Projet ANR-14-CE10-0004 – UnifyRNA : Propriétés uniques des petits ARNs régulateurs bactériens dans les réseaux transcriptionnels et le contrôle traductionnel
Programme : Une nouvelle représentation du vivant (DS0401) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Madame Maude Guillier (EXPRESSION GENETIQUE MICROBIENNE)
Partenaires : Laboratoire public
Montant : 260000.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : Les bactéries sont des organismes très versatiles qui ont la faculté de pouvoir s’adapter à de nombreux changements de leur environnement, grâce à leur incroyable capacité à réguler leur expression génétique. Le premier niveau de contrôle à avoir été identifié est celui de la transcription des gènes et à l’heure actuelle, le réseau de régulations transcriptionnelles de bactéries modèles comme E. coli par exemple a été caractérisé en détails, même si, de par sa complexité, certains aspects sont encore obscurs. Parmi les régulateurs transcriptionnels les plus répandus, on trouve les systèmes à deux composants (SDC), qui permettent la détection et l’adaptation des bactéries à leur environnement via l’activation par phosphorylation d’un régulateur.
	Cependant, il est clair que le contrôle de l’expression génétique peut également se faire au niveau post-transcriptionnel. En particulier, on sait depuis longtemps que l’expression des gènes des protéines ribosomiques, qui peuvent représenter une large fraction de la masse cellulaire, est soumise à un contrôle traductionnel. Plus récemment, l’identification et la caractérisation de nombreux petits ARN régulateurs (sARN, pour “small ARN”) de l’expression des gènes au niveau post-transcriptionnel ont encore souligné l’importance de ce type de contrôle. 
	Ces sARN ont été identifiés dans de nombreuses bactéries et ils sont impliqués dans des processus biologiques fondamentaux, tels que le “quorum-sensing” ou l’homéostasie de l’enveloppe cellulaire. Une grande partie de ces molécules régulatrices agit en s’appariant à des ARNm-cibles via une région de complémentarité courte et imparfaite, ce qui permet à un seul sARN de réguler plusieurs cibles. Cet appariement a pour conséquence de modifier la traduction et/ou la stabilité de l’ARNm-cible selon des mécanismes moléculaires extrêmement variés. 
Le contrôle post-transcriptionnel exercé par les sARN et le contrôle transcriptionnel sont intimement liés. En effet, la synthèse des sARN est fortement régulée au niveau transcriptionnel, et plusieurs sARN contrôlent directement l’expression de régulateurs transcriptionnels. Ceci résulte en une boucle de rétrocontrôle dans de nombreux cas. En conséquence, des fonctions biologiques aussi importantes que la motilité sont contrôlées par des réseaux mixtes de régulation, dont les propriétés sont encore mal caractérisées.
Le projet « UnifyRNA » a pour but de mettre à jour le rôle des sARN dans ces circuits de régulations mixtes en s’appuyant sur deux exemples de choix que nous avons identifiés chez E. coli. Le premier est la boucle de rétrocontrôle qui existe entre les sARN OmrA et OmrB (apparemment redondants) et le SDC EnvZ-OmpR, des régulateurs qui contrôlent la composition de la membrane externe, l’adhésion ou encore la motilité. Le deuxième exemple est le contrôle du SDC PhoQ-PhoP, impliqué dans l’homéostasie du magnésium ou la virulence bactérienne, par les sARN MicA et GcvB. Les résultats seront d’un intérêt majeur au vu du rôle central des SDC EnvZ-OmpR et PhoQ-PhoP dans la physiologie bactérienne. Ils permettront de plus d’appréhender les fonctions, les propriétés spécifiques et les rôles biologiques des réseaux mixtes de régulation d’E. coli ainsi que la façon dont ils s’intègrent dans des réseaux plus larges. Ceci est particulièrement important étant donné que les SDC et les sARN sont deux classes de régulateurs très répandues chez les bactéries et qu’il existe d’autres exemples de sARN contrôlant des SDC. Enfin, les résultats obtenus au cours de cette étude devraient aussi nous permettre d’identifier la liste complète des cibles des sARN OmrA et OmrB et, en conséquence, le rôle biologique de ces deux sARN. 
En utilisant une approche multidisciplinaire qui mêlera transcriptomique, protéomique, génétique moléculaire, microscopie et biologie des systèmes, le projet UnifyRNA permettra des avancées majeures dans notre compréhension de la biologie des petits ARN régulateurs bactériens.