Résumé  en  français

Le pore nucléaire est un élément essentiel pour la cellule permettant la communication entre le contenu du noyau et le reste de la cellule, le cytoplasme, grâce à son rôle dans le trafic de protéines et d’ARN. Lors de leur activation transcriptionnelle, certains gènes de levure ont été trouvés associés aux pores nucléaires. Le rôle de cette nouvelle localisation à l’intérieur même du noyau est mal comprise et est même sujet à controverse dans le domaine. Le phénomène de relocalisation des gènes semble être spécifique aux gènes inductibles. La relocalisation des gènes requiert plusieurs composants du pore nucléaire, des facteurs de transcription mais également des protéines impliquées dans l’export des ARNs messagers. Deux protéines, Mlp1 et Mlp2, constituant la partie nucléaire du pore, ont également été impliquées dans la relocalisation des gènes.

Mon travail de thèse a été de comprendre le rôle de l’architecture nucléaire dans l’expression des gènes chez la levure, et plus particulièrement, le rôle des composants du pore tels que Mlp1 et Mlp2 dans la transcription de deux gènes inductibles, GAL1 et HXK1.

Dans un premier temps, nous avons montré que l’ancrage artificiel du gène GAL1 aux pores nucléaires provoquait une augmentation du taux de transcrits GAL1 en condition de répression. Ce résultat suggère que le pore nucléaire est un compartiment favorisant l’activation des gènes.

Nous avons décidé d’étudier le rôle des protéines Mlp1 et Mlp2 dans la régulation transcriptionnelle des gènes GAL1 et HXK1, car une étude précédente avait démontré que ces dernières interagissaient avec le promoteur du gène GAL1. Afin d’étudier le rôle de ces deux protéines dans la transcription, nous avons délété les gènes MLP1 et MLP2 et observé que la cinétique de dérépression de GAL1 était plus rapide et que le gène HXK1 était également moins réprimé.

Un des nombreux rôles des protéines Mlp1 et Mlp2 est d’ancrer Ulp1 aux pores. Ulp1 est une SUMO-protéase qui permet d’enlever la modification post-traductionnelle SUMO, un court peptide attaché à certaines protéines. Sachant que la délétion des gènes MLP1 et MLP2 affecte la localisation d’Ulp1 aux pores nucléaires,

nous avons décidé d’étudier le rôle de la délocalisation d’Ulp1 dans la régulation transcriptionnelle des gènes GAL1 et HXK1. Pour ce faire, nous avons construit un mutant Ulp1 dans lequel le domaine responsable de la localisation aux pores est délété (ΔNulp1-GFP). Tout comme un mutant Δmlp1/2, le niveau d’ARN de GAL1 et HXK1 est augmenté dans ΔNulp1-GFP. De plus, l’ancrage artificiel d’Ulp1 aux pores nucléaires dans une souche ayant perdu les protéines Mlp1 et Mlp2 restore une cinétique de dérépression du gène GAL1. Ce résultat confirme que la localisation d’Ulp1 aux pores est nécessaire pour obtenir une expression sauvage du gène GAL1.

A l’inverse, le gène GAL1 est surexprimé lorsque Ulp1 est ancré artificiellement au locus GAL1 après quatre heures d’induction en galactose.

Tous ces résultats suggèrent que la proximité entre Ulp1 et le gène GAL1 est nécessaire pour favoriser la dérépression du gène GAL1. Notre hypothèse est que les protéines Mlp1 et Mlp2 participent à la régulation transcriptionnelle qui a lieu au niveau des pores en favorisant la désumoylation de protéines associées au gène via Ulp1.

Pour tester cette hypothèse, nous avons recherché une cible potentielle d’Ulp1 qui serait impliquée dans la régulation transcriptionnelle des gènes GAL1 et HXK1.

Nous avions deux protéines candidates : Ssn6 et Tup1. Ces deux protéines sont sumoylées et impliquées dans la répression des gènes GAL1 et HXK1. De plus, une ancienne étudiante du laboratoire, Patricia Vinciguerra, avait trouvé ces deux protéines dans un crible double hybride cherchent des interactions avec le domaine C-terminal de Mlp2, suggérant une interaction entre Ssn6/Tup1 et la protéine Mlp2.

Nous avons ensuite montré que la délocalisation d’Ulp1 affecte le niveau de sumoylation de Ssn6 et Tup1 et que des mutants de Ssn6, dans lesquels la sumoylation est altérée, montrent une augmentation de l’expression des gènes GAL1 et HXK1. La restauration de la sumoylation de Ssn6 corrèle avec une restauration du niveau de transcrits de GAL1 et HXK1, ce qui suggère un rôle de la sumoylation de Ssn6 dans la régulation transriptionnelle de GAL1.

Ce travail a permis de mettre en évidence le rôle du pore nucléaire dans la dérépression des gènes GAL1 et HXK1 grâce à la désumoylation de Ssn6 via Ulp1, lors de la relocalisation des gènes aux pores. Ce travail a récemment était publié dans le journal Molecular Cell.

La deuxième partie de mon travail de thèse a été de trouver d’autres gènes régulés par Ulp1. Pour cela, nous avons examiné l’expression des gènes de façon globale dans les souches Δmlp1/2, ΔNulp1-GFP et type sauvage par Microarrays en collaboration avec le laboratoire de Frank Holstege. Nous sommes actuellement en train d’analyser les résultats et de valider certains candidats, mais il semblerait que Ulp1 régule préférentiellement des gènes inductibles. Ces résultats consolident notre modèle selon lequel les gènes inductibles relocalisent aux pores nucléaires afin d’être déréprimés par un mécanisme impliquant la désumoylation de protéines clés par Ulp1.