Réseau d'interaction entre microARN et ARNm régulés

Une fois les ARNm et microARN matures diérentiellement régulés entre les deux embryogenèses identiés, le réseau d'interactions entre microARN matures et ARNm dé-ni précédemment sur l'ensemble des ARNm et des microARN du puceron du pois peut être réduit aux seules interactions impliquant ces éléments diérentiellement régulés.

Le Tableau 3.7 présente le nombre d'interactions impliquant des microARN matures et des ARNm diérentiellement régulés sur les quatre réseaux décrits dans la partie 2.2.3 : sans seuil, avec un seuil sur le score des sites de xation (2ème ligne), avec un seuil sur le nombre de sites de xation par couples (3ème ligne) et avec les deux seuils (dernière ligne).

Pour le premier réseau sans seuil et avec un site, les 15 microARN régulés sont conservés. Par contre, 33,6 % des ARNm avec des cinétiques diérentes ne sont ciblés par aucun des 15 microARN matures et ils ne sont donc pas dans le(s) réseau(x). Pour les deux contraintes utilisées de façon séparée (2ème et 3èmelignes du Tableau), les pourcentages de conservation en comparaison au réseau sans seuil sont semblables à ceux

Comparaison des expressions géniques entre embryons sexués et asexués 81

seuil sites microARN ARNm sites de xation couples

aucun 1 15 (100 %) 3.316 (100 %) 10.576 (100 %) 6.824 (100 %)

-0.3 1 15 (100 %) 1.810 (54,6 %) 2.795 (26,4 %) 2.250 (33 %)

aucun 2 14 (93,3 %) 1.491 (45 %) 5.657 (53,5 %) 1.965 (28,8 %)

-0.3 2 8 (53,3 %) 390 (11,8 %) 940 (8,9 %) 395 (5,8 %)

Tableau 3.7  Résultats de la réduction des prédictions de TargetScan avec ou sans seuil ( seuil ), avec 1 ou 2 sites de xation minimum ( sites ) aux microARN matures et ARNm diérentiellement régulés. Sont indiqués le nombre de microARN matures ( microARN ) et d'ARNm concernés ( ARNm ), le nombre de sites de xation, et le nombre de couples microARN/ARNm ( couple ). Entre parenthèses : pourcentage d'éléments présents en fonction du nombre total d'éléments présents dans le réseau sans seuil.

du réseau pangénomique (voir Tableau 2.10 partie 2.2.3). Sur le réseau avec l'utilisation des deux ltres (dernière ligne du Tableau) les pourcentages du nombre de sites de xation et de couples sont similaires à ceux précédemment observés (Tableau 2.10). À l'inverse, les pourcentages sur les microARN matures et les ARNm sont beaucoup plus faibles sur le réseau avec les deux contraintes et avec les éléments diérentiellement régulés : 53,3 % (réseau des éléments régulés) contre 87,4 % (réseau de l'ensemble des éléments) pour les microARN matures et de la même façon 11,8 % contre 58 % pour les ARNm. Le fait que le pourcentage de réduction en appliquant les deux ltres soit plus fort pour les microARN matures et les ARNm que pour les sites de xation et les couples signie qu'il y a plus d'interactions par microARN mature et par ARNm en comparaison avec le réseau réduit avec les mêmes seuils décrit partie 2.2.3 : la combinatoire entre ces deux ensembles est plus forte.

Il a été décidé de garder le réseau obtenu en ne gardant que les sites de xation avec un score global de TargetScan inférieur ou égale à -0.3 (2ème ligne du Tableau 3.7) an de ne garder que les relations les plus fortes entre microARN matures et ARNm et aussi d'éliminer des faux positifs. Ne garder que les couples de microARN matures et d'ARNm ayant au minimum deux sites de xation aurait par contre trop fortement limité le nombre de relations et aurait donc diminué le potentiel de l'analyse de ce réseau. Dans le reste de la thèse, lorsqu'il est fait référence au réseau d'interaction entre microARN matures et ARNm chez Acyrthosiphon pisum sans autre précision, cela fera référence à ce réseau comprenant 15 microARN matures, 1.810 ARNm, 2.795 sites de xation et 2.250 couples microARN/ARNm.

