Localisation d'ARNm et biogenèse mitochondriale chez la levure Saccharomyces cerevisiae

MRNA localization and mitochondrial biogenesis in Yeast Saccharomyces cerevisiae

• Auteur / Autrice : Mathilde Garcia
• Direction : Claude Jacq
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génomes et protéines
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mutagenèse dirigée

ARN messager

Saccharomyces cerevisiae

Mitochondries

Résumé

La localisation d'ARN messagers, en assurant une production protéique locale, constitue un processus important pour l'édification de structures complexes et leur remodelage en fonction de la physiologie cellulaire. Les mitochondries constituent, à cet égard, un exemple fascinant d'organisation supramoléculaire. Elles résultent de l'assemblage en divers complexes de près de 800 protéines pour la plupart codées dans le génome nucléaire et traduites dans le cytoplasme. Il a précédemment été montré qu'une fraction importante de ces protéines est traduite au voisinage de la mitochondrie chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Au cours de ma thèse, je me suis attachée à comprendre le rôle et les mécanismes de la traduction site-spécifique impliquée dans la biogenèse mitochondriale. Ces études ont nécessité le développement de deux méthodes d'analyses quantitatives de la localisation des ARN : une approche biochimique basée sur l'analyse par PCR quantitative ou puces à ADN de fractionnements mitochondriaux et une approche in vivo basée sur une hybridation in situ fluorescente suivie d'une analyse quantitative des distances intracellulaires. Mon travail de thèse a permis de souligner l'importance des processus post-transcriptionnels pour la biogenèse de la mitochondrie. Ainsi, la protéine PuDp de liaison aux ARNm contrôle la localisation mitochondriale d'un sous groupe d'ARN messagers codant des protéines impliquées dans les étapes précoces de la biogenèse mitochondriale. Pour d'autres ARN messagers comme ATP2 la traduction site-spécifique serait le résultat d'un couplage entre les processus de traduction et d'import protéique mitochondrial. Puisque des ARN messagers appartenant à des classes fonctionnelles distinctes utilisent des modalités différentes pour sélectionner leur site de traduction, nous proposons un modèle de biogenèse mitochondriale basée sur des groupes d'ARN messagers co-régulés au niveau post-transcriptionnel.

Heterogeneous macromolecules distribution leads to specialized cellular domains. Messenger RNA localization and local protein production are important processes for complex cellular structure building and remodelling with physiology changes. In that respect, mitochonEria are a fascinating example of supramolecular organization. They come from the assembling in various complexes of 800 proteins most of them encoded by nuclear gènes and synthesized by cytoplasmic ribosomes. We previously showed that, in yeast Saccharomyces cerevisiae, a large fraction of thèse proteins are translated in the vicinity of mitochondria. During my PHD studies, I analysed the role and the mechanism underlying this site-specific translation phenomenon. In that goal, we developed two quantitative analyse of RNA localisation: a biochemical approach based on quantitative PCR or microarray analysis of mitochondrial fractions and an in vivo approach based on fluorescent in situ hybridization followed by quantitative cell distances analysis. My results emphasize how important are post-transcriptional process in mitochondrial biogenesis. For instance, PuDp mRNA binding protein control the mitochondrial localization of a sub-class of messenger RNA encoding proteins responsible for the early steps of mitochondrial biogenesis. For others, like ATP2 mRNA, site-specific translation seems to be the result of a coupling of their translation and mitochondrial protein import. Since messenger RNA implicated in distinct mitochondrial functions use different pathway to determine their translation site, we propose a model of coordinated biogenesis of mitochondria based on mRNA groups co-regulated at post-transcriptional level.