Dynamique et compartimentation de la machinerie de maturation des ARN ribosomiques en cellules vivantes

par Emilie Louvet

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la matière

Sous la direction de Danièle Hernandez-Verdun.

Soutenue en 2005

à Paris 5 .

mots clés

• Nucléoles
• Cycle cellulaire
• ARN
• ARN ribosomique

Résumé

L'organisation fonctionnelle du noyau dépend de machineries nucléaires distribuées dans des domaines appelés corps nucléaires. Pour comprendre comment cette distribution est régulée,nous avons choisi le nucléole comme modèle d'étude. Nous nous sommes intéressés au trafic et à la compartimentation de la machinerie de maturation des ARNr pendant l'interphase et la mitose. Cette étude a nécessité l'utilisation de techniques de microscopie permettant le suivi de protéines en cellules vivantes telles que : le FRAP, la vidéomicoscopie et le tdFLIMFRET. Grâce à un système permettant de séparer réversiblement les machineries de transcription et de maturation des ARNr en interphase, nous avons montré que la machinerie de maturation est déconnecté des sites de transcription et se concentre dans des masses nucléaires issues du composant granulaire nucléolaire. Nous les avons nommées masses granulaires. Ce processus réversible, nous a permis d'étudier la reformation nucléolaire. Dans des cellules contrôles et grâce à un système de cellules perméabilisées, mis au point dans le laboratoire, nous avons montré que la reformation nucléolaire dépend de l'hydrolyse de l'ATP et que CK2 intervient dans la régulation de la compartimentation du nucléole. En sortie de mitose, nous avons montré que le recrutement des machineries de maturation précoce et tardive passe par les même PNB. La convergence des machineries dans un même site pourrait être l'origine de la formation des PNB. De plus, nous avons mis en évidence l'interaction des protéines B23 et Nop52 dans les PNB. Aussi, nous proposons, pour les PNB, un rôle de plateformes d'assemblage des complexes de maturation des ARNr.

Résumé

The functional organisation of the nucleus depends on machineries that are distributed in domains named nuclear bodies. To understand how this distribution is regulated we have chosen the nucleolus as example. We have focused our attention on traffic and compartmentation of the rRNA processing machinery during interphase and mitosis. To follow proteins in living cells we have used microscopy technologies such as: FRAP, videomicroscopy and tdFLIM-FRET. A reversible system capable of disconnecting the processing from the transcription machineries during interphase permitted us to show that the processing machinery can be disconnected from the transcription sites and accumulates in nuclear masses originating from the nucleolar granular component. We named these granular masses. This reversible process permitted us to study reformation of the nucleolus. In control cells and in an assay using permeabilized cells set up in the laboratory, we have shown that nucleolar reformation depends on ATP hydrolysis and that CK2 is involved in nucleolar compartmentation. At the exit of mitosis, we have shown that early and late processing machineries pass through the same PNB. The convergence of the machineries in a single site could be at the origin of PNB formation. Furthermore, we have demonstrated that Nop52 and B23 interact in the same PNB. For this reason, we propose that PNB are preassembly platforms for rRNA processing complexes.