François Dragon

Biogenèse des ribosomes et fonctions nucléolaires

La biogenèse des ribosomes eucaryotes a lieu dans un compartiment proéminent du noyau, le nucléole.Les cellules cancéreuses contiennent souvent de multiples nucléoles de grande taille. Bien que ce changement phénotypique reflète probablement une augmentation de la production de ribosomes pour répondre à la demande accrue en synthèse protéique, il est possible que d'autres fonctions du nucléole soient aussi affectées. En effet, des études récentes ont démontré que le nucléole joue un rôle important dans la croissance cellulaire, le contrôle du cycle cellulaire, la réplication virale, la maturation de petits ARN cellulaires, le développement des tumeurs et le vieillissement. Les fonctions nucléolaires sont donc beaucoup plus étendues qu’on ne l’aurait imaginé. Pour explorer les fonctions du nucléole nous utilisons principalement la levure Saccharomyces cerevisiae comme organisme modèle et nous exploitons une combinaison de techniques de biologie moléculaire, de génétique moléculaire des levures et de biochimie.

Le nucléole contient des dizaines de petites ribonucléoprotéines (snoRNP) différentes qui sont regroupées en deux grandes familles, C/D et H/ACA. De façon générale, les snoRNP servent de guides pour les modifications post-transcriptionelles des ARN ribosomiques (ARNr), soit pour les réactions de méthylation par les snoRNP C/D et de pseudouridylation par les snoRNP H/ACA. Seules quelques snoRNP sont utilisées pour les réactions endonucléolytiques (clivages) qui éliminent certaines régions des ARNr précurseurs. Chez la levureSaccharomyces cerevisiae, les snoRNP U3 (C/D), U14 (C/D) et snR30 (H/ACA) sont essentielles pour les clivages qui vont générer l’ARNr 18S de la petite sous-unité du ribosome. Nos projets de recherche sont axés sur l’aspect structure/fonction de ces trois snoRNP. En particulier, nous tentons de purifier les snoRNP U14 et snR30 afin d’identifier leurs composantes protéiques par spectrométrie de masse. Ensuite, nous étudions leur fonction au niveau moléculaire. Nous concentrons nos efforts sur U14 et snR30 parce nous ne savons pas exactement quelle est leur composition en protéines; ces snoRNP contiennent probablement des protéines qui leur sont spécifiques et qui sont nécessaires à leur fonction. Par exemple, la snoRNP U3 contient 36 protéines spécifiques en plus des quatre protéines communes à toutes les snoRNP C/D et ce sont les protéines spécifiques à U3 qui sont requises pour les réactions endonucléolytiques.

Nos recherches visent aussi à élucider la fonction de Dbp4, une ARN hélicase de la famille « DEAD-box ». Les ARN hélicases interviennent à tous les niveaux du métabolisme des ARN (transcription, épissage, biogenèse des ribosomes, traduction, dégradation). La plupart de ces enzymes sont essentielles à la vie: ceci indique que chaque ARN hélicase a une fonction cellulaire unique. Dbp4 est essentielle à la biogenèse de l’ARNr 18S mais son rôle dans ce processus demeure mal défini. Nous voulons déterminer quelle est la fonction précise de Dbp4, quelles sont ses ARN cibles et quels sont les éléments responsables de sa spécificité in vivo et in vitro. Nous avons également débuté des travaux sur DDX10, l’homologue de Dbp4 chez l’humain. Il a été montré que des mutations dans le gène DDX10 sont associées au cancer du sein et nous avons trouvé que DDX10 interagit avec une protéine qui a des propriétés anti-apoptotiques.

Biogenèse de la télomérase

La télomérase est une ribonucléoprotéine qui synthétise les télomères à l'extrémité des chromosomes. Cette enzyme est normalement inactive dans les cellules somatiques, mais elle est réactivée dans 90% des cancers. Plusieurs études ont démontré le rôle déterminant de cette activité dans la transformation et la prolifération cellulaires. De plus, des mutations dans certaines composantes de la télomérase, telles la protéine dyskérine et hTR (l’ARN de la télomérase), peuvent causer la dyskératose congénitale, une maladie héréditaire rare qui engendre une panoplie d’affections, y compris le développement précoce de cancers.

Chez l’humain, la télomérase fait partie de la famille H/ACA. En effet, l’ARN hTR contient un domaine structurellement similaire aux snoRNA H/ACA et ce domaine interagit spécifiquement avec les quatre protéines communes aux snoRNP H/ACA, dont la dyskérine. Bien que la télomérase ne semble pas jouer un rôle dans le nucléole, elle transite dans ce compartiment nucléaire, possiblement pour une étape de son assemblage. Nous nous intéressons à l’assemblage de la télomérase et nous tentons d'élucider le rôle des protéines nucléolaires qui sont impliquées dans ce processus. L'ensemble de ces travaux pourrait contribuer au développement de nouvelles thérapies anti-cancéreuses.