De nouveaux rôles pour les miARN

a) Des miARN activateurs?

Les miARN sont connus essentiellement pour jouer un rôle négatif sur l’expression des

gènes et nous avons pu comprendre comment se déroulent les différentes étapes de cette

régulation. Pourtant, il semblerait que certains miARN soient potentiellement capables de réguler positivement l’expression de gènes ou autrement dit, d’en augmenter l’expression. Le

terme faisant référence à ce phénomène est « ARN activation » (ARNa).

Le premier exemple de ce type de phénomène pour les miARN a été publié fin 2007 (Place et al., 2008), bien qu’il ait été découvert plus tôt pour un autre type d’ARN interférent

(Li et al., 2006). Dans cette étude sur cellules PC-3, Place et collaborateurs ont montré que l’augmentation artificielle du niveau de miR-373 (ainsi que du pre-miR-373) augmentait

l’expression génique d’E-cadhérine et de CSDC2 (cold-shock domain containing protein C2)

46

mutations dans la séquence du miARN. De façon intéressante, les sites de liaison du miARN sur les portions d’ADN des deux protéines se trouvent dans leur région promotrice respective.

Ce fait a conduit les auteurs à considérer un lien éventuel entre ARN activateurs (ARNa) et régions promotrices, même si d’autres cibles potentielles avec site de liaison dans le

promoteur ne montraient aucun effet similaire.

Cette même année, Vasudevan et collaborateur ont montré que miR-369-3 était également capable d’activer la traduction de TNFα (tumor necrosis factor-α) dans des cellules

HEK293 (cellules embryonnaires de reins). Dans ce cas en revanche, ce n’est pas au travers

de la région promotrice que cette activation se met en place mais grâce à des éléments riches en AU (AREs) situés en 3’UTR de l’ARNm. Les auteurs de cette étude ont également montré

que let-7 était tout autant capable d’activer la traduction, mais uniquement lorsque le cycle

cellulaire était à l’arrêt : let-7 reprenait en effet son rôle d’inhibiteur dans les cellules

prolifératives (Vasudevan et al., 2007). Une partie de ces résultats a de surcroit été confirmée

par Mortensen et al. sur des ovocytes de Xenopus laevis (Mortensen et al., 2011)

b) Des miRNA appâts ?

L’activité de miARN appâts constitue un autre mécanisme particulièrement intéressant.

Pour ce dernier, un miARN est susceptible d’agir comme appât afin de bloquer des interactions

protéines/ARNm. Dans ce cas, le miARN ne se lie pas au messager mais directement à la protéine (George and Tenenbaum, 2006). C’est précisément ce qu’ont prouvé Eiring et al.

(Eiring et al., 2010) pour le miR-328 et la protéine inhibitrice hnRNP E2. Ces auteurs ont en

effet montré (in vivo et in vitro) que le miARN pouvait restaurer la traduction de la protéine

CEBPA (CCAAT/enhancer-binding protein alpha) en entrant en compétition avec le messager

de CEPBA pour la liaison à hnRNP E2 : une fois le miARN connecté à hnRNP E2, CEBPA

peut être traduite.

Il existe également des cas où ce sont les ARNm qui jouent le rôle d’appât pour les

47

« éponges » à miARN (Ebert et al., 2007) qui vont altérer leur(s) fonction(s) en s’y fixant, sans

pour autant affecter leur biogénèse (Haga and Phinney, 2012). Et enfin, il existe un dernier cas où des protéines se lient à la 3’UTR supposée être ciblée par des miARN afin de prévenir

leur fonctionnement. C’est notamment le cas de la protéine Dnd1 (Dead end 1) (Kedde et al.,

2007)

c) Des réserves de miARN ?

