Recherches

Contrôle de l’expression génique chez les organismes photosynthétiques : étude fonctionnelle des facteurs d’épissage SR et de leur rôle dans le processus d’épissage alternatif

La régulation de l'expression génique constitue un processus fondamental chez tous les êtres vivants. Chez les Eucaryotes supérieurs, la transcription du DNA amène à la synthèse de transcrits primaires, les RNAs messagers précurseurs (pré-mRNAs), constitués d’une suite d'exons interrompus par des séquences non codantes, les introns. Avant leur transport dans le cytoplasme, les pré-mRNAs subissent un ensemble de modifications dont l’excision-épissage qui est une étape essentielle dans sa maturation. Ce processus consiste en la reconnaissance précise des introns au niveau des sites d'épissage, en leur excision et en la ligature des exons. L’épissage se réalise dans un édifice macromoléculaire dénommé spliceosome (ou particule d’épissage) et requiert de nombreuses protéines différentes appelées de manière générique facteurs essentiels d'épissage incluant la famille des protéines SR. Celles-ci présentent généralement un ou deux motifs de reconnaissance du RNA dénommés RRM (RNA Recognition Motif) en N-terminal et un domaine riche en sérines et arginines (SR ou RS) en C-terminal. Chez les métazoaires, elles sont bien caractérisées et de nombreuses études soulignent leur rôle crucial dans l’épissage constitutif en participant à l’assemblage du spliceosome ainsi que leur importance dans l'épissage alternatif. L'épissage alternatif permet de produire différents RNAs messagers à partir d’un seul pré-mRNA, et de ce fait peut amener à la synthèse de plusieurs isoformes protéiniques. Il pourrait donc avoir contribué à la complexité morphologique et fonctionnelle des eucaryotes au cours de l'évolution. Les protéines SR sont impliquées dans l’épissage alternatif en participant au choix des sites d’épissage.Chez Arabidopsis thaliana et Oryza sativa, respectivement 19 et 20 protéines SR distinctes ont été identifiées et constituent plusieurs sous-classes distinctes. Certaines d’entre elles sont homologues aux facteurs SR humains. L'épissage est un mécanisme essentiel dans le métabolisme ultérieur des mRNAs influençant leur stabilité, leur localisation cellulaire et l'efficacité de leur traduction. Les protéines SR seraient impliquées dans l'ensemble de ces mécanismes moléculaires. Il a été également montré que certaines protéines SR humaines sont impliquées dans le transport du RNA messager.

Dans le laboratoire, nous étudions les protéines SR d’Arabidopsis thaliana et de Chlamydomonas reinhardtii par différentes approches cellulaires, moléculaires et génétiques. Nous analysons leur localisation dynamique par fusion traductionnelle avec la GFP (Green Fluorescent Protein) après transformation transitoire de cellules foliaires et également par transformation stable d’Arabidopsis et de cellules By2 (dans le cadre de l’étude du cycle cellulaire). Diverses approches d’imagerie utilisant la microscopie confocale (telles le FLIP, le FRAP, le FRET, le BiFC,…) sont utilisées pour l’étude de leur dynamique cellulaire, dont leur transport nucléo-cytoplasmique. Les plantes vasculaires constituent un avantage car elles permettent d’étudier leur localisation dans différents types cellulaires d’un même organisme. Le rôle fonctionnel des protéines SR dans le développement de la plante et la différenciation cellulaire est entreprise par l’analyse génétique de mutants perte-de-fonction (mutation insertionnelle ou RNA interférence).

Groupe homéostasie des métaux – Marc Hanikenne, Chercheur Qualifié F.R.S-FNRS

Au sein du groupe, les mécanismes d’homéostasie des métaux sont étudiés chez les organismes photosynthétiques (algues et plantes). En collaboration avec d’autres laboratoires du département (Profs. M. Galleni, Cl. Remacle, D. Baurain) et avec des équipes à l’étranger, des approches de physiologie moléculaire, de génétique, de biochimie et de génomique comparative sont mises en œuvre pour élucider :

1. les mécanismes de réponse à la carence en métaux chez C. reinhardtii et les plantes;
2. les mécanismes de tolérance et d’accumulation du zinc et du cadmium chez l’hyperaccumulatrice de métaux Arabidopsis halleri.

Les mécanismes adaptatifs des organismes photosynthétiques à leur environnement, de même que l’évolution de ceux‐ci, sont ainsi examinés.
Une meilleure compréhension de l’homéostasie des métaux chez les plantes permettra la mise en place d’approches innovantes de biofortification et de phytoremédiation.