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Nguyen Chi, Mai. Post-transcriptional regulation during spermatogenesis : Role of the RNA-Binding Protein HuR

Nguyen Chi, Mai (2008) Post-transcriptional regulation during spermatogenesis : Role of the RNA-Binding Protein HuR.

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Résumé en francais

La spermatogenèse est un processus élaboré permettant d'une part le maintien de cellules souches par divisions mitotiques et d'autre part la production de spermatozoïdes par différenciation. Au cours des dernières étapes de la différenciation, la chromatine se compacte, ne laissant plus à la cellule la possibilité de transcrire ses gènes. Du fait de l'arrêt brutal de la transcription, bien avant la fin du processus de différenciation, la cellule germinale utilise le stock d'ARN messagers (ARNm) préexistants pour finaliser sa différenciation. Ce phénomène repose sur la régulation fine du stockage et de la traduction des ARNm au cours du temps, deux régulations post-transcriptionnelles encore très peu documentées dans les cellules germinales. Au cours de ma thèse je me suis intéressée au rôle potentiel de deux protéines de liaison à l'ARN exprimées dans le testicule de souris: HuR/ELAVL1 et AUF1/hnRNP D. Dans les cellules somatiques, ces protéines lient les séquences riches en adénines et uridines (AU-rich element ou ARE) localisées dans la région 3' non codante de certains ARNm (ARN à ARE). HuR protége de la dégradation ses ARN à ARE cibles et favorise leur traduction, alors qu'AUF1 induit leur dégradation. Afin d'étudier la contribution d'HuR et d'AUF1 aux mécanismes post-transcriptionnels indispensables au bon déroulement de la spermatogénèse, nous avons dans un premier temps examiné leur patron d'expression. Nous avons montré que l'expression d'HuR est étroitement régulée au cours de la spermatogénèse, alors que celle d'AUF1 est ubiquitaire. Dans un second temps, nous avons utilisé des lignées de souris transgéniques surexprimant HuR (HuRtg) ou AUF1 (AUF1tg) établies au laboratoire et montré que la surexpression d'HuR et non celle d'AUF1 altère la spermatogenèse, entraînant leur stérilité dans 25% des cas (Sertoli Cells Only syndrome). Par la suite, nous avons mis évidence que de nombreux ARN à ARE, naturellement abondamment exprimés dans le testicule, sont dérégulés dans les cellules germinales HuRtg et AUF1tg. Une étude approfondie des ARN cibles d'HuR et d'AUF1, a révélé que ces deux protéines ont une activité différente car elles s'associent à des ARN différents dans les cellules germinales. Par la suite, grâce à l'utilisation combinée de techniques d'imagerie cellulaire et de fractionnement sur gradient de sucrose, j'ai découvert qu'HuR a une localisation dynamique au cours de la différenciation de la spermatide. Dans le cytoplasme des spermatides rondes précoces, HuR est localisée dans une structure fibreuse et lobulaire appelée le corps chromatoide (CC) qui s'apparente au " nuage " des cellules germinales de drosophile. Plus tard au cours du développement de la spermatide, HuR sort du CC pour s'associer aux polysomes et participer au contrôle de la traduction. J'ai également montré que deux de ses ARN à ARE cibles suivent la localisation dynamique d'HuR. En revanche, dans les spermatides rondes HuRtg, HuR reste accumulée dans le CC quelque soit le stade de différenciation et ne s'associe plus aux polysomes. L'altération de sa localisation, entraîne une réduction de la traduction de ses ARN cibles et un retard de différenciation des spermatides. Ceci suggère que le traffic d'HuR du CC aux polysomes est un acteur majeur du contrôle temporel de la traduction des ARN à ARE et que le CC est indispensable au contrôle temporel du stockage et de la traduction dans les cellules haploïdes. Pour compléter l'analyse de la fonction d'HuR in vivo, j'ai récemment entrepris la génération de souris mutantes pour le gène HuR spécifiquement dans la lignée germinale. Leur construction est basée sur l'utilisation du système Cre/LoxP. Ici je compare deux approches : délétion d'HuR dans la phase méiotique, grâce à l'utilisation de souris transgéniques Sycp1-Cre et Vav-Cre, ou délétion dans les cellules germinales primordiales (Vasa-Cre). Mes premiers résultats montrent qu'HuR transite par ponts cytoplasmiques existant entre les cellules germinales et transporte probablement ses ARN cibles d'une cellule à l'autre afin d'assurer " l'équivalence phénotypique " de gamètes haploïdes génétiquement différents. Ils montrent également la difficulté d'obtenir des cellules haploïdes dépourvues d'HuR du fait principalement d'une efficacité partielle des recombinases CRE utilisées.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Morello, Dominique
Capaccioli, Sergio
Ecole doctorale:Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
laboratoire/Unité de recherche :Centre de Biologie du Développement (CBD), UMR 5547
Mots-clés libres :ARE - HuR/ELAVL1 - corps chromatoïde - traduction - MVH - spermatogénèse - régulation post-transcriptionnelle
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :25 Mar 2009 17:01