Relative roles of UBF and RRN3 in the transcription of the ribosomal RNA genes and ribosome biogenesis determined using in vivo mouse models

La biogenèse des ribosomes, aussi appelée la synthèse ribosomale, est un processus cellulaire important se déroulant dans le nucléole et implique la transcription par les trois ARN polymérases nucléaires. L’étape initiale et limitante de ce processus est la transcription des ARNs ribosomaux catalytiques, 28S, 18S and 5.8S, sous la forme d’un long précurseur d’ARN ribosomal (pre-ARNr/47S) par l’ARN polymérase I (RPI). RPI possède un ensemble de facteurs de transcription généraux responsables de son activation. Ces facteurs sont la protéine architecturale UBF, le facteur SL1 qui contient TBP, le facteur d’initiation RRN3 et le facteur de terminaison TTF1. La synthèse de l’ARN ribosomale est finement régulée et correspond à 30-50% de l’ensemble de la transcription de la cellule. De plus, ce processus est lié à la croissance cellulaire, la transformation, la prolifération et à l’activité des facteurs suppresseurs de tumeurs et des oncogènes. UBF et RRN3 sont notamment activés par plusieurs voies de signalisation de croissance cellulaire. Dans les cellules de mammifère, il existe ~200 copies d’ADNr par génome haploïde. Les fragments répétés d’ADN ribosomal sont arrangés en répétition en tandem sur les bras courts des chromosomes acrocentriques. De façon intéressante, dans les cellules somatiques, seulement la moitié des copies d’ADNr sont actives, alors que les autres sont maintenues dans une forme inactive par les modifications épigénétiques et la formation d’hétérochromatine. La raison pour laquelle le génome contient autant de copies et la régulation de leur activité ne sont pas bien comprises. Cette thèse présente l’analyse de l’importance in vivo d’UBF et de RRN3 pour la régulation de la transcription de l’ARNr et pour le maintien de la structure chromatinienne de l’ADNr. Nous avons précédemment analysé la perte de fonction de UBF dans les fibroblastes embryonnaires de souris en utilisant le système de perte de fonction conditionnelle dépendante du tamoxifène. Puisque l’un de nos objectifs était de comparer la fonction de RRN3 dans un modèle similaire, nous avons réanalysé la perte de fonction de RRN3 chez la souris et généré des lignées cellulaires comme préalablement réalisées avec la perte de fonction d’UBF. Nous avons déterminé que RRN3 est essentiel à la préimplantation et le développement est arrêté à E3.5, ce qui contredit les résultats obtenus par un autre groupe qui avait obtenu un arrêt du développement beaucoup plus tardif, à E9.5. Une lignée de fibroblastes embryonnaires de souris inductible au tamoxifène a été créée pour RRN3 de façon similaire à ce qui avait été fait pour UBF. La perte de fonction d’UBF ou de RRN3 inhibe la transcription par RPI. Par contre, nous démontrons que UBF est responsable du recrutement à l’ADNr des autres facteurs associés à RPI et du maintient de l’état ouvert de la chromatine. En comparaison, RRN3 est requis simplement pour le recrutement de RPI. Dans cette étude, nous avons également identifié une région frontalière en amont de l’ADNr formée de H2A.Z, TTF1, CTCF et des modifications d’histones activatrices. Nous avons également découvert que la perte d’UBF entraine une mort cellulaire synchronisée par apoptose, indépendamment de p53 et ce spécifiquement dans les lignées cellulaires transformées. Ce résultat suggère qu’il pourrait être possible de cibler UBF dans le traitement contre le cancer puisque la perte de UBF dans les lignées cellulaires primaires cause un arrêt de prolifération sans entrainer l’apoptose. Finalement, nous avons observé que le niveau d’activité de l’ADNr dans les cellules pluripotentes est différent que dans les cellules différenciées. Des lignées de cellules souches embryonnaires (ESCs) ont été générées à partir des souris conditionnelles pour UBF et RRN3 et nos résultats préliminaires suggèrent que la totalité des gènes de l’ADNr est active dans les cellules pluripotentes. Ce modèle est idéal pour étudier la régulation de l’ADNr ainsi que le rôle de UBF et RRN3 dans cette régulation après l’induction de la différentiation. En résumé, ces résultats permettront de clarifier le rôle in vivo de UBF et RRN3 dans la transcription de l’ARN ribosomal et dans le maintien de l’intégrité de l’ADNr.

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