Les microARNs peuvent être aussi des régulateurs positifs de l’expression des gènes

Résultats scientifiques

Les microARNs sont des régulateurs négatifs de l’expression des gènes. L’équipe de Jean-Philippe Combier, au Laboratoire de recherche en sciences végétales, vient de montrer qu’il existe chez les plantes des microARNs naturels pouvant protéger les ARN messagers de leurs gènes cibles contre la régulation négative par d’autres microARNs de la même famille. Ces travaux ont été publiés le 29 décembre 2016 dans la revue Cell, Host and Microbe.

Les microARNs sont des petits ARNs qui régulent la plupart des processus de développement chez les plantes et les animaux et sont impliqués dans de nombreuses pathologies chez l’Homme. Ce sont des régulateurs négatifs de l’expression des gènes car ces ARNs d’environ 21 nucléotides peuvent s’apparier par homologie avec des ARNs messagers, ce qui conduit à leur dégradation ou à l’inhibition de la traduction.

Les microARNs sont issus d’ARNs plus longs, les transcrits primaires, qui sont maturés en plusieurs étapes pour produire les microARNs actifs de 21 nucléotides. Alors que les transcrits primaires de microARNs (pri-miRNAs) avaient toujours été considérés comme des ARNs non codants, l’équipe de Jean-Philippe Combier a récemment montré que les pri-miRNAs de plantes codent de petits peptides, appelés miPEPs, qui sont des régulateurs positifs de l’accumulation des microARNs (Lauressergues et al., 2015, Nature). L’application exogène de miPEPs, par arrosage ou pulvérisation, peut ainsi augmenter l’expression des microARNs et donc induire des phénotypes développementaux (Couzigou et al., 2016, New Phytologist).

La symbiose mycorhizienne est une association symbiotique entre les racines de la plupart des plantes terrestres et des champignons Glomeromycètes. En utilisant dans cette nouvelle étude des miPEPs comme outil d’investigation du rôle des microARNs dans la symbiose mycorhizienne, les chercheurs ont montré que cinq microARNs de la famille miR171 sont des régulateurs négatifs de l’établissement de la symbiose, tandis que le 6e membre de la famille, le miR171b est un régulateur positif. Par rapport aux autres miR171, le miR171b possède un défaut d’appariement au niveau du site de clivage, ce qui le rend incapable de réguler négativement ses gènes cibles. Cette propriété avait été mise en évidence auparavant dans des études mécanistiques mais elle n’avait jamais été décrite pour un microARN naturel. Au-delà de cette impossibilité de clivage, les chercheurs ont mis en évidence que le miR171b peut même protéger son gène cible contre le clivage par d’autres miR171, ce qui en fait un microARN protecteur, régulateur positif de l’expression des gènes. Finalement, en étudiant la régulation spatio-temporelle de tous les miR171 et de leur gène cible au cours de la symbiose mycorhizienne, les chercheurs ont montré que le miR171b protégeait l’expression de son gène cible dans les cellules de la plantes contenant des arbuscules (qui sont les structures d’échange particulières entre la plante et le champignon), et permettait ainsi l’établissement de la symbiose.

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Figure : Haut: Rôle des miR171 lors de l’établissement de la symbiose mycorhizienne analysé en traitant les plantes avec les différents miPEP171. Le miR171b est un régulateur positif de la symbiose, alors que les autres miR171 sont des régulateurs négatifs.
Bas : Rôle protecteur du miR171b sur l’expression de son gène cible, LOM1, mis en évidence en exprimant le miR171b avec chacun des miR171. En présence du miR171b, les autres miR171 sont incapables de réguler négativement l’expression de LOM1.

© Jean-Philippe Combier

 

 

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