Transcriptional activation of the GLUT2 gene by the IPF-1/STF-1/IDX-1 homeobox factor.

The homeodomain protein PDX-1, referred as IPF-1/STF-1/IDX-1, is a transcriptional factor that plays a critical role in the control of several genes expressed in the pancreatic islet. PDX-1 gene expression has been previously shown to be reduced in cultured beta-cell lines chronically exposed to high glucose concentrations. As the glucose transporter type 2 (GLUT2) gene expression is selectively decreased in the beta-pancreatic cells of experimental models of diabetes, we postulated that the loss of GLUT2 gene expression in the pancreatic islets of diabetic animals may be due to the loss of PDX-1 transacting function on the GLUT2 gene. We, therefore, investigated the potential role of PDX-1 in the transcriptional control of GLUT2. We have identified a repeat of a TAAT motif (5'-TAATA-ATAACA-3') conserved in the sequence of the human and murine GLUT2 promoters. Recombinant PDX-1 binds to this GLUT2TAAT motif in electrophoretic mobility shift experiments. PDX-1 antiserum detects the formation of the complex of PDX-1 with the GLUT2TAAT motif in nuclear extracts from the pancreatic insulin-secreting cell line, beta TC3. The GLUT2TAAT motif was mutated in the murine GLUT2 promoter (-1308/+49 bp) linked to a luciferase reporter gene and transfected into beta TC3 cells. Compared with the transcriptional activity of the wild type promoter, that of the mutated promoter decreases by 41%. Multiple copies of the GLUT2TAAT motif were ligated 5' to a heterologous promoter and transfected into a PDX-1-expressing cell line (beta TC3) and into cell lines lacking the homeobox factor (InR1-G9 and JEG-3). The GLUT2TAAT motif mediates the activation of the heterologous promoter in the PDX-1-expressing cell line but not in InR1-G9 or JEG-3 cell lines. Furthermore, cotransfection in a PDX-1-deficient cell line with the expression vector encoding PDX-1 transactivates specifically the heterologous promoter containing the multimerized GLUT2TAAT motif. These data demonstrate that the murine GLUT2 promoter is controlled by the PDX-1 homeobox factor through the identified GLUT2TAAT motif.

Multifactorial ERβ and NOTCH1 control of squamous differentiation and cancer.

Downmodulation or loss-of-function mutations of the gene encoding NOTCH1 are associated with dysfunctional squamous cell differentiation and development of squamous cell carcinoma (SCC) in skin and internal organs. While NOTCH1 receptor activation has been well characterized, little is known about how NOTCH1 gene transcription is regulated. Using bioinformatics and functional screening approaches, we identified several regulators of the NOTCH1 gene in keratinocytes, with the transcription factors DLX5 and EGR3 and estrogen receptor β (ERβ) directly controlling its expression in differentiation. DLX5 and ERG3 are required for RNA polymerase II (PolII) recruitment to the NOTCH1 locus, while ERβ controls NOTCH1 transcription through RNA PolII pause release. Expression of several identified NOTCH1 regulators, including ERβ, is frequently compromised in skin, head and neck, and lung SCCs and SCC-derived cell lines. Furthermore, a keratinocyte ERβ-dependent program of gene expression is subverted in SCCs from various body sites, and there are consistent differences in mutation and gene-expression signatures of head and neck and lung SCCs in female versus male patients. Experimentally increased ERβ expression or treatment with ERβ agonists inhibited proliferation of SCC cells and promoted NOTCH1 expression and squamous differentiation both in vitro and in mouse xenotransplants. Our data identify a link between transcriptional control of NOTCH1 expression and the estrogen response in keratinocytes, with implications for differentiation therapy of squamous cancer.

Circadian clock-coordinated hepatic lipid metabolism: only transcriptional regulation?