Dans la suite de ce chapitre, nous présentons de façon détaillée les annotations des ARNm présents dans le réseau ainsi que les annotations par les règles des couples microARN/ARNm. Cependant, les annotations des microARN matures présents dans le réseau n'ont pas été étudiées car les 15 microARN matures ayant des cinétiques diérentielles sont présents dans le réseau.

Étude des annotations des ARNm présents dans le réseau

Étude des annotations fonctionnelles An de commencer à extraire de la connais-sance de ce premier réseau d'interactions réduit aux éléments diérentiellement régulés entre les deux embryogenèses sexuées et asexuées, nous avons utilisé et analysé les

an-notations GO. Sur l'ensemble des 1.810 ARNm présents dans le réseau, 690 ARNm possèdent une annotation GO. Un enrichissement fonctionnel a été calculé à l'aide du logiciel Blast2GO (voir partie 3.1.4) pour les ARNm avec une annotation GO présents dans le réseau (690) par rapport la totalité de ceux ayant des cinétiques diérentes (1.640). Aucun enrichissement avec une p-value ajustée inférieure à 5 % n'a été détecté. Cette observation est sans doute une conséquence du faible eectif des ARNm utilisés pour cette étude.

Étude des annotations par les règles de transitions Le Tableau 3.8 présente pour chacune des règles le nombre d'ARNm avec des cinétiques diérentes qui est présent dans le réseau décrit 3.2.2.

règle nombre ratio

augmentation 973 40 %

diminution 723 32 %

avance 53 39,6 %

retard 30 40 %

apparition pic négatif 9 36 %

disparition pic négatif 9 40,9 %

disparition pic positif 6 30 %

défaut 5 26,3 %

apparition pic positif 2 18,2 %

total 1.810 36,2 %

Tableau 3.8  Nombre d'ARNm diérentiellement régulés présent dans le réseau associé à chacune des règles. Les règles ont été organisées de façon décroissante en fonction du nombre d'ARNm. Le pourcentage aché est le pourcentage du nombre d'ARNm associé à la règle comparé au nombre initial présenté Tableau 3.4.

La distribution des ARNm associés à chacune des règles est semblable à celle obser-vée pour l'ensemble des ARNm avec des cinétiques diérentes : les règles  augmenta-tion  et  diminuaugmenta-tion  sont les règles majoritaires (respectivement 53,8 % et 39,9 % du nombre total d'ARNm présent dans le réseau). Sur l'ensemble des règles, les ratios ne sont pas homogènes. Les règles  diminution ,  disparition pic positif ,  défaut  et  apparition pic positif  possèdent des ratios inférieurs au ratio du nombre total d'ARNm avec des pourcentages respectifs de 32 %, 30 %, 26,3 % et 18,2 % contre 36,2 %. Pour les règles  disparition pic positif ,  défaut  et  apparition pic posi-tif  les ratios peuvent s'expliquer par les faibles eecposi-tifs de départ, respectivement 20, 19 et 11 (voir Tableau 3.4). Les ratios des règles  augmentation  (40 %),  avance  (39,6 %) et  retard  (40 %) sont plus élevés que le ratio total, ce qui signie que les nombres d'ARNm suivant ces règles et ciblés par au moins un microARN mature avec des cinétiques diérentielles sont plus élevés que la moyenne.

Comparaison des expressions géniques entre embryons sexués et asexués 83 Étude des annotations par les règles des couples microARN/ARNm présents dans le réseau

An de mieux observer les relations entre les règles induites par les couples mi-croARN/ARNm du réseau, le Tableau 3.9 présente les couples de règles obtenus en étudiant la corrélation entre les règles suivies par les microARN matures et les ARNm en interaction dans le réseau et le nombre de couples microARN/ARNm associés aux couples de règles.

