Les ARNs non codants : historique, différence et importance

non-messager (ARNnm), sont une classe d’ARN provenant de la transcription qui n’est pas traduite en protéine par les ribosomes. Initialement considérés comme de l’ARN poubelle sans fonctions biologiques, il est maintenant reconnu que les ARNnc jouent un rôle clé dans la régulation des processus biologiques. En effet, les études scientifiques se sont longtemps concentrées sur la partie codante de l’ARN qui ne représente que 1 % du génome vs. 99 % pour les ARNnc (Yan and Wang 2012). Historiquement, c’est dans les années 1990 que les premiers ARNnc ont été découverts. Le premier ARNnc identifié est le H19. Il fut décrit de façon simpliste comme un ARN différent d’un ARN messager et provenant d’un gène inhabituel (Brannan et al. 1990). Par la suite, les progrès technologiques ont permis l’émergence et la découverte de centaines d’ARNnc au moyen des données recueillies lors du projet de séquençage humain. En effet, les techniques modernes de séquençage d’ARN, les micropuces et la bio-informatique ont grandement contribué à l’identification de nouveaux ARNnc (Wang, Gerstein, and Snyder 2009). Au cours des dernières années, l’analyse de l’expression des différents ARNnc a grandement évolué avec le séquençage de deuxième génération (NSG) qui permet une analyse plus poussée de l’ARN. Également appelée « whole transcriptome shotgun sequencing », cette technologie permet d’identifier le contenu total d’ARN d’un échantillon et de déterminer la quantité de chaque séquence représentant un ARN spécifique, connu ou non. Cette technologie a l’avantage d’identifier de nouveaux ARNs contrairement à un « micro Array » qui est basé sur la complémentarité avec des séquences connues. La technologie NSG permet également d’étudier l’épissage alternatif du transcrit, la modification post- transcriptionnelle et la mutation de gènes (Pareek, Smoczynski, and Tretyn 2011; Wang, Gerstein, and Snyder 2009).

Il existe plusieurs types d’ARNnc répartis en deux grandes catégories : les ARNnc n’ayant pas de fonctions de régulation (ARN ribosomique, de transfert, intronique et nucléaire) et les principaux ARNs régulateurs (siARN, miR et lncARN) (Ling, Fabbri, and Calin 2013). Les ARNs régulateurs sont les plus importants dans le contrôle des processus biologiques et sont les plus étudiés (Ling, Fabbri, and Calin 2013). La principale fonction des ARNs

interférents (siRNA et miR) est de permettre l’extinction de l’expression d’un gène, de façon spécifique et sélective par appariement à une séquence complémentaire. Les siARNs et les miRs sont de taille similaire (20-25 nucléotides), mais ont une provenance différente. Les siARNs qu’on dit « exogènes » ne sont pas codés par le génome de leurs propres cellules contrairement aux miRs. En effet, les siARNs sont synthétisés in vitro ou in vivo, à partir de virus ou de séquences construites artificiellement par technologie génétique. Ils doivent donc être introduits dans la cellule par un vecteur. Les siRNA sont largement utilisés pour permettre l’inactivation spécifique d’un gène d’intérêt à étudier(Ling, Fabbri, and Calin 2013; Davis and Hata 2009; Ichim et al. 2004). Contrairement aux siARNs, les miRs représentent une classe d’ARNnc endogènes codés par leur propre génome et sont retrouvés dans la plupart des organismes multicellulaires. Jusqu’à présent, environ 2500 miRs ont été identifiés chez l’humain et certains sont conservés d’un point de vue évolutif. Ils sont maintenant reconnus comme des régulateurs post-transcriptionnels clés, régulant l’expression de plus de 60 % des gènes. Leur abondance et leur implication dans tous les processus cellulaires en font un sujet d’étude grandissant au niveau physiopathologique. Au cours de la dernière décennie, la modulation physiologique de l’expression des miRs a été associée à de multiples maladies (cancers, maladies cardiovasculaires, maladies génétiques et dégénératives) (Bajan and Hutvagner 2014; Giza, Vasilescu, and Calin 2014; Almeida, Reis, and Calin 2011). Leur importance pour l’homéostasie des systèmes biologiques fait en sorte que la modulation de leurs expressions physiologiques peut mener à des modifications phénotypiques majeures.

La dernière classe d’ARNnc est les ARNnc de longue taille (>200 nucléotides) appelée LncRNA (long non-coding RNA). Contrairement aux siARN et aux miRs, les LncRNAs sont peu connues, car leurs découvertes est plus récentes. Les LncRNA sont retrouvés en quantité plus abondante dans le génome que les petits ARNnc. Par contre, ils sont moins exprimés et plus difficilement détectables. Cela explique qu’il y ait moins d’études sur ce type d’ARN. Les LncARNs ont initialement été qualifiés de bruit de fond transcriptionnel par les chercheurs. En effet, leur identification dépendent à la fois de la haute qualité du transcrit, mais aussi de la précision des positions des sites de départ génomiques et de l’épissage des sites transcrits. Les variables associées à leur identification les rendent plus difficilement détectables que les petits ARNs interférents. De plus, ils possèdent des localisations subcellulaires, des niveaux

d’expressions et de stabilité très variés. Finalement, leurs modes de régulation est plus complexes que les miRs et les siRNA car ils agissent à la fois comme répresseur et stimulateur de l’expression génique (Ulitsky and Bartel 2013; Yan and Wang 2012).

D’un point de vue physiopathologique, les miRs sont les plus intéressants et font donc l’objet de nombreuses études sur le développement plusieurs maladies. En effet, la dérégulation de leur expression physiologique cause une modulation importante de l’expression de plusieurs gènes impliqués dans l’évolution de diverses pathologies humaines (Giza, Vasilescu, and Calin 2014). Parmi ces différentes pathologies, le rôle des miRs dans le cancer est largement documenté et des profils d’expression spécifiques (signature pathologique de miRs) ont été corrélés à l’agressivité tumorale (McManus 2003). La modulation de l’expression des miRs est aussi observée dans de nombreuses autres pathologies incluant la schizophrénie, le parkinson, l’alzheimer, les maladies auto-immunes et les diverses maladies cardiovasculaires (athérosclérose, infarctus, ischémie, AVC, etc.) (Giza, Vasilescu, and Calin 2014). Globalement, les miRs représentent une nouvelle avenue d’étude pour divers aspects thérapeutiques. Par exemple, l’identification de profils spécifiques associés au diagnostic et au pronostique, l’utilisation des miRs comme nouveaux biomarqueurs plasmatiques et l’utilisation de thérapies basées sur l’administration de miRs représentent des nouveautés prometteuses dans le domaine médical (Giza, Vasilescu, and Calin 2014; Ardekani and Naeini 2010).