MiRNA degradation by a conserved target RNA regulates animal behavior

par Angelo Bitetti

Thèse de doctorat en Génétique et Biologie Moléculaire

Sous la direction de Yohanns Bellaïche et de Alena Shkumatava.

Soutenue le 26-09-2017

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Unité génétique et biologie du développement (Paris) (laboratoire) .

Le président du jury était Muriel Umbhauer.

Les rapporteurs étaient Ramesh Pillai, Claire Francastel.

  • Titre traduit

    Dégradation de miARN par une cible ARN conservée régulant le comportement animal


  • Résumé

    L’objectif de mon projet principal de thèse est de déterminer la fonction biologique d’un lncARN conservés chez le zebrafish que nous avons appelé libra. La séquence de libra étant hautement homologue à la région 3’UTR de la protéine Nrep. Ces deux transcrits, libra et Nrep, contiennent en effet un site de liaison au miARN profondément conservé et inhabituellement complémentaire au miR-29. En utilisant à le modèle souris et les cellules murines, nous avons décrypté la relation régulatrice entre ce transcrit conservé dans l’évolution des vertébrés et la voie métabolique des miARN. Nous avons montré que Nrep limite le domaine d’expression de miR-29 au cervelet, et qu’il le déstabilise en rognant sa séquence. Notre travail révèle donc le premier exemple de dégradation endogène ciblée des miARN (ou TDMD). De plus, un ensemble d’expériences in vivo sur les modèles zebrafish et souris, nous a permis de démontrer que libra et Nrep contrôlent tout les deux le comportement animal. Via la perturbation génétique du site de liaison au miARN de Nrep murin, nous avons observé que ce gène régule le dosage du miR29 de part son site de liaison aux miARN, et que cette régulation est nécessaire à un comportement animal normal. Dans la seconde partie de ma thèse, je décris une stratégie exploré afin de déréguler les lncARN de la manière la moins invasive possible. Les lncARN sont actuellement neutralisés par des approches qui introduisent de vastes changements de séquence au niveau génomique. Nous avons donc développer une stratégie in vivo, appliquée au zebrafish, qui inactive les lncARN via l’insertion génomique d’une séquence ribozyme autoclivante ou d’un signal polyA prématuré.


  • Résumé

    The goal of my main thesis project was to determine the biological function of a deeply conserved zebrafish long noncoding RNAs (lncRNA) which we called libra. libra shows sequence similarity with the 3'UTR of the NREP a protein coding transcript. Both libra and Nrep contain a deeply conserved and unusually complementary microRNA (miRNA) binding site for miR-29. Using both the mouse model and mouse cell lines, we deciphered the regulatory relationship between this conserved transcript and the miRNA pathway. We showed that Nrep restricts the spatial expression domain of miR-29 in the cerebellum and that it destabilizes miR-29 through 3' trimming. Until now, only viral transcripts and artificial reporters engineered to contain highly complementary miRNA binding sites have been shown to regulate miRNAs in this fashion. Thus, our work uncovers the first example of endogenous target-directed miRNA degradation (TDMD). In addition, through a set of in vivo experiments in zebrafish and mouse, we showed that both libra and Nrep control normal animal behavior. By genetically disrupting the miR-29 binding site in Nrep in mouse, we showed that Nrep regulates miR-29 dosage through its miR-29 site and controls animal behavioral. In a second part of my thesis I describe a strategy to genetically downregulate lncRNAs in a minimally invasive manner. Approaches to knock-out lncRNAs that do not introduce vast sequence changes at the genomic level have not been adequately developed yet. I present our in vivo strategy applied to the zebrafish model using a genomic knock-in of a self-cleaving ribozyme sequence and a premature poly(A) signal to knock-out lncRNAs.

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