribosomes, en particulier la transcription par l’ARN Pol I. Outre l’augmentation de la transcription de l’ARNr, les voies mTOR et MAPK stimulent la traduction des ARNm codant les PR et les FA dans le cytoplasme, coordonnant ainsi la synthèse des composants des sous-unités ribosomiques et des facteurs de biogenèse des ribosomes. L’implication de mTOR et MAPK dans la régulation des étapes co- et post-transcriptionnelles de l’assemblage et de la maturation des ribosomes reste très peu explorée. Le PROJET 2 vise à étudier la contribution des voies mTOR et MAPK aux étapes co- et post-transcriptionnelles de la biogenèse des ribosomes, en utilisant des techniques de pointe pour l’analyse de la signalisation cellulaire, dont la phospho-spectrométrie de masse (Cerezo et al., 2021). Ce travail est réalisé en collaboration avec l’équipe de Philippe Roux à l’Institut de Recherche en Immunologie et en Cancérologie (IRIC) à Montréal, Canada. En examinant ces processus, nous visons à combler le fossé entre les rôles bien connus de ces voies dans la transcription et la traduction, en fournissant une compréhension plus complète de leur impact sur la production de ribosomes dans les cellules humaines.
Projet 3
Des analyses in silico ont révélé que le protéome nucléolaire est fortement enrichi en régions intrinsèquement désordonnées (IDR) présentes dans les extensions N- ou C-terminales. L’IDR est un domaine qui n’a pas de structure tridimensionnelle fixe ou ordonnée et qui est présent dans plus de 50 % des protéines nucléolaires eucaryotes. Divers rôles ont été attribués aux IDR en raison de leur capacité à établir des interactions transitoires et multivalentes, mais nous comprenons encore mal le rôle et le mécanisme d’action de ces IDR dans le nucléole et au cours de la biogenèse des ribosomes. Récemment, la séparation de phase liquide-liquide (LLPS) a fourni un mécanisme possible qui reste très controversé. La séparation de phase liquide-liquide est générée par des interactions de faible énergie entre des protéines spécifiques contenant des régions intrinsèquement désordonnées, ce qui entraîne la compartimentation des macromolécules dans des sous-domaines. Le PROJET 3 vise à explorer le paradigme séquence-fonction appliqué aux IDR, un des défis majeurs à relever en biologie moléculaire, d’autant plus que les prédictions Alpha-Fold ne sont pas applicables aux IDR. En combinant des approches de biologie cellulaire, de microscopie électronique et photonique ainsi que des outils génétiques chez la levure S. cerevisiae, nous visons à identifier la grammaire moléculaire des IDR qui contribuent à la fois à la régulation de la biogenèse des ribosomes et à l’organisation du nucléole, le plus grand organite sans membrane chez les eucaryotes. Nos travaux ont déjà conduit à la découverte d’un nouveau système de régulation chez les eucaryotes, le Ribosome Assembly Stress Response (RASTR), qui ajuste rapidement la production de chaperons et de PR en réponse à des perturbations de la biogenèse des ribosomes (Albert et al., 2019). Nous avons également récemment découvert le rôle d’un IDR nucléolaire riche en lysine extrêmement abondant et largement négligé, appelé domaine KKE/D, impliqué à la fois dans la modification de l’ARNr et la compaction nucléolaire pendant le stress (Dominique et al., 2024).
Membres de l'équipe
– Hussein Hamze, Mariam Jaafar, Ali Khreiss, Carine Dominique, Jessie Bourdeaux, Paulo Espirito Santo, Alfonso Méndez-Godoy, Dieter Kressler, Odile Humbert, Célia Plisson-Chastang, Benjamin Albert, Anthony K. Henras, Yves Henry. “The snoRNP chaperone snR190 and the Npa1 complex form a macromomecular assembly required for 60S ribosomal subunit maturation”. Nucleic Acids Res 2025, 53. doi: 10.1093/nar/gkaf134.
– Carine Dominique, Nana Kadidia Maiga, Alfonso Méndez-Godoy, Benjamin Pillet, Hussein Hamze, Isabelle Léger-Silvestre, Yves Henry, Virginie Marchand, Valdir Gomes Neto, Christophe Dez, Yuri Motorin, Dieter Kressler, Olivier Gadal, Anthony K. Henras, Benjamin Albert. “The dual life of disordered lysine-rich domains of snoRNP in rRNA modification and nucleolar compaction”. Nat Commun 2024, 15:9415. doi: 10.1038/s41467-024-53805-1.
– Ali Khreiss, Régine Capeyrou, Simon Lebaron, Benjamin Albert, Katherine E Bohnsack, Markus T Bohnsack, Yves Henry, Anthony K Henras, Odile Humbert. “The DEAD-box protein Dbp6 is an ATPase and RNA annealase interacting with the peptidyl transferase center (PTC) of the ribosome”. Nucleic Acids Res 2023, 51:744-764. doi: 10.1093/nar/gkac1196.
– Mariam Jaafar, Julia Contreras, Carine Dominique, Sara Martín-Villanueva, Régine Capeyrou, Patrice Vitali, Olga Rodríguez-Galán, Carmen Velasco, Odile Humbert, Nicholas J Watkins, Eduardo Villalobo, Katherine E Bohnsack, Markus T Bohnsack, Yves Henry, Raghida Abou Merhi, Jesús de la Cruz, Anthony K Henras. “Association of snR190 snoRNA chaperone with early pre-60S particles is regulated by the RNA helicase Dbp7 in yeast”. Nat Commun 2021, 12:6153. doi: 10.1038/s41467-021-26207-w.
– Emilie L Cerezo, Thibault Houles, Oriane Lié, Marie-Kerguelen Sarthou, Charlotte Audoynaud, Geneviève Lavoie, Maral Halladjian, Sylvain Cantaloube, Carine Froment, Odile Burlet-Schiltz, Yves Henry, Philippe P Roux, Anthony K Henras, Yves Romeo. “RIOK2 phosphorylation by RSK promotes synthesis of the human small ribosomal subunit”. PLoS Genet 2021, 17(6):e1009583. doi: 10.1371/journal.pgen.1009583.
– Saïda Mouffok, Régine Capeyrou, Kamila Belhabich-Baumas, Clément Joret, Anthony K Henras, Odile Humbert, Yves Henry. “The G-patch activators Pfa1 and PINX1 exhibit different modes of interaction with the Prp43 RNA helicase”. RNA Biol 2021, 18:510-522. doi: 10.1080/15476286.2020.1818458.
– Benjamin Albert, Isabelle C Kos-Braun, Anthony K Henras, Christophe Dez, Maria Paula Rueda, Xu Zhang, Olivier Gadal, Martin Kos, David Shore. “A ribosome assembly stress response regulates transcription to maintain proteome homeostasis”. eLife 2019. doi: 10.7554/eLife.45002.
Affiliation