By regulating the metabolism of fatty acids, carbohydrates, and xenobiotic, the mammalian circadian clock plays a fundamental role on the liver physiology. At present, it is supposed that the circadian clock regulates metabolism mostly by regulating the expression of liver enzymes at the transcriptional level. However, recent evidences suggest that some signaling pathways synchronized by the circadian clock can also influence metabolism at a post-transcriptional level. In this context, we have recently shown that the circadian clock synchronizes the rhythmic activation of the IRE1alpha pathway in the endoplasmic reticulum. The absence of circadian clock perturbs this secondary clock, provokes deregulation of endoplasmic reticulum-localized enzymes, and leads to impaired lipid metabolism. We will describe here the additional pathways synchronized by the clock and discussed the influence of the circadian clock-controlled feeding rhythm on them.

Dicer1 depletion in male germ cells leads to infertility due to cumulative meiotic and spermiogenic defects.

Background: Spermatogenesis is a complex biological process that requires a highly specialized control of gene expression. In the past decade, small non-coding RNAs have emerged as critical regulators of gene expression both at the transcriptional and post-transcriptional level. DICER1, an RNAse III endonuclease, is essential for the biogenesis of several classes of small RNAs, including microRNAs (miRNAs) and endogenous small interfering RNAs (endo-siRNAs), but is also critical for the degradation of toxic transposable elements. In this study, we investigated to which extent DICER1 is required for germ cell development and the progress of spermatogenesis in mice.Principal Findings: We show that the selective ablation of Dicer1 at the early onset of male germ cell development leads to infertility, due to multiple cumulative defects at the meiotic and post-meiotic stages culminating with the absence of functional spermatozoa. Alterations were observed in the first spermatogenic wave and include delayed progression of spermatocytes to prophase I and increased apoptosis, resulting in a reduced number of round spermatids. The transition from round to mature spermatozoa was also severely affected, since the few spermatozoa formed in mutant animals were immobile and misshapen, exhibiting morphological defects of the head and flagellum. We also found evidence that the expression of transposable elements of the SINE family is up-regulated in Dicer1-depleted spermatocytes.Conclusions/Significance: Our findings indicate that DICER1 is dispensable for spermatogonial stem cell renewal and mitotic proliferation, but is required for germ cell differentiation through the meiotic and haploid phases of spermatogenesis.

Glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor is a p21Cip1/WAF1 transcriptional target conferring resistance of keratinocytes to UV light-induced apoptosis.

Glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor (GITR) is a member of the tumor necrosis factor receptor superfamily, is expressed in T lymphocytes, and exerts an anti-apoptotic function in these cells. We reported that GITR is also highly expressed in the skin, specifically in keratinocytes, and that it is under negative transcriptional control of p21(Cip1/WAF1), independently from the cell cycle. Although GITR expression is higher in p21-deficient keratinocytes and skin, it is down-modulated with differentiation and in response to UVB. The combined analysis of keratinocytes with increased GITR expression versus normal keratinocytes and skin of mice with a disruption of the GITR gene indicates that this protein protects keratinocytes from UVB-induced apoptosis both in vitro and in vivo.

Signal transduction in plant-beneficial rhizobacteria with biocontrol properties.

Biological control of root pathogens--mostly fungi--can be achieved by the introduction of selected bacterial inoculants acting as 'biopesticides'. Successful inoculants have been identified among Gram-negative and Gram-positive bacteria, often belonging to Pseudomonas spp. and Bacillus spp., respectively. Biocontrol activity of a model rhizobacterium, P. fluorescens CHAO, depends to a considerable extent on the synthesis of extracellular antimicrobial secondary metabolites and exoenzymes, thought to antagonize the pathogenicity of a variety of phytopathogenic fungi. The regulation of exoproduct formation in P. fluorescens (as well as in other bacteria) depends essentially on the GacS/GacA two-component system, which activates a largely unknown signal transduction pathway. However, recent evidence indicates that GacS/GacA control has a major impact on target gene expression at a post-transcriptional level, involving an mRNA target sequence (typically near the ribosome binding site), two RNA binding proteins (designated RsmA and RsmE), and a regulatory RNA (RsmZ) capable of binding RsmA. The expression and activity of the regulatory system is stimulated by at least one low-molecular-weight signal. The timing and specificity of this switch from primary to secondary metabolism are essential for effective biocontrol.