règle microARN règle ARNm nombre de couples pourcentage

diminution augmentation 990 44 % diminution diminution 715 31,8 % augmentation augmentation 185 8,2 % augmentation diminution 134 6 % diminution avance 62 2,8 % défaut augmentation 50 2,2 % défaut diminution 30 1,3 % diminution retard 27 1,2 %

diminution apparition pic négatif 8 0,4 %

diminution défaut 7 0,3 %

diminution disparition pic négatif 7 0,3 %

augmentation avance 6 0,3 %

diminution disparition pic positif 5 0,2 %

augmentation retard 5 0,2 %

retard augmentation 3 0,1 %

défaut avance 3 0,1 %

augmentation disparition pic négatif 3 0,1 %

défaut retard 2 0,1 %

diminution apparition pic positif 2 0,1 %

retard diminution 1 0,04 %

augmentation défaut 1 0,04 %

augmentation disparition pic positif 1 0,04 %

augmentation apparition pic négatif 1 0,04 %

défaut apparition pic négatif 1 0,04 %

défaut défaut 1 0,04 %

total 2.250 100 %

Tableau 3.9  Nombre de couples de microARN matures et d'ARNm suivant les couples de règles. De gauche à droite : la règle suivie par le microARN ; la règle suivie par l'ARNm ; le nombre de couples de microARN/ARNm ; le pourcentage que représente le nombre de couples par rapport au nombre de couples total.

Un grand nombre de couples de règles possèdent des eectifs très faibles : 17 règles ont un pourcentage de représentation inférieur à 1 %. La majorité des couples mi-croARN/ARNm est associée aux couples de règles  diminution/augmentation  (44 %) et  diminution/diminution  (31,8 %) qui représentent à eux deux 1.705 couples (75,8 %). Le nombre de couples suivant les règles  diminution/augmentation  est plus important

que celui suivant les règles  diminution/diminution . Ceci est en accord avec la répres-sion des ARNm par les microARN matures car les microARN matures qui possèdent une cinétique asexuée en diminution en comparaison à la cinétique sexuée semblent ci-bler en priorité des ARNm avec une cinétique asexuée qui augmente en comparaison à la cinétique sexuée. Il n'est pas étonnant d'observer cette répartition en pourcentage de représentation car 10 microARN matures parmi les 15 (67 %) sont associés à la règle  diminution  et la quasi-totalité des ARNm présents dans le réseau sont associés aux règles  augmentation  (53,8 %) ou  diminution  (39,9 %).

Observation des degrés des éléments du réseau

Le degré d'un n÷ud dans un réseau est le nombre d'arêtes relié à ce n÷ud. La répartition des degrés des ARNm et microARN matures donne une idée de la combina-toire entre eux. La Figure 3.5 présente l'histogramme des degrés des ARNm et le degré pour chacun des microARN matures. On peut voir que la répartition des degrés chez les ARNm est très inégale avec quasi exclusivement des ARNm ciblés par un seul mi-croARN mature (79 %). Cela signie que la majorité des cibles des mimi-croARN matures seront des cibles spéciques à ces microARN matures.

Le premier fait marquant en observant les degrés des microARN matures est le nombre très élevé de cibles pour api-mir-3019-5p qui cumule à lui seul 1.300 interactions (58 %). Sur l'ensemble des ARNm ciblés par api-mir-3019-5p (1.300), 976 (54 % des ARNm du réseau) ne sont ciblés que par api-mir-3019-5p. Les écarts entre les autres degrés des microARN matures se répartissent de manière plus ou moins uniforme dans la tranche de 4 à 197 ARNm. On n'observe pas de diérence de degré entre les microARN matures identiés dans d'autres espèces et ceux identiés uniquement chez A. pisum.

Comparaison des expressions géniques entre embryons sexués et asexués 85 0 200 400 600 800 1000 1400

Degré des ARNm

Nombre d'ARNm 1 2 3 4 1426 337 38 ₉ 0 200 600 1000

Degré des microARN matures

api−mir−3019−5p api−mir−1000−5p api−mir−no v el146−5p api−mir−316−5p ^{api−mir−14−3p} api−mir−1−3p api−mir−87−3p api−mir−263a−5p api−mir−3038−3p api−mir−no v el183−5p api−mir−34−5p

api−mir−3026−5p ^{api−mir−278−5p api−mir−281−5p}

api−mir−no v el185−3p microARN matures 197158155 96 87 84 55 _{26 25 23 15 13 12 4} 1300

Fig. 3.5  Histogramme des degrés des ARNm (en haut) et le degré pour chacun des 15 microARN (en bas) ayant des cinétiques diérentes et présents dans le réseau.

3.3 Résumé et conclusion : des expressions d'ARNm et de