Classification de l’activité des miARN en fonction des effets et du nombre de

Puisqu’un miARN a le potentiel d’inhiber des centaines de cibles, il est important de comprendre que l’effet biologique global induit par son expression dépend de l’addition des effets conférés à chacune de ses cibles. De plus, l’effet final d’un miARN est cellule spécifique, puisqu’il dépend de différents facteurs propres à chaque lignée cellulaire. Premièrement, le niveau d’expression du miARN et des cibles à une incidence directe sur le potentiel d’inhibition et, par le fait même, la co-expression de la cible et du miARN est essentielle. Il serait possible de classifier l’activité des miARN en trois catégories basées sur leur impact global et donc sur l’addition des effets sur chacune des cibles. Ces classes sont illustrées à la Figure 8 (Flynt and Lai, 2008). Flynt et al. (2008) ont fait une association très intéressante entre l’intensité de la répression, l’effet biologique global et le

Figure 8. Relation entre l’intensité d’inhibition d’un miARN, l’impact biologique et le nombre de cibles. Tirée de (Flynt and Lai, 2008).

nombre de cibles inhibées par un miARN. La première classe est de type interrupteur. Ce mode de régulation implique une inhibition drastique de l’expression des gènes cibles par le miARN, ce qui induit une réponse biologique claire (B) due à la disparition quasi complète de la protéine ciblée. Le cas mentionné précédemment du miARN lin-4 qui régule lin-14 dans le développement de C.elegans constitue un bon exemple (Lee et al., 1993). Le mode de régulation interrupteur est souvent présent dans le développement et est caractérisé par une expression pratiquement exclusive de la cible ou du miARN (Figure 9A) (Bartel and Chen, 2004). Ce principe est aussi bien illustré à la Figure 9B, qui montre l’implication de

Figure 9. Incidence de l’intensité d’inhibition d’un ARNm par un miARN sur leurs co- expression potentielle. A. Tirée de Bartel et al. (2004) et B. tirée de Flynt et al. (2008) A) corrélation de l’expression d’un miARN et sa cible en fonction du mode de régulation (Bartel and Chen, 2004) B) Implication des différents miARN interrupteurs dans la voie de développement hétérochronique chez C. Elegans.

l’expression différentielle de différents miARN permettant le passage d’une phase de développement à une autre chez C.elegans. Pour les miARN de cette classe, l’effet biologique observé est la conséquence de l’inhibition très efficace d’une ou de quelques cibles (Figure 8C).

La deuxième classe représente le mode de régulation principal des miARN, soit l’effet tampon ou d’ajustement fin de l’expression de la cible. Dans ce type de régulation, le miARN n’inhibe pas complètement sa cible, mais contrôle ou limite son expression. Le miARN inhiberait de façon simultanée des dizaines voir des centaines de cibles différentes et l’effet biologique observée est la conséquence de l’addition de toutes ces diminutions.

Puisque l’inhibition des cibles n’est pas complète, il y aura co-expression du miARN et des protéines ciblées (Figure 9A). Cloonan et al. (2008) ont démontré de façon très convaincante la nécessité d’utiliser une approche du type biologie des systèmes afin d’avoir une vue globale et réaliste de l’effet d’un miARN. Ils ont étudié l’effet du miARN miR-17- 5p sur la prolifération des cellules HEK293T. MiR-17-5p fait partie du polycistron de miARN miR-17-92 qui sera discuté en détails ultérieurement. Ce polycistron était connu pour avoir un effet pro-prolifératif, mais aussi anti-prolifératif dépendamment du contexte cellulaire (Mendell, 2008). La Figure 10 résume les résultats obtenus par Cloonan et al. et démontre bien la complexité de la régulation conférée par un miARN. Ils ont pu démontrer

Figure 10. Résumé des résultats de Cloonan et al. sur la régulation de la prolifération de miR-17 dans les cellules HEK293T. Tirée de (Cloonan et al., 2008)

que dans les cellules HEK293T, miR-17-5p inhibait l’expression autant de gènes pro- prolifératif qu’anti-prolifératif. L’effet biologique observé représente donc l’addition de toutes les diminutions des cibles de ce miARN. Puisque, dans ce type cellulaire, l’inhibition des gènes anti-prolifératifs est plus marquée que l’inhibition des gènes pro-prolifératifs, l’effet biologique global de miR-17 est un avantage prolifératif. Ces travaux démontrent bien la nécessité d’études à grande échelle afin de bien cerner l’impact des miARN. Finalement, le type de régulation interrupteur ou tampon ayant une utilité pour la cellule représente donc des miARN et des sites de liaisons qui ont été conservés au cours de l’évolution.

À l’opposé, la dernière classe de cibles de miARN nommée neutre n’aurait pas d’impact réel sur la cellule et apparaît et disparaît au cours de l’évolution.

1.1.5.4 L’effet concerté des miARN permet la régulation de processus

biologiques complexes

Le fait que les miARN puissent réguler l’expression de plusieurs cibles simultanément les place au centre de réseaux de régulations complexes. La voie hétérochronique de développement de la larve chez C.elegans est un très bon exemple et est illustrée à la Figure 9B. Pour former un ver adulte, la larve doit passer à travers plusieurs phases de développement qui nécessite l’inhibition de l’expression de facteurs clés. L’expression de différents miARN est donc synchronisée et permet l’inhibition de cibles à un moment précis. Dans ce processus, un miARN peut inhiber l’expression de plus d’un facteur. Par exemple, le miARN lin-4 permet la transition entre les phases L1 et L2 par l’inhibition des facteurs LIN-14 et LIN-28. D’un autre côté, plusieurs miARN peuvent être impliqués dans la régulation de l’expression d’une seule cible. Le passage de la phase L2 à L3 nécessite l’inhibition de HBL-1 par miR-48, miR-84 et miR-241. Le développement normal du ver requiert donc l’action de différents miARN qui coopèrent pour permettre le passage d’une phase à une autre. La voie hétérochronique n’est qu’un exemple parmis tant

d’autres permettant d’illustrer la complexité de l’implication des miARN dans la régulation de processus biologiques essentiels.

1.1.6 Réseaux de régulation impliquant les miARN