La régulation de la biogénèse des miARN est sous la dépendance des facteurs de

transcription. La stabilité cellulaire des miARN, quant à elle, varie énormément, mais elle est

généralement augmentée lorsque les miARN sont associés à certaines protéines (Drosha, RISC, etc.). Une récente étude montre qu’une de ces interactions en particulier permettrait

non seulement de stabiliser les miARN mais servirait en fait de réserve de miARN (La Rocca

et al., 2015). Les auteurs de cette étude ont montré que, dans les cellules adultes, la plupart des miARN étaient liés à des complexes LMW-RISC, non engagés dans la répression d’ARNm

et formant donc une réserve « prête à l’action », alors que dans les cellules prolifératives (et

les lignées cellulaires) les miARN étaient liés aux ARNm et à des HMW-RISC. Selon les

auteurs, cette différence permettrait à la cellule de faire face à des transitions physiologiques ou à des cas de stress en modulant rapidement les niveaux d’expression des gènes, mais elle

pourrait également expliquer pourquoi les cellules animales ont « développé » la voie des

miARN tout en ayant conservé la voie des siARNs.

d) Autorégulation de la biogénèse par les miARN?

Comme nous l’avons vu, let-7 fut un des premiers miARN à avoir été découvert. Chez

C. elegans, ce miARN (entre autres) a permis de caractériser en grande partie le mécanisme

de biogénèse des miARN chez les eucaryotes. Pourtant, une récente étude chez ce ver prouve qu’il reste probablement encore à découvrir sur cet organisme et ses miARN, puisque les

auteurs de l’étude ont montré que let-7 était capable de réguler sa propre biogénèse en se

48

Dans l’organisme modèle, pri-let-7 possède un site de liaison à la protéine ALG-1

(Argonaute Like protein-1), une protéine intervenant dans la maturation du miARN primaire. Le bon déroulement de cette maturation nucléaire n’est toutefois permis qu’en présence de la

séquence mature de let-7, qui se lie à un site de liaison conservé en 3’ du pri-miARN. Le

miARN let-7 se lie donc à son propre miARN primaire pour entrainer le recrutement de la

protéine ALG-1 afin de promouvoir sa propre synthèse. Ces résultats montrent également que

certaines protéines AGO ainsi que certains miARN matures peuvent se retrouver dans le

noyau.

Les interactions entre miARN mature et primaire ne semblent pas non plus se limiter à

la régulation positive. En effet, dans une étude publiée la même année, Tang et collaborateurs

ont montré que miR-709 était capable de réguler la maturation du pri-mir-15a/16-1 en se liant

directement à une séquence complémentaire de 19 nucléotides sur le miARN primaire dans le noyau. Dans ce cas-là, l’interaction empêche la biogénèse des pre-miARN et par

conséquent, celle des miARN matures (Tang et al., 2012).

e) Synthèse protéique à partir de pri-miARN

Très récemment, une équipe de chercheurs à Toulouse a pu mettre en évidence un

autre rôle pour les miARN : leur traduction en peptide fonctionnel (Lauressergues et al., 2015).

Dans leur étude, les auteurs ont analysé des ORF potentielles dans la séquence des

pri-miARN miR-171b et miR-165a chez Arabidopsis thaliana et Medicago truncatula et ont

découvert des petites séquences portant des codons start et stop et pouvant être traduites. Ils

ont démontré que ces séquences étaient effectivement traduites en petits peptides fonctionnels – qu’ils ont nommé miPEP – capables d’améliorer l’accumulation de leur miARN

mature respectif. Ces miPEP semblent en fait jouer sur l’activation de la transcription des

miARN, sans influencer la stabilité de ces derniers.

Pour le moment, cette découverte est limitée au monde végétal mais il serait

49

découverte étant également très récente, peu d’informations sont disponibles sur son

fonctionnement exact.

En conclusion, bien que de nombreuses avancées aient été faites pour comprendre le

rôle des miARN, il semblerait bien que nous soyons encore loin d’avoir tout découvert. Une

question qui reste encore assez peu étudiée au final est le rôle systémique des miARN dans nos cellules et notamment leur manière d’interagir ou de co-agir pour contrôler le destin d’une

cellule. Afin de pouvoir répondre à ce genre de question, des approches systémiques et intégrées sont donc nécessaires. Un exemple de telles approches est l’analyse de réseau de

régulation de l’expression génique. Ce type d’analyse emprunte les fondamentaux de la

théorie des graphes et de l’analyse des réseaux sociaux pour les appliquer aux réseaux

biologiques afin de formuler de nouvelles hypothèses ou d’apporter des compléments

d’information sur le système en question. La suite de cette introduction décrit ces approches

et leurs utilisations, notamment dans le monde des miARN.