Post-transcriptional regulation during spermatogenesis : Role of the RNA-binding protein hu
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Toulouse 3Disciplines:
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Abstract EN:
Spermatogenesis, the elaborate process by which sperm are produced, is marked by dramatic proliferation and differentiation. During the late steps of spermatogenesis, transcription suddenly ceases prior the end of differentiation, because of drastic epigenetic modifications that result in chromatin compaction. Thus, haploid germ cells make use of extensive temporal mRNA storage and translation regulation to ensure stage-specific protein synthesis. Factors and cellular compartments involved in these post-transcriptional controls are still poorly understood. During my PhD, I hypothesized that the two RNA binding proteins HuR/ELAVL1 and AUF1/hnRNP D, might play a role in these controls. They bind AU-rich element-containing mRNAs (ARE-mRNAs) in somatic cells and regulate their stability and translation: HuR protects ARE-mRNAs from degradation and favours their translation, whereas AUF1 usually induces their degradation. First, to investigate the contribution of HuR and AUF1 to the post-transcriptional mechanisms occurring in germ cells, I used transgenic mice derived in our laboratory overexpressing HuR (HuRtg) and AUF1 (AUF1tg) in their testes. Strikingly, whereas spermatogenesis proceeded normally in AUF1tg mice, HuR overexpression impaired spermatogenesis, revealing the importance of a regulated expression of HuR to fulfill male germ cell differentiation. The comparative analysis of AU-transcriptome of pre-pubertal wild type testes with that of HuRtg and AUF1tg testes, combined with computational analyses and RNA/Protein immunoprecipitation experiments, revealed that these two proteins regulate different targets mRNAs and thus exhibit different activities. . .
Abstract FR:
La spermatogenèse est un processus élaboré permettant d'une part le maintien de cellules souches par divisions mitotiques et d'autre part la production de spermatozoïdes par différenciation. Au cours des dernières étapes de la différenciation, la chromatine se compacte, ne laissant plus à la cellule la possibilité de transcrire ses gènes. Du fait de l'arrêt brutal de la transcription, bien avant la fin du processus de différenciation, la cellule germinale utilise le stock d'ARN messagers (ARNm) préexistants pour finaliser sa différenciation. Ce phénomène repose sur la régulation fine du stockage et de la traduction des ARNm au cours du temps, deux régulations post-transcriptionnelles encore très peu documentées dans les cellules germinales. Au cours de ma thèse je me suis intéressée au rôle potentiel de deux protéines de liaison à l'ARN exprimées dans le testicule de souris: HuR/ELAVL1 et AUF1/hnRNP D. Dans les cellules somatiques, ces protéines lient les séquences riches en adénines et uridines (AU-rich element ou ARE) localisées dans la région 3' non codante de certains ARNm (ARN à ARE). HuR protége de la dégradation ses ARN à ARE cibles et favorise leur traduction, alors qu'AUF1 induit leur dégradation. Afin d'étudier la contribution d'HuR et d'AUF1 aux mécanismes post-transcriptionnels indispensables au bon déroulement de la spermatogénèse, nous avons dans un premier temps examiné leur patron d'expression. Nous avons montré que l'expression d'HuR est étroitement régulée au cours de la spermatogénèse, alors que celle d'AUF1 est ubiquitaire. Dans un second temps, nous avons utilisé des lignées de souris transgéniques surexprimant HuR (HuRtg) ou AUF1 (AUF1tg) établies au laboratoire et montré que la surexpression d'HuR et non celle d'AUF1 altère la spermatogenèse, entraînant leur stérilité dans 25% des cas (Sertoli Cells Only syndrome). Par la suite, nous avons mis évidence que de nombreux ARN à ARE, naturellement abondamment exprimés dans le testicule, sont dérégulés dans les cellules germinales HuRtg et AUF1tg. Une étude approfondie des ARN cibles d'HuR et d'AUF1, a révélé que ces deux protéines ont une activité différente car elles s'associent à des ARN différents dans les cellules germinales. . .