Rôle de l'interférence à ARN (RNAi) dans l'intégrité du génome chez la levure S. pombe

Préserver l’intégrité du matériel génétique est crucial pour assurer la survie cellulaire et prévenir le développement tumoral. L’ARN à interférence (RNAi) joue un rôle important dans ce contexte. Il s’agit d’un processus conservé surtout connu pour sa fonction de silencing transcriptionnel visant à induire la formation d’hétérochromatine chez différentes espèces. Au vu des divers rôles protecteurs dans l’intégrité du génome que revêt cet état chromatinien, le RNAi concourt ainsi, par ce biais, à préserver la stabilité du génome. Le RNAi a également été impliqué plus directement dans la réponse au stress génotoxique chez une variété d’eucaryotes. Dans ce cas, il agirait dans la signalisation ou la réparation des dommages de l’ADN. Cependant, cette fonction et les mécanismes moléculaires, qui sous-tendent son implication, restent très peu caractérisés, bien que la fonction soit clairement conservée de la levure à l’Homme.Dans cette étude, nous avons exploré la fonction moléculaire du RNAi dans le maintien de la stabilité génomique, en utilisant la levure Schizosacharomyces pombe comme modèle d’étude. Dans cet organisme, la fonction clé du RNAi dans la formation d’hétérochromatine a été disséquée. Son mécanisme d’action se base sur le complexe effecteur RITS (RNA Induced-Transcriptional Silencing), qui se charge en petits ARN produits par Dcr1. Ces derniers permettent de guider RITS au niveau des régions cibles afin de recruter les facteurs assurant la déposition et la maintenance des marques épigénétiques répressives associées à la formation d’hétérochromatine. En parallele, le RNAi participerait également à la résolution des collisions entre les machineries de réplication et de transcription se produisant au niveau de régions difficiles à répliquer, comme les régions riches en séquences d’ADN répétées. Selon le modèle proposé, il favoriserait la terminaison de la transcription, ce qui permettrait à la fourche de réplication de poursuivre sa progression (Zaratiegui et al., Nature, 2011 ; Castel et al., Cell, 2014).Notre étude a d’abord montré que RITS, et pas seulement Dcr1, sont impliqués dans le maintien de la stabilité génomique chez S. pombe. La combinaison d’approches biochimiques et d’analyses microscopiques a révélé des connexions physiques entre RITS et les processus de réplication et de réparation de l’ADN. Nous nous sommes particulièrement intéressés à la fonction du RNAi dans la stabilité des rDNA. Nos données ont indiqué que le RNAi participe au maintien des nombreuses unités de rDNA, prévenant ainsi des réarrangements chromosomiques majeurs. Cette fonction requière RITS et Dcr1, mais n’implique pas d’autres facteurs essentiels à la formation d’hétérochromatine RNAi-dépendante. D’autre part, nous avons mis en évidence que le RNAi contribue à favoriser la progression des fourches de réplication au niveau d’une région proche des origines de réplication de l’unité ribosomale. Les fourches arrêtées constituent des structures fragiles pouvant entraîner une instabilité génomique. Afin d’explorer plus en détail la fonction du RNAi dans leur prise en charge, nous avons utilisé un système permettant de bloquer localement et de façon inductible la progression d’une seule fourche de réplication dans le génome. L’essai génétique basé sur ce système suggère que RITS et Dcr1 favoriseraient le redémarrage via la recombinaison homologue au niveau de la fourche bloquée. Ils agiraient tout particulièrement sur l’étape de la résection initiant ce processus. Dans l’ensemble, ces travaux permettent une meilleure compréhension de la fonction moléculaire du RNAi dans la réponse cellulaire au stress réplicatif. Cet aspect a été assez peu exploré dans les études actuelles chez les autres espèces eucaryotes.