Rôle des condensats préexistants dans la modulation de l'agrégation induite par le stress

Exploring Pre-existing Condensates as Modulators of Stress-Induced Aggregation

• Auteur / Autrice : Alia Bahri
• Direction : Arnaud Hubstenberger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interactions moléculaires et cellulaires
• Date : Soutenance le 19/12/2024
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie Valrose (Nice)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Côte d’Azur (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Evelyn Houliston
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Evelyn Houliston, Fabrice Caudron, Fabienne De Graeve
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Evelyn Houliston, Fabrice Caudron

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stress -- Physiologie

ARN

Mots clés libres

Arn

Stress Granules

P-Bodies

C elegans

Rna

Stress Granules

P-Bodies

C elegans

Résumé

Les condensats de ribonucléoprotéines (RNP sont des organelles sans membrane concentrant des protéines et ARN spécifiques, et organisent le transcriptome et le protéome cellulaires. Une mauvaise régulation de ces condensats pourrait entraîner des maladies, lorsque ces condensats « physiologiques », normalement fluides et réversibles, deviennent des agrégats rigides et irréversibles, dits « pathologiques ». Bien que plusieurs recherches aient étudié le rôle du mauvais repliement des protéines dans cette transition, celui de l'ARN est moins exploré. Mon travail comble cette lacune en explorant la contribution de l'ARN aux transitions entre condensats physiologiques et agrégats pathologiques. J'ai utilisé les granules induits par le stress (SiG) et les P-bodies (PB) dans les ovocytes de C. elegans comme modèles. Les PBs, constitutifs, représentent les condensats « physiologiques », tandis que les SiG, formés en réponse au stress, sont plus enclins aux transitions pathologiques.Pour répondre à cette question, j'ai analysé trois critères : (1) la densité de l'ARNm dans les condensats ou les agrégats, mesurée par smiFISH ; (2) la persistance des condensats ARN, observée par imagerie des protéines de granule fusionnées à la GFP ; et (3) la létalité cellulaire, mesurée via la létalité embryonnaire. Chez C. elegans sans PBs préexistants, un stress de chaleur prolongé accroit la densité d'ARNm dans les condensats, accompagnée d'une persistance des condensats devenus insolubles et de mort cellulaire, suggérant qu'un stress prolongé entraîne un enchevêtrement d'ARN responsable de la persistance des condensats ARN et de la mort cellulaire. Cependant, chez les C. elegans avec des PBs préexistants, ces effets étaient réduits, suggérant que les PBs préexistants limitent l'agrégation pathologique des ARNm induite par le stress. Pour évaluer les changements transcriptomiques dans les PB sous stress, j'ai séquencé leur transcriptome par FAPS-seq sous stress de chaleur et de froid. Nos résultats montrent que le transcriptome des PBs est modifié de manière spécifique au type de stress, suggérant qu'une condensation sélective des ARNm participe à l'adaptation de la traduction aux conditions environnementales.

Ribonucleoprotein (RNP) condensates are membrane-less organelles that concentrate specific proteins and RNA and organize the cellular transcriptome and proteome. Dysregulation of these condensates could lead to diseases when these ''physiological'' condensates, normally fluid and reversible, become rigid and irreversible aggregates, known as ''pathological'' aggregates. While several studies have examined the role of protein misfolding in this transition, the role of RNA is less explored. My work fills this gap by investigating the contribution of RNA to the transitions between physiological condensates and pathological aggregates. I used stress-induced granules (SiG) and P-bodies (PB) in C. elegans oocytes as models. The constitutive PBs represent ''physiological'' condensates, while the SiG, formed in response to stress, are more prone to pathological transitions.To address this question, I analyzed three criteria: (1) mRNA density in condensates or aggregates, measured by smiFISH; (2) the persistence of RNA condensates, observed through imaging of GFP-tagged granule proteins; and (3) cell lethality, measured via embryonic lethality. In C. elegans without pre-existing PBs, prolonged heat stress increases mRNA density in the condensates, accompanied by the persistence of insoluble condensates and cell death, suggesting that prolonged stress leads to RNA entanglement responsible for the persistence of RNA condensates and cell death. However, in C. elegans with pre-existing PBs, these effects were reduced, suggesting that pre-existing PBs limit stress-induced pathological aggregation of mRNAs. To assess transcriptomic changes in PBs under stress, I sequenced their transcriptome using FAPS-seq under heat and cold stress. Our results show that the PB transcriptome is specifically modified according to the type of stress, suggesting that selective condensation of mRNAs contributes to the adaptation of translation to environmental conditions.