Transcriptional regulation by triiodothyronine of the UDP-glucuronosyltransferase family 1 gene complex in rat liver. Comparison with induction by 3-methylcholanthrene.

This study demonstrates that the expression of the phenol UDP-glucuronosyltransferase 1 gene (UGT1A1) is regulated at the transcriptional level by thyroid hormone in rat liver. Following 3,5, 3'-triiodo-L-thyronine (T3) stimulation in vivo, there is a gradual increase in the amount of UGT1A1 mRNA with maximum levels reached 24 h after treatment. In comparison, induction with the specific inducer, 3-methylcholanthrene (3-MC), results in maximal levels of UGT1A1 mRNA after 8 h of treatment. In primary hepatocyte cultures, the stimulatory effect of both T3 and 3-MC is also observed. This induction is suppressed by the RNA synthesis inhibitor actinomycin D, indicating that neither inducer acts at the level of mRNA stabilization. Indeed, nuclear run-on assays show a 3-fold increase in UGT1A1 transcription after T3 treatment and a 6-fold increase after 3-MC stimulation. This transcriptional induction by T3 is prevented by cycloheximide in primary hepatocyte cultures, while 3-MC stimulation is only partially affected after prolonged treatment with the protein synthesis inhibitor. Together, these data provide evidence for a transcriptional control of UGT1A1 synthesis and indicate that T3 and 3-MC use different activation mechanisms. Stimulation of the UGT1A1 gene by T3 requires de novo protein synthesis, while 3-MC-dependent activation is the result of a direct action of the compound, most likely via the aromatic hydrocarbon receptor complex.

Genomic determinants of the efficiency of internal ribosomal entry sites of viral and cellular origin

Variation in cellular gene expression levels has been shown to be inherited. Expression is controlled at transcriptional and post-transcriptional levels. Internal ribosome entry sites (IRES) are used by viruses to bypass inhibition of cap-dependent translation, and by eukaryotic cells to control translation under conditions when protein synthesis is inhibited. We aimed at identifying genomic determinants of variability in IRES-mediated translation of viral [Encephalomyocarditis virus (EMCV)] and cellular IRES [X-linked inhibitor-of-apoptosis (XIAP) and c-myc]. Bicistronic lentiviral constructs expressing two fluorescent reporters were used to transduce laboratory and B lymphoblastoid cell lines [15 CEPH pedigrees (n = 205) and 50 unrelated individuals]. IRES efficiency varied according to cell type and among individuals. Control of IRES activity has a significant genetic component (h(2) of 0.47 and 0.36 for EMCV and XIAP, respectively). Quantitative linkage analysis identified a suggestive locus (LOD 2.35) on chromosome 18q21.2, and genome-wide association analysis revealed of a cluster of SNPs on chromosome 3, intronic to the FHIT gene, marginally associated (P = 5.9E-7) with XIAP IRES function. This study illustrates the in vitro generation of intermediate phenotypes by using cell lines for the evaluation of genetic determinants of control of elements such as IRES.

