miRNA (ou microARN)

[Yoyo]

Bonjour,

Je viens de lire un résumé tres succint sur ces miRNA qui se terminait par une phrase du genre "les miRNA pourraient etre aussi importants que les facteurs de transcription dans la regulation des gènes". Science en 2002 classait les small RNA comme "molécule de l'année" quel engouement!

J'aimerai savoir pour vous ce qu'apporte ses miRNA, mais surtout quels mécanismes d'action pensez-vous qu'ils agissent dans la cellule (regulation traductionnelle, stabilité des ARN etc...)

Je trouve que ce sujet en pleine explosion, mérite bien qu'on essaye de faire un petit point sur l'état des connaissances, si il y a des amateurs

Yoyo
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[invitee8b3f97e]

Salut !

L'année dernière, un chercheur en bio mol m'a dit que le phénomène de RNAi (ou Interference ARN) étaient actuellement le sujet sur lequel il y avait le plus de publications biologiques. Quand on jette un coup d'oeil dans pubmed, c'est effectivement assez impressionant.

De ce que j'en sais, c'est un mécanisme découvert par hasard chez le ver Caenorhabditis elegans. Il consiste à la dégradation des ARN messagers (ARNm) d'une cellule eucaryote pas un systeme protéique appelé RISC (RNA-induced silencing complex). Ce système est activé par la présence de petits ARN double brin. Il est ensuite dirigé spécifiquement par les ARN qui l'ont activé, de manière à ne dégrader que les ARNm présentant une séquence similaire. C'est un mécanisme assez simple, très répandu, et aux applications très prometteuses.

Voila, c'est vraiment très résumé mais je pense que l'essentiel y est.

Et personnellement ca ne m'est d'aucune aide car je travaille sur les procaryotes

[invite9e6bc039]

Vous vous melangez les pinceaux, les amis

J'ai pas trop le temps (je suis au labo ) mais je vous ferais un petit topo ce soir.

RNAi = mecanisme de defense contre un ARN etranger (virus) d'ou l'injection d'ARN double brin, qui est un intermediaire normale de ce mecanisme, induit la degradation de l'ARNm.

MicroARN = petits ARN transcrits non-traduits en proteines, et qui, par homologie partielle est capable de se lier a d'autres ARNm (en formant des boucles selon la loi de complementarite des bases) ces microARN sont difficilement identifiable par bio-informatique, c'est pq ils sont passes quasi-inapercus: reste bcp de boulot !!

edit: au passage, je bosse sur C. elegans

[Yoyo]

Salut Lord M,

Merci pour ta reponse, mais il me semble que tu confonds siRNA et miRNA, meme si les deux sont tres proches ils semblent etre tout de meme différents (enfin je crois)

Moi non plus ca ne m'aide pas des masse, vu que ca n'existe pas chez la levure...

Yoyo

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee8b3f97e]

Salut !

Au vu des recherches que j'ai faites sur pubmed, je suis à peu près sur que les deux types d'ARN ont un rôle très similaires, et s'inscrivent tous les deux dans le mécanisme que j'ai détaillé. Voir par exemple cet article : http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/q..._uids=15691656

Hop, un autre article :
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/q..._uids=15691061

Je précise que je n'avais jamais entendu le terme miRNA avant cette discussion, je ne connaissais que les siRNA et le phénomène de RNAi. En fait il semblerait que les miRNA soient un mécanisme de régulation endogène, alors que les siRNA soient un mécanisme de défense contre les virus et les erreurs de transcription. Mais à part ca ils fonctionnent de manière très similaire.

La je suis un peu à la bourre, alors je propose qu'on continue cette discussion très bientôt

[invite9cd78264]

Bonjour

en fait une des différences (importante ? ) entre les miRNA et les siRNA est leur mode de maturation.
Les siRNA sont obtenus à partir de longs ARN double brin qui sont clivés par la suite pour obtenir de petits fragments.
Les miRNA sont des srtuctures en tige-boucle de 22 nt qui sont excisées d'un fragment d'ARN plus grand. L'extrèmité de la boucle est enlevée par la suite.

Après pour leurs fonctions, les siRNA vont induire une dégradation des ARNm, alors que les miRNA semblent plutôt bloquer leur traduction.
Mais bon, on n'en est encore qu'au tout début. Je pense qu'on n'a pas fini d'en trouver des nouveaux (car effectivement pas faciles à déterminer in silico) ainsi que de nouvelles fonctions associées

Cissou

[invited8287251]

Salut Lord M,

Merci pour ta reponse, mais il me semble que tu confonds siRNA et miRNA, meme si les deux sont tres proches ils semblent etre tout de meme différents (enfin je crois)

Moi non plus ca ne m'aide pