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Fait marquant | Mécanismes moléculaires

Les ARN circulaires : nouveaux acteurs de la régulation des gènes



Des chercheurs du laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale montrent pour la première fois que des ARNcirc peuvent jouer un rôle particulièrement essentiel dans le développement d'un organisme eucaryote tel que Arabidopsis thaliana et suggèrent qu’ils sont des régulateurs de gènes nouveaux et puissants qui étaient jusqu'alors passés inaperçus.

Publié le 5 septembre 2017
L'une des découvertes les plus surprenantes réalisée à l’occasion du séquençage du génome complet est l’observation que le nombre total de gènes actifs ne permet pas de rendre compte de la diversité étonnante des organismes vivants. Pour surmonter cette parcimonie génétique, les eucaryotes ont mis en place l'épissage alternatif du pré-ARNm. Cette stratégie donne ainsi lieu à de multiples transcrits codants différentes protéines à partir d'un même gène, ce qui entraîne au moins une multiplication par quatre du protéome fonctionnel. Plus de 95% des gènes humains et 30 à 60% des gènes d'Arabidopsis thaliana, une plante modèle, sont alternativement épissés. L'épissage alternatif est donc un élément clé dans tous les processus de vie des organismes supérieurs, mais les mécanismes et la régulation sous-jacents restent mal compris.

Récemment, une forme d'ARN circulaires non codants issus de l’épissage alternatif a été identifiée. Ce nouveau type d’ARN se présente sous la forme d’une molécule d'ARN stable à longue durée de vie, de forme circulaire (ARNcirc) à longue durée de vie et dont la fonction est inconnue. Les chercheurs de l’équipe Biologie structurale intégrée et développement des plantes du laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale viennent d’identifier chez Arabidopsis un certain nombre de ces ARNcirc issus de l'épissage alternatif et ils démontrent qu’ils ont la capacité de réguler leur gène parental. P
our ce faire, ces chercheurs ont surexprimé un ARNcirc spécifique à partir d'un gène qui joue un rôle essentiel dans la floraison et le développement d'organe floral, (gène SEPALLATA3) et ils ont démontré qu'il était capable de modifier les niveaux d'ARNm du transcript parental. De plus, les niveaux d'ARNm ont non seulement été modifiés par ce ARNcirc, mais sa surexpression a également donné naissance à un phénotype floral consistant en l’augmentation du nombre de pétales et en la diminution du nombre d'étamines dans une fleur d’Arabidopsis (
Figure).
C’est la première fois qu’un travail montre que des ARNcirc peuvent jouer un rôle aussi essentiel dans le développement d'un organisme et suggère qu’ils sont des régulateurs de gènes nouveaux et puissants qui étaient jusqu'alors passés inaperçus.
Les ARNcirc ne sont pas seulement importants dans les plantes, mais sont des régulateurs clés chez les mammifères et dans des maladies comme le cancer. Ce travail ouvre de nouvelles voies d'investigation dans la régulation des gènes et l'épissage alternatif avec des applications allant de la recherche fondamentale aux thérapies ciblées.



L'épissage alternatif génère des ARNm linéaires et circulaires. Un gène avec quatre sites d'épissage est présenté.
- à gauche, un épissage alternatif génère un ARNcirc (en vert) et un ARNm linéaire (en rouge, bleu, orange) ou alors
- à droite, un épissage canonique génère un transcript linéaire (en rouge, bleu, vert, orange).
La surexpression de l’ARNcirc aboutit à un phénotype présentant des pétales surnuméraires (en bas à gauche), contrairement aux fleurs sauvages présentées en bas à droite avec quatre pétales.

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