Chromatoid body mediated RNA regulation in mouse male germline

Male germ cell differentiation, spermatogenesis is an exceptional developmental process that produces a massive amount of genetically unique spermatozoa. The complexity of this process along with the technical limitations in the germline research has left many aspects of spermatogenesis poorly understood. Post-meiotic haploid round spermatids possess the most complex transcriptomes of the whole body. Correspondingly, efficient and accurate control mechanisms are necessary to deal with the huge diversity of transcribed RNAs in these cells. The high transcriptional activity in round spermatids is accompanied by the presence of an uncommonly large cytoplasmic ribonucleoprotein granule, called the chromatoid body (CB) that is conjectured to participate in the RNA post-transcriptional regulation. However, very little is known about the possible mechanisms of the CB function. The development of a procedure to isolate CBs from mouse testes was this study’s objective. Anti-MVH immunoprecipitation of cross-linked CBs from a fractionated testicular cell lysate was optimized to yield considerable quantities of pure and intact CBs from mice testes. This protocol produced reliable and reproducible data from the subsequent analysis of CB’s protein and RNA components. We found that the majority of the CB’s proteome consists of RNA-binding proteins that associate functionally with different pathways. We also demonstrated notable localization patterns of one of the CB transient components, SAM68 and showed that its ablation does not change the general composition or structure of the CB. CB-associated RNA analysis revealed a strong accumulation of PIWI-interacting RNAs (piRNAs), mRNAs and long non-coding RNAs (lncRNAs) in the CB. When the CB transcriptome and proteome analysis results were combined, the most pronounced molecular functions in the CB were related to piRNA pathway, RNA post-transcriptional processing and CB structural scaffolding. In addition, we demonstrated that the CB is a target for the main RNA flux from the nucleus throughout all steps of round spermatid development. Moreover, we provided preliminary evidence that those isolated CBs slice target RNAs in vitro in an ATPdependent manner. Altogether, these results make a strong suggestion that the CB functions involve RNA-related and RNA-mediated mechanisms. All the existing data supports the hypothesis that the CB coordinates the highly complex haploid transcriptome during the preparation of the male gametes for fertilization. Thereby, this study provides a fundamental basis for the future functional analyses of ribonucleoprotein granules and offers also important insights into the mechanisms governing male fertility.

Transcriptional and Epigenetic Regulation of Human CD4+ T Helper Lineage Specification

Activated T helper (Th) cells have ability to differentiate into functionally distinct Th1, Th2 and Th17 subsets through a series of overlapping networks that include signaling and transcriptional control and the epigenetic mechanisms to direct immune responses. However, inappropriate execution in the differentiation process and abnormal function of these Th cells can lead to the development of several immune mediated diseases. Therefore, the thesis aimed at identifying genes and gene regulatory mechanisms responsible for Th17 differentiation and to study epigenetic changes associated with early stage of Th1/Th2 cell differentiation. Genome wide transcriptional profiling during early stages of human Th17 cell differentiation demonstrated differential regulation of several novel and currently known genes associated with Th17 differentiation. Selected candidate genes were further validated at protein level and their specificity for Th17 as compared to other T helper subsets was analyzed. Moreover, combination of RNA interference-mediated downregulation of gene expression, genome-wide transcriptome profiling and chromatin immunoprecipitation followed by massive parallel sequencing (ChIP-seq), combined with computational data integration lead to the identification of direct and indirect target genes of STAT3, which is a pivotal upstream transcription factor for Th17 cell polarization. Results indicated that STAT3 directly regulates the expression of several genes that are known to play a role in activation, differentiation, proliferation, and survival of Th17 cells. These results provide a basis for constructing a network regulating gene expression during early human Th17 differentiation. Th1 and Th2 lineage specific enhancers were identified from genome-wide maps of histone modifications generated from the cells differentiating towards Th1 and Th2 lineages at 72h. Further analysis of lineage-specific enhancers revealed known and novel transcription factors that potentially control lineage-specific gene expression. Finally, we found an overlap of a subset of enhancers with SNPs associated with autoimmune diseases through GWASs suggesting a potential role for enhancer elements in the disease development. In conclusion, the results obtained have extended our knowledge of Th differentiation and provided new mechanistic insights into dysregulation of Th cell differentiation in human immune mediated diseases.

