Régulation de la voie de réponse au stress RpS12-Xrp1 dans le contrôle systémique de la croissance

La croissance des organes est fortement contrôlée pour assurer leur fonctionnalité et l'adaptation des organismes aux conditions environnementales. Le dérèglement du programme de croissance, comme observé dans le cas de défaut de la machinerie cellulaire tel que le ribosome, induit des réponses locales et systémiques encore mal connues. L'équipe de P. Léopold à l'Institut Curie utilise le modèle drosophile pour étudier les mécanismes cellulaires et systémiques impliqués dans ces réponses. Le laboratoire a récemment identifié une nouvelle voie de réponse au stress de croissance passant par le facteur C/EBP-like Xrp1 chez la drosophile (Boulan et al. 2019). Ces études indiquent également que la protéine ribosomale RpS12 est requise pour l'induction de Xrp1. L'objectif général de ma thèse est d'étudier la réponse cellulaire et tissulaire à une perturbation de la croissance, et plus précisément de comprendre comment la voie RpS12/Xrp1 est régulée. Il est intéressant de souligné que xrp1 code pour deux isoformes protéiques, Xrp1-Short (-S) et Xrp1-Long (-L). Étonnement, le 5'UTR des ARN messagers (ARNm) codant pour Xrp1-L possèdent des Open Reading Frames (ORFs), ainsi appelées Upstream ORFs (uORFs). Ces uORFs ont un potentiel régulateur de traduction, comme c'est le cas pour dATF4/crc. En effet, ce facteur de transcription est régulé par des uORFs et induit traductionellement dans des conditions de stress cellulaire induisant une voie de signalisation nommée Integrated Stress Response (ISR). D'un point de vue mécanistique, crc est régulé par ce que nous appelons un « choix d'ORF » : l'ORF située dans l'UTR 5' de crc serait préférentiellement traduite dans des conditions physiologiques, au détriment de la séquence codante. Cependant, en cas de stress cellulaire, seule crc serait traduite. De même, Xrp1 est induite lors de l'activation de l'ISR. Grâce à une construction générée par l'équipe de J.P. Vincent (Crick Institute de Londres), j'ai pu démontrer que l'uORF de Xrp1 est traduite dans des contextes physiologiques de croissance du disque d'aile, au détriment de Xrp1. La suppression de cette uORF est suffisante pour lever la répression traductionnelle de Xrp1, à des niveaux d'induction similaires au contexte de stress cellulaire. Ces résultats suggèrent fortement que Xrp1 est régulée par un « choix d'ORF ». Comme la protéine ribosomal RpS12 est nécessaire à l'induction de Xrp1, nous avons investigué son potentiel rôle dans les mécanismes de régulation de la traduction par des uORFs. Un rapporteur de traduction pour crc nous a permis de démontrer que RpS12 est nécessaire à sa traduction en contexte d'activation de l'ISR, et donc que RpS12 aurait très probablement un rôle dans le choix d'ORF. Étant donné qu'ATF4/crc est un régulateur maître de la réponse à divers stress, la protéine ribosomale RpS12 serait au cœur de ces réponses. Par ailleurs, du fait de sa position dans le complexe d'initiation de la traduction, RpS12 pourrait facilement interagir avec des éléments en cis et/ou en trans nécessaires à ce type de contrôle de la traduction, jouant ainsi un rôle critique dans la traduction via des uORFs. Comme Xrp1-L est régulée par des uORFs, mais que Xrp1-S ne l'est pas (ses ARNm ne possèdent pas d'uORFs), il est possible que les deux isoformes soient induites dans des contextes de stress différents et par des mécanismes distincts. Des résultats préliminaires et communications d'autres équipes laissent penser que la forme courte de Xrp1 serait spécifiquement induite en contexte de perte d'une protéine ribosomale, et que les deux isoformes seraient traduites lors de l'activation de l'ISR. De plus, l'ISR, bien qu'induite en contexte de perte d'une protéine ribosomale, n'est pas nécessaire à l'induction de Xrp1 dans ce contexte. Nous nous penchons actuellement sur la nécessité de Xrp1-L en aval de l'ISR, ainsi que sur sa régulation par RpS12. Ces résultats sont nécessaires à la validation de la fonction de RpS12 dans le choix d'ORF.