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Innovative bioinformatics approaches for transcriptome-wide detection of RNA modifications

par Célérier, Margot
Président du jury Verhoeven, Caroline
Promoteur Fuks, François
Publication Non publié, 2023-11-30

Thèse de doctorat

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Résumé :

Ces dernières années, un troisième pilier a émergé dans le domaine de l'épigénétique, ajoutant un nouveau niveau d'information aux modulations de la méthylation de l'ADN et des modifications des histones : l'épitranscriptomique. Il désigne l'étude des modifications biochimiques qui se produisent sur l’ensemble des molécules d'ARN. En effet, ces dernières peuvent être enzymatiquement modifiées au niveau de nucléotides spécifiques. Cela peut altérer la fonction et la stabilité de l'ARN. L'épitranscriptomique est devenue une aire de recherche de plus en plus importante ces dernières années en raison de ses implications potentielles dans divers processus biologiques et maladies, tels que le cancer et les troubles neurologiques. C'est également un domaine de recherche actif pour le développement de nouvellesstratégiesthérapeutiques ciblant les modifications de l'ARN, directement ou via sa machinerie (enzymes déposant, enlevant ou se liant aux modifications d’ARN). Bien que précisément identifiées sur les ARN de transfert (ARNt) et les ARN ribosomaux (ARNr), la cartographie de ces modifications sur les ARN messagers (ARNm) à l'échelle du transcriptome reste un défi considérable. Une étape importante a été franchie en 2012 grâce au développement de la technique de Me-RIP-seq permettant d’établir une carte sur l’ensemble du transcriptome de N6-méthyladénosine (m6A). D'autres modifications ont également été trouvées sur l'ARNm, mais en raison de leur faible abondance, leur cartographie et leur fonction restent énigmatiques et controversées. L'objectif de cette thèse est de naviguer à travers les différents écueils de la détection de modifications des ARN codant pour des protéines dans différents contextes biologiques, afin de mettre en évidence les implications très vastes de ces modifications, ainsi que le défi ardu de définir une carte de modification fiable. Cette thèse est articulée en deux parties, l'une se concentrant exclusivement sur m6A dans un contexte virologique, et l'autre explorant de manière plus globale les méthodes de détection des modifications de l'ARN, en élargissant aux modifications de faible stœchiométrie telles que la m5U et la m3C. En résumé, dans la première partie, nous avons démontré que m6A décore l'ARN viral du SARS-COV-2et que le gène Fat Mass and Obesity-associated (FTO), un effaceur de m6A, pourrait être utilisé comme un indicateur de sévérité de la COVID-19. Dans la deuxième partie, nous nous sommes concentrés sur la détection ardue des modifications de l'ARN et sur la mise en place d'une approche multi-outils combinant des techniques baséessur des anticorps et Nanopore afin de détecter des modifications de faible stœchiométrie telles que m3C, présente dans l'ARN mitochondrial jouant un rôle potentiel dans le cancer du col de l'utérus, et m5U, une modification de l'ARN cytoplasmique avec un rôle potentiel dans la stabilité de l'ARNm.En conclusion, nos résultats mettent en évidence, d'une part les opportunités thérapeutiques des modifications de l'ARN tant dans le contexte viral que dans le cancer, et d'autre part soutiennent laprésence de nouvelles modifications sur l'ARNm, préconisant une approche multi-outils basée sur le contexte biologique et les caractéristiques biochimiques de la modification.