Rapid diagnosis of resistance to imidazolinone herbicides in barnyardgrass (Echinochloa crus-galli) and control of resistant biotypes with alternative herbicides

The resistance of barnyardgrass (Echinochloa crus-galli) to imidazolinone herbicides is a worldwide problem in paddy fields. A rapid diagnosis is required for the selection of adequate prevention and control practices. The objectives of this study were to develop expedite bioassays to identify the resistance to imidazolinone herbicides in barnyardgrass and to evaluate the efficacy of alternative herbicides for the post-emergence control of resistant biotypes. Three experiments were conducted to develop methods for diagnosis of resistance to imazethapyr and imazapyr + imazapic in barnyardgrass at the seed, seedling and tiller stages, and to carry out a pot experiment to determine the efficacy of six herbicides applied at post-emergence in 13 biotypes of barnyardgrass resistant to imidazolinones. The seed soaking bioassay was not able to differentiate the resistant and susceptible biotypes. The resistance of barnyardgrass to imidazolinones was effectively discriminated in the seedlings and tiller bioassays seven days after incubation at the concentrations of 0.001 and 0.0001 mM, respectively, for both imazethapyr and imazapyr + imazapic. The biotypes identified as resistant to imidazolinones showed different patterns of susceptibility to penoxsulam, bispyribac-sodium and pyrazosulfuron-ethyl, and were all controlled with profoxydim and cyhalofop-butyl. The seedling and tiller bioassays are effective in the diagnosis of barnyardgrass resistance to imidazolinone herbicides, providing an on-season opportunity to identify the need to use alternative herbicides to be applied at post-emergence for the control of the resistant biotypes.

Effect of sigma factor S (sigmaS) on the stability of penicillin-binding protein 3 (PBP3) of Escherichia colt K12

The stability of penicillin-binding protein 3 (PBP3), a cell septum synthesizing protein, was analyzed at different incubation temperatures in three Escherichia coli K12 strains carrying a PBP3-overproducing plasmid. The stability of PBP3 was significantly reduced in stationary phase cells shifted to 42°C for 4 h, compared to samples incubated at 28 or 37°C. The half-life of PBP3 in the C600 strain was 60 min at 42°C, while samples incubated at 28 or 37°C had PBP3 half-lives greater than 4 h. Analysis of the PBP3 content in mutants deficient in rpoS (coding for the stationary phase sigma factor, sigmaS) and rpoH (coding for the heat shock sigma factor, sigma32) genes after shift to 42°C showed that stability of the protein was controlled by sigmaS but not by sigma32. These results suggest that control of the PBP3 levels in E. coli K12 is through a post-transcriptional mechanism regulated by the stationary phase regulon. We demonstrated that stability of PBP3 in E. coli K12 involves degradation of the protein. Moreover, we observed that incubation of cells at 42°C significantly reduces the stability of PBP3 in early stationary phase cells in a process controlled by sigmaS.

Control of CD4 gene expression: connecting signals to outcomes in T cell development

The control of CD4 gene expression is essential for proper T lymphocyte development. Signals transmitted from the T-cell antigen receptor (TCR) during the thymic selection processes are believed to be linked to the regulation of CD4 gene expression during specific stages of T cell development. Thus, a study of the factors that control CD4 gene expression may lead to further insight into the molecular mechanisms that drive thymic selection. In this review, we discuss the work conducted to date to identify and characterize the cis-acting transcriptional control elements in the CD4 locus and the DNA-binding factors that mediate their function. From these studies, it is becoming clear that the molecular mechanisms controlling CD4 gene expression are very complex and differ at each stage of development. Thus, the control of CD4 expression is subject to many different influences as the thymocyte develops.

Régulation dynamique de l’activité du récepteur des estrogènes beta (ERβ) par la phosphorylation,l’ubiquitination et la sumoylation

