Exploration des fonctions des petits cadres ouverts de lecture (sORFs) dans les monocytes

Exploration of the functions of short open reading frames in monocytes

• Auteur / Autrice : Sébastien Choteau
• Direction : Christine Brun, Philippe Pierre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génomique et Bioinformatique
• Date : Soutenance le 09/12/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'Immunologie Marseille-Luminy (1976-....) - TAGC. Technological advances for genomics and clinics (marseille)
• Jury : Président / Présidente : Serge Plaza
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoît Thomas Marc Ballester
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Yves Vandenbrouck, Sylvie Ricard-Blum

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ribosomes

ARN régulateur

Cartographie d'interactions entre protéines

Peptides

Mots clés libres

Petit cadre ouvert de lecture (sORF)

Peptides codés par des sORFs (sPEPs)

Interaction protéine-Protéine

Traduction

Short open reading frame (sORF)

SORF-Encoded peptide (sPEP)

Protein- protein interaction (PPI)

Translation

Résumé

Le développement des technologies haut-débit et des méthodes computationnelles a révélé l’existence de nombreux petits cadres ouverts de lecture (sORFs) non canoniques sur la majorité des ARNs. Du fait notamment de leur taille (< 100 codons), ces éléments ubiquitaires ont été négligés pendant longtemps. Il a été démontré que des peptides encodés par les sORFs (sPEPs) sont fonctionnels et impliqués dans de nombreux processus biologiques. Cependant, cette nouvelle classe de peptides demeure mal caractérisée et la majorité des sPEPs ne sont pas encore annotés. De plus, les sORFs localisés en amont des ORFs canoniques des mRNAs (uORFs) ont été précocement décrits comme étant des éléments cis régulateurs de la traduction. Néanmoins, les modèles existants de régulation de la traduction par les uORFs sont limités à un nombre restreint de gènes et ces mécanismes demeurent cryptiques pour la majorité des ARNs.Mon projet vise à élucider les fonctions des sORFs en (i) identifiant tous les sORFs du génome humain, (ii) explorant les fonctions des sPEPs dans les monocytes, et (iii) explorant les mécanismes de régulation de la traduction par les uORFs. Afin de répondre à ces questions, (i) des données publiées ont été recueillies dans une base de données de sORFs uniques identifiés par des méthodes complémentaires, (ii) les interactions des sPEPs avec les protéines canoniques des monocytes ont été prédites afin d’identifier les processus ciblés par les sPEPs, et (iii) le comportement des ribosomes a été reproduit par l’implémentation d’un modèle agent afin d’identifier les paramètres les plus importants à la régulation traductionnelle par les uORFs.

The development of high-throughput technologies and computational methods revealed the existence of many non-canonical short open reading frames (sORFs) on most RNAs. Notably because of their short size (< 100 codons), these ubiquitous elements have been missed for long. Functional sORF-encoded peptides (sPEPs) have been demonstrated to be involved in a wide range of biological processes. Nonetheless, this novel class of peptides remains poorly characterized and annotation of most sPEPs is still missing. In addition, sORFs located upstream of the canonical ORFs of mRNAs (uORFs), have been early described as cis regulators of the translation. However, existing models of regulation of the translation by uORFs are still limited to a few set of genes, and the mechanisms remain cryptic for most RNAs.This project aims to investigate the sORFs functions by (i) identifying all sORFs in human genome, (ii) exploring sPEP functions in monocytes and (iii) exploring the mechanisms of regulation of the translation by the uORFs. To address these questions, (i) publicly available data were gathered in a repository of unique sORFs identified by complementary methods, (ii) interactions of sPEPs with canonical proteins in monocytes were predicted to identify the processes targeted by sPEPs and (iii) ribosomes’ behaviours were mimicked by implementing an agent-based model to identify the most important parameters for translational regulation by uORFs.