Partenaires moléculaires et fonctions circadiennes hypophysaires du long ARN non codant Neat1

Molecular partners and pituitary circadian functions of the long noncoding RNA Neat1

• Auteur / Autrice : Audrey Jacq
• Direction : Jean-Louis Franc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé. Neurosciences
• Date : Soutenance le 12/03/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut de neurophysiopathologie
• Jury : Président / Présidente : Santiago Rivera
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marie-Paule Felder-Schmittbuhl, Youssef Anouar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ribonucléoprotéine nucléaire hétérogène K

Nucléotides

Structures nucléaires

Rythmes circadiens

ARN long non codant

Mots clés libres

Neat1

Long ARN non codant

Rythmes circadiens

Paraspeckles

Liaison ARN-ARN

Hnrnpk

Neat1

Long noncoding RNA

Circadian rhythms

Paraspeckles

RNA-RNA binding

Hnrnpk

Résumé

Pour s’adapter aux fluctuations quotidiennes de leur environnement, les organismes ont développé un système d’horloge interne qui oscille sur une période d'environ 24h. Ce système, qui est dit circadien, repose sur une expression rythmique de gènes. Les paraspeckles sont des structures nucléaires formées d’un long ARN non codant (lncRNA), Neat1, auquel s’associent plusieurs protéines de liaison aux ARN. Ces paraspeckles peuvent retenir dans le noyau des ARN de manière rythmique. En comparant des cellules avec et sans paraspeckles obtenues grâce à la technologie CRISPR-Cas9, nous avons pu déterminer que parmi les ~4500 ARNm rythmiques dans les cellules GH4C1, 15% ont une expression circadienne modulée par les paraspeckles. En étudiant la liaison de l’ARNm de la Calréticuline (Calr) aux paraspeckles, nous avons mis en évidence la présence d’un motif de 15 nucléotides permettant sa liaison à la protéine des paraspeckles HNRNPK ce qui entraine sa rétention nucléaire par les paraspeckles. Ce motif est retrouvé dans près de 30% des ARN cibles des paraspeckles. Finalement, nous avons aussi montré que le lncRNA Neat1 est lui aussi directement impliqué dans la liaison de certains des ARNm retenus dans les paraspeckles.En conclusion, l’ensemble des travaux réalisés nous a permis de montrer que les paraspeckles, en retenant les ARNm dans le noyau de manière circadienne, modulent l’expression circadienne de milliers de gènes dans les cellules hypophysaires GH4C1. Cette liaison des ARNm aux paraspeckles peut se faire tant par la liaison directe au lncRNA Neat1 que par la liaison à la protéine des paraspeckles HNRNPK reconnaissant un motif de 15 nucléotides présent dans les ARN.

To adapt to the daily fluctuations of their environment, organisms have developed an internal clock system that oscillates over a period of about 24h. This system, known as circadian, is based on the rhythmic expression of genes. Paraspeckles are nuclear structures formed from a long non-coding RNA (lncRNA), Neat1, to which several RNA-binding proteins are associated. These paraspeckles can retain RNAs rhythmically in the nucleus. By comparing cells with and without paraspeckles obtained using the CRISPR-Cas9 technology, we were able to determine that among the ~4500 rhythmic mRNAs in GH4C1 cells, 15% have a circadian expression modulated by the paraspeckles. By studying the binding of Calreticulin (Calr) mRNA to the paraspeckles, we demonstrated the presence of a 15-nucleotides motif allowing its binding to the paraspeckle protein HNRNPK which leads to its nuclear retention by the paraspeckles. This pattern is found in nearly 30% of the RNAs targets of the paraspeckles. Finally, we showed that the lncRNA Neat1 is directly involved in the binding of some of the mRNAs retained in the paraspeckles.In conclusion, this work shows that paraspeckles, by retaining mRNAs in the nucleus in a circadian manner, modulate the circadian expression of thousands of genes in GH4C1 pituitary cells. This binding of mRNAs to the paraspeckles can occur both by direct binding to the Neat1 lncRNA and by binding to the HNRNPK protein recognizing a 15-nucleotides motif present in the mRNAs.