Description du sujet de thèse

Les modifications épigénétiques d'ARN sont un moyen de réguler l'expression des gènes. La traduction canonique coiffe-dépendante des ARNm repose sur la reconnaissance d'une coiffe 7-méthylguanosine (m7G) en 5' des ARNm par le facteur d'initiation eIF4E. Cette étape est un prérequis à la fixation des ribosomes. Des mécanismes alternatifs d'initiation de la traduction ne reposant pas sur l'interaction eIF4E/ m7G ont cependant été mis à jour ces dernières années, notamment dans des conditions de stress cellulaire.
Nous avons identifié le premier exemple de modification épigénétique de la coiffe chez les mammifères et montré que les ARNm de sélénoprotéines liés au stress ont une coiffe triméthylée m32,2,7G (TMG). Ces ARNm ne sont pas reconnus par eIF4E, mais sont néanmoins traduits par un mécanisme qui reste à élucider. Nous avons identifié l'ensemble du répertoire des ARNm à coiffe TMG au niveau transcriptomique dans des cellules HEK293FT par immunoprécipitation de la coiffe (IP TMG) et RNA-seq (TMG RIP-seq). Ces ARNm à coiffe TMG sont principalement impliqués dans la traduction, la réponse au stress, la protection antioxydante et la prévention des cancers.

Les objectifs de cette thèse seront de déterminer le rôle de la coiffe TMG dans la traduction et la localisation des ARNm, d'identifier les facteurs de traduction associés et de caractériser le répertoire des ARNm à coiffe TMG dans des conditions de stress. Des approches de biologie moléculaire et cellulaire dédiées à l'étude des ARN et de la traduction seront utilisées. Le rôle de la coiffe TMG dans la traduction d'ARNm endogènes sera étudié par analyse de polysomes et IP TMG en conditions normales ou d'inhibition de la traduction. Des ARNm modèles transcrits in vitro à coiffe TMG ou m7G permettront de décrypter leurs mécanismes de traduction dans des extraits acellulaires ou in vivo (réticulocytes de lapin ou cellules HEK293FT). La coiffe TMG identifiée chez les ARN non codants (snARN, snoARN) joue un rôle dans leur localisation fonctionnelle. Son impact sur la localisation cellulaire des ARNm sera analysé par immunolocalisation.
Une méthode de purification des particules de ribosome/ARNm dédiée à l'analyse protéomique sera utilisée pour capturer les facteurs d'initiation natifs impliqués dans la traduction des ARNm à coiffe TMG. Ceci permettra de déterminer la composition des complexes d'initiation utilisés par ces différents types d'ARNm, les facteurs de liaison à la coiffe et les facteurs auxiliaires. Enfin, le répertoire d'ARNm endogènes à coiffe TMG sera déterminé par TMG RIP-seq dans différents types cellulaires et en conditions de stress (stress oxydant, conditions hypoxiques, privation d'acides aminés) afin de déterminer si l'hypermodification de la coiffe est régulée.
Cette étude permettra de proposer des modèles pour la traduction de divers ARNm à coiffe triméthylée et de mieux appréhender comment ils échappent au processus classique d'initiation de la traduction. Comprendre le rôle du stress cellulaire dans la régulation traductionnelle est particulièrement pertinent dans le cas de pathologies telles que le cancer.

Au cours de cette thèse, le/la doctorant(e) pourra acquérir une solide expertise dans l'étude des ARN, des complexes ARN/protéine in vitro et in vivo, en immunoprécipitation d'ARN ainsi qu'en assemblage et traduction de complexes ARNm/ribosomes in vitro. Des connaissances en biologie des acides nucléiques ainsi qu'en bio-informatique seraient un atout.

Contexte de travail

Le projet sera réalisé dans l'unité « Architecture et réactivité de l'ARN », UPR 9002 du CNRS à l'Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire de Strasbourg. Les thèmes de recherche de l'unité portent sur la biologie des ARN et ses nombreuses fonctions biologiques (régulation de l'expression génique, traduction ou infection virale). La thèse se déroulera au sein de l'équipe « Evolution des systèmes d'initiation de la traduction chez les eucaryotes» et fera l'objet d'un financement ANR intitulé ReCAPtrans. La thèse sera rattachée à l'Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé (ED414) de l'Université de Strasbourg.
Le/la doctorant(e) bénéficiera des équipements et expertises disponibles dans l'unité de recherche et aura accès aux plateformes de l'IBMC (protéomiques) et de l'Université de Strasbourg (séquençage à haut débit, cryoEM...).

Contraintes et risques

Pas de contrainte particulière.