Maturation des pré-ribosomes humains et nucléologenèse post-mitotique
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Mostly studied in the yeast S. Cerevisiae, ribosome biogenesis is a ubiquitous process, which is still poorly described in mammals. Recent studies performed in these organisms have revealed new maturation steps in mammals. These differences between yeast and human pre-rRNA processing together with the increasing number of diseases linked to ribosome biogenesis defects have fueled interest for these mechanisms in pluricellular organisms, especially Human. The objective of this thesis was to better define the mechanism underlying assembly and maturation of the small subunit, the production of which is simpler than that of the large subunit. This study was focused in two human orthologs of yeast pre-ribosomal factors, Enp1p and Tsr1p, known to be required at distinct steps of 40S particle maturation, i. E. Early and nuclear step for Enp1p and late and cytoplasmic step for Tsr1p. Our results show that these two proteins have conserved functions in mammalian small subunit biogenesis compared to yeast. However, we also find differences in the coordination between the export and the maturation of the pre-40S particle, and we describe a new 18S rRNA processing intermediate in human cells, the 21S-C pre-rRNA. After depletion of bystin or ribosomal protein, we unexpectedly observed a defect in pre-nucleolar bodies resorption at the end of the mitosis. Pre-nucleolar bodies (PNBs) are transient structures, described as assembly platforms for nucleoli reformation. Our results show for the first time that ribosome maturation is reactivated in PNBs. This leads us to propose that the ordered and progressive resorption of PNBs at the unset of the G1 phase is directed by pre-rRNA processing. Interestingly, depletion of some ribosomal proteins involved in DBA prevents resorption of PNBs and delays progression through G1 phase, which raises the issue of the possible involvement of post-mitotic nuclear organization defects in pathophysiological mechanisms. These results highlight ribosome biogenesis specificities in mammals and define part of post-mitotic nucleologenesis mechanisms.
Abstract FR:
Principalement étudiée chez la levure Saccharomyces cerevisiae, la biogenèse des ribosomes est un processus ubiquitaire encore peu décrit chez les mammifères. Les études menées ces dernières années dans ces organismes ont décrit de nouvelles étapes de maturation des ARNr au sein des métazoaires. Les différences dans les étapes de ce processus entre homme et levure ainsi que le nombre croissant de maladies liées à des défaut de biogenèse des ribosomes soulèvent l'intérêt de l'étude de ces mécanismes dans des organismes pluricellulaires, en particulier chez l'homme. Le but de ma thèse consistait à préciser les étapes de la maturation et de l'assemblage de petite sous-unité ribosomique, dont la production est plus simple que celle de la grande sous-unité. Pour cela, je me suis intéressée à deux orthologues humains de facteurs pré-ribosomiques de S. Cerevisiae, Enp1p et Tsr1p, intervenant à des étapes distinctes, i. E. Précoce et nucléaire pour Enp1p, et tardive et cytoplasmique pour Tsr1p. Les résultats obtenus ont montré la conservation de ces protéines en tant que facteurs pré-ribosomiques requis pour la maturation de la petite sous-unité chez l'homme. Nous avons ainsi décrit une nouvelle étape de maturation de l'ARNr 18S dans les cellules humaines, le pré-ARNr 21S-C, ainsi qu'un couplage export-maturation de la particule pré-40S spécifique à l'homme. Lors de la perte d'expression de la bystine et de certaines protéines ribosomiques, nous avons observé de manière inattendue un défaut de résorption des corps pré-nucléolaires en sortie de mitose. Les corps pré-nucléolaires (ou PNBs) sont des structures transitoires, décrites jusque là comme des plates-formes d'assemblage pour la reformation des nucléoles. Nos résultats mettent en évidence pour la première fois que la maturation des ribosomes reprend au sein même des PNBs. Ceci nous amène à proposer que ce soit ce mécanisme qui oriente la résorption ordonnée et progressive des PNBs en début de phase G1. De manière intéressante, la perte d'expression de certaines protéines ribosomiques impliquées dans la DBA entraîne des défauts de résorption des PNBs ainsi qu'un délai dans la progression en phase G1, ce qui soulève la question de la conséquence des défauts de la réorganisation post-mitotique du noyau dans les mécanismes physiopathologiques. L'ensemble de ces résultats mettent donc en exergue des spécificités de la biogenèse des ribosomes chez les mammifères et précisent une partie des mécanismes mis en œuvre lors de la nucléologenèse post-mitotique. Ils ouvrent ainsi un nouvel axe de recherche pour explorer des liens entre des défauts de biogenèse des ribosomes et le développement de pathologies.