Post-transcriptional control of the timeless mRNA in the Drosophila circadian clock

Contrôle post-transcriptionnel de l'ARNm timeless dans l'horloge circadienne de la Drosophile La vie sur Terre est régie par des cycles jour/nuit causés par la rotation de celle-ci autour de son axe. Des horloges circadiennes ont évolué dans la majorité des organismes vivants, permettant l'anticipation de ces cycles, apportant ainsi un avantage conséquent au travers de l'organisation temporelle de leurs processus biologiques. Les rythmes circadiens (du latin circa : environ, et diem : jour) sont contrôlés génétiquement par des horloges endogènes, que l'on retrouve à l'échelle cellulaire. Des boucles de rétrocontrôles ciblant la transcription, traduction ou régulations post-traductionnelles de produits de gènes d'horloges, qui sont alternativement activées ou réprimées en respectant des intervalles précis, génèrent des oscillations à une période proche de 24 heures. Drosophila melanogaster est un organisme modèle essentiel dans la compréhension du fonctionnement de l'horloge circadienne. En effet, la disponibilité de nombreux outils génétiques ont permis de mieux comprendre les mécanismes moléculaires régissant l'horloge. Il a ainsi été découvert que les protéines PERIOD (PER) et TIMELESS (TIM) exercent un rétrocontrôle sur leur propre expression en réprimant l'activité des deux facteurs de transcription CLOCK (CLK) et CYCLE (CYC), qui contrôlent leur niveau d'expression ainsi que celui d'autres gènes régulés par l'horloge. Les contrôles transcriptionnels et post-traductionnels impliqués dans l'horloge ont été largement étudiés ces dernières 40 années. En revanche, les contrôles post-transcriptionnels et traductionnels sont moins bien compris, bien que ces régulations soient des éléments importants afin de générer des oscillations. Des travaux précédemment publiés par l'équipe ont mis en évidence l'existence d'un contrôle post-transcriptionnel de l'ARNm timeless par sa déadénylation par la déadénylase du complexe CCR4-NOT, POP2, où, la déplétion de cette déadénylase altère le comportement circadien des mouches en modifiant les niveaux d'ARNm tim et de protéines TIM. Cette régulation intervient de manière circadienne, dépendante de PER, et spécifique pour tim, puisque l'ARNm per n'est pas impacté par POP2. L'objectif de mon travail était de mieux comprendre le contrôle de POP2 sur tim. En utilisant à la fois des techniques d'analyses comportementales et de biologie moléculaires, comme le TRAP (Purification Affine de Ribosomes en cours de Traduction), et le RNA-seq, nous avons découvert de nouvelles formes de contrôle de l'horloge circadienne. Tout d'abord, nos résultats montrent un contrôle traductionnel oscillant des ARNms per et tim, en phase avec l'oscillation de leur niveau protéique, suggérant une contribution nouvelle à l'oscillation des protéines d'horloges. Ensuite, nos résultats indiquent que POP2 contrôle la déadénylation de tim principalement en fonction de l'abondance de ce dernier, avec un effet réduit lorsque les niveaux d'ARNm tim sont élevés, comme c'est le cas en absence de PER. Cela s'applique également à l'échelle du transcriptome, où les transcrits régulés par POP2 le sont en fonction de leur abondance aussi. Puisque le complexe CCR4-NOT est connu pour réguler à la fois la stabilité des ARNms et leur traduction, nous avons cherché un rôle potentiel de POP2 sur la traduction dans l'horloge. Nous avons trouvé que POP2 régule la traduction de l'ARNm tim ainsi que celle de vrille, un répresseur transcriptionnel qui contrôle la transcription du gène Clock. Nos analyses transcriptomiques suggèrent que la déadénylase POP2 contribue fortement au contrôle de l'oscillation de nombreux gènes régulés de manière circadienne.