Les estrogènes jouent un rôle primordial dans le développement et le fonctionnement des tissus reproducteurs par leurs interactions avec les récepteurs des estrogènes ERα et ERβ. Ces récepteurs nucléaires agissent comme facteurs de transcription et contrôlent l’expression des gènes de façon hormono-dépendante et indépendante grâce à leurs deux domaines d’activation (AF-1 et AF-2). Une dérégulation de leur activité transcriptionnelle est souvent à l’origine de pathologies telles que le cancer du sein, de l’endomètre et des ovaires. Alors que ERα est utilisé comme facteur pronostic pour l’utilisation d’agents thérapeutiques, l’importance de la valeur clinique de ERβ est encore controversée. Toutefois, des évidences récentes lui associent un pouvoir anti-tumorigénique en démontrant que sa présence favorise l’inhibition de la progression de ces cancers ainsi que l’efficacité des traitements. En combinaisons avec d’autres études, ces observations démontrent que bien que les deux isoformes partagent une certaine similitude d’action, les ERs sont en mesure d’exercer des fonctions distinctes. Ces différences sont fortement attribuables au faible degré d’homologie observé entre certains domaines structuraux des ERs, comme le domaine AF-1, ce qui fait en sorte que les différents sites de modifications post-traductionnelles (MPTs) présents sur les ERs sont très peu conservés entre les isoformes. Or, l’activité transcriptionnelle ligand-dépendante et indépendante des ERs est hautement régulée par les MPTs. Elles sont impliquées à tous les niveaux de l’activation des ERs incluant la liaison et la sensibilité au ligand, la localisation cellulaire, la dimérisation, l’interaction avec l’ADN, le recrutement de corégulateurs transcriptionnels, la stabilité et l’arrêt de la transcription. Ainsi, de par leur dissimilitude, les ERs seront différemment régulés par la signalisation cellulaire. Comme un débalancement de plusieurs voies de signalisation ont été associées à la progression de tumeurs ER-positives ainsi qu’au développement d’une résistance, une meilleure compréhension de l’impact des MPTs sur la régulation spécifique des ERs s’avère essentielle en vue de proposer et/ou développer des traitements adéquats pour les cancers gynécologiques. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre les rôles des MPTs sur l’activité transcriptionnelle de ERβ qui sont, contrairement à ERα, très peu connus. Nous démontrons une régulation dynamique de ERβ par la phosphorylation, l’ubiquitination et la sumoylation. De plus, toutes les MPTs nouvellement découvertes par mes recherches se situent dans l’AF-1 de ERβ et permettent de mieux comprendre le rôle capital joué par ce domaine dans la régulation de l’activité ligand-dépendante et indépendante du récepteur. Dans la première étude, nous observons qu’en réponse aux MAPK, l’AF-1 de ERβ est phosphorylé au niveau de sérines spécifiques et qu’elles jouent un rôle important dans la régulation de l’activité ligand-indépendante de ERβ par la voie ubiquitine-protéasome. En effet, la phosphorylation de ces sérines régule le cycle d’activation-dégradation de ERβ en modulant son ubiquitination, sa mobilité nucléaire et sa stabilité en favorisant le recrutement de l’ubiquitine ligase E6-AP. De plus, ce mécanisme d’action semble être derrière la régulation différentielle de l’activité de ERα et ERβ observée lors de l’inhibition du protéasome. Dans le second papier, nous démontrons que l’activité et la stabilité de ERβ en présence d’estrogène sont étroitement régulées par la sumoylation phosphorylation-dépendante de l’AF-1, processus hautement favorisé par l’action de la kinase GSK-3. La sumoylation de ERβ par SUMO-1 prévient la dégradation du récepteur en entrant en compétition avec l’ubiquitination au niveau du même site accepteur. De plus, contrairement à ERα, SUMO-1 réprime l’activité de ERβ en altérant son interaction avec l’ADN et l’expression de ses gènes cibles dans les cellules de cancers du sein. Également, ces recherches ont permis d’identifier un motif de sumoylation dépendant de la phosphorylation (pSuM) jusqu’à lors inconnu de la communauté scientifique, offrant ainsi un outil supplémentaire à la prédiction de nouveau substrat de la sumoylation. En plus de permettre une meilleure compréhension du rôle des signaux intracellulaires dans la régulation de l’activité transcriptionnelle de ERβ, nos résultats soulignent l’importance des MPTs dans l’induction des différences fonctionnelles observées entre ERα et ERβ et apportent des pistes supplémentaires à la compréhension de leurs rôles physiopathologiques respectifs.

Caractérisation des complexes ribonucléoprotéiques de Staufen1 et Staufen2

Dans la cellule, chaque ARNm se doit d’être régulé finement au niveau transcriptionnel, bien entendu, mais également au niveau de sa traduction, de sa dégradation ainsi que de sa localisation intracellulaire, et ce, afin de permettre l’expression de chaque produit protéique au moment et à l’endroit précis où son action est requise. Lorsqu’un mécanisme physiologique est mis de l’avant dans la cellule, il arrive souvent que plusieurs ARNm se doivent d’être régulés simultanément. L’un des moyens permettant d’orchestrer un tel processus est de réguler l’action d’une protéine commune associée à chacun de ces ARNm, via un mécanisme post-traductionnel par exemple. Ainsi l’expression d’un groupe précis d’ARNm peut être régulée finement dans le temps et dans l’espace selon les facteurs protéiques auxquels il est associé. Dans l’optique d’étudier certains de ces complexes ribonucléoprotéiques (mRNP), nous nous sommes intéressés aux isoformes et paralogues de Staufen, une protéine à domaine de liaison à l’ARN double-brin (dsRBD) impliquée dans de nombreux aspects de la régulation post-transcriptionnelle, tels la dégradation, la traduction ou encore la localisation d’ARNm. Chez la drosophile, un seul gène Staufen est exprimé alors que chez les mammifères, il existe deux paralogues de la protéine, soit Stau1 et Stau2, tous deux possédant divers isoformes produits suite à l’épissage alternatif de leur gène. Stau1 et Stau2 sont identiques à 50%. Les deux isoformes de Stau2, Stau259 et Stau262 ne diffèrent qu’en leur extrémité N-terminale. En effet, alors que Stau259 arbore un dsRBD1 tronqué, celui de Stau262 est complet. Ces observations introduisent une problématique très intéressante à laquelle nous nous sommes attaqué : ces différentes protéines, quoique très semblables, font-elles partie de complexes ribonucléoprotéiques distincts ayant des fonctions propres à chacun ou, au contraire, vu cette similarité de séquence, travaillent-elles de concert au sein des mêmes complexes ribonucléoprotéiques? Afin d’adresser cette question, nous avons entrepris d’isoler, à partir de cellules HEK293T, les différents complexes de Stau1 et Stau2 par la technique d’immunoprécipitation. Nous avons isolé les ARNm associés à chaque protéine, les avons identifiés grâce aux micropuces d’ADN et avons confirmé nos résultats par RT-PCR. Malgré la présence d’une population commune d’ARNm associée à Stau1 et Stau2, la majorité des transcrits identifiés furent spécifiques à chaque orthologue. Cependant, nous avons remarqué que les diverses populations d’ARNm participaient aux mêmes mécanismes de régulation, ce qui suggère que ces deux protéines possèdent des rôles complémentaires dans la mise en œuvre de divers phénomènes cellulaires. Au contraire, les transcrits associés à Stau259 et Stau262 sont davantage similaires, indiquant que celles-ci auraient des fonctions plutôt semblables. Ces résultats sont très intéressants, car pour la première fois, nous avons identifié des populations d’ARNm associées aux isoformes Stau155, Stau259 et Stau262. De plus, nous les avons analysées en parallèle afin d’en faire ressortir les populations spécifiques à chacune de ces protéines. Ensuite, connaissant l’importance de Stau2 dans le transport dendritique d’ARNm, nous avons cherché à caractériser les complexes ribonucléoprotéiques neuronaux associés à celle-ci. Dans un premier temps et à l’aide de la technique d’immunoprécipitation, nous avons identifié une population d’ARNm neuronaux associés à Stau2. Plus de 1700 ARNm montraient une présence d’au moins huit fois supérieure dans le précipité obtenu avec l’anticorps anti-Stau2 par rapport à celui obtenu avec le sérum pré-immun. Ces ARNm codent pour des protéines impliquées dans des processus de modifications post-traductionnelles, de traduction, de transport intracellulaire et de métabolisme de l’ARN. De façon intéressante, cette population d’ARNm isolée du cerveau de rat est relativement différente de celle caractérisée des cellules humaines HEK293T. Ceci suggère que la spécificité d’association Stau2-ARNm peut diffèrer d’un tissu à un autre. Dans un deuxième temps, nous avons isolé les protéines présentes dans les complexes ribonucléoprotéiques obtenus de cerveaux de rat et les avons identifiées par analyse en spectrométrie de masse. De cette façon, nous avons identifié au sein des particules de Stau2 des protéines liant l’ARN (PABPC1, hnRNPH1, YB1, hsc70), des protéines du cytosquelette (α- et β-tubuline), de même que la protéine peu caractérisée RUFY3. En poussant davantage la caractérisation, nous avons établi que YB1 et PABPC1 étaient associées à Stau2 grâce à la présence de l’ARN, alors que la protéine hsc70, au contraire, interagissait directement avec celle-ci. Enfin, cette dernière association semble être modulable par l’action de l’ATP. Ce résultat offre de nombreuses possibilités quant à la régulation de la fonction de Stau2 et/ou de son mRNP. Entre autres, cette étude suggère un mécanisme de régulation de la traduction au sein de ces particules. Pour faire suite à la caractérisation des mRNP de Stau, nous avons voulu déterminer au niveau neurophysiologique l’importance de ceux-ci. Comme l’étude de Stau2 avait déjà été entreprise préalablement par un autre laboratoire, nous avons décidé de concentrer notre étude sur le rôle de Stau1. Ainsi, nous avons démontré que celle-ci était nécessaire à la mise en place d’une forme de plasticité synaptique à long terme, la forme tardive de potentialisation à long terme ou L-LTP, dépendante de la transcription et de l’activité des récepteurs NMDA. La transmission de base, de même que la faculté de ces épines à faire de la E-LTP, la forme précoce de potentialisation à long terme, et la dépression à long terme ou LTD sont conservées. Ceci indique que les épines conservent la capacité d’être modulées. Ainsi, l’inhibition de la L-LTP, suite à la sous-expression de Stau1, n’est pas simplement due à la perte d’éléments fonctionnels, mais réside plutôt dans l’incapacité de ceux-ci à induire les changements synaptiques spécifiquement nécessaires à la mise en place de la L-LTP. De plus, au niveau synaptique, la sous-expression de Stau1 réduit à la fois l’amplitude et la fréquence des mEPSC. Ces résultats concordent avec l’observation que la sous-expression de Stau1 augmente significativement la proportion d’épines allongées et filopodales, des épines formant des synapses dites silencieuses. Par le fait même, elle diminue le nombre d’épines fonctionnelles, de forme dite normale. Ainsi, nous avons été en mesure de démontrer que l’absence, au niveau neuronal, de la protéine Stau1 induisait un déficit probable dans la localisation et/ou la traduction d’ARNm responsable de la restructuration de l’épine et de facteurs nécessaires à la mise en place de la L-LTP. En conclusion, nous avons participé à lever le voile sur la composition et l’importance des complexes ribonucléoprotéiques de Stau1 et Stau2. Nous avons identifié des populations distinctes et communes d’ARNm associées aux différents isoformes de Stau, à partir des mRNP présents au sein des cellules HEK293. De plus, nous avons réussi à mettre à l’avant plan certaines composantes des mRNP neuronaux de Stau2, dont un partenaire protéique direct, hsc70, partenaire dont l’association est modulable par l’action de l’ATP, ainsi qu’une population neuronale de transcrits d’ARNm. Enfin, nous avons mis en lumière l’importance de Stau1 dans la morphologie des épines dendritiques ainsi que dans le phénomène de la plasticité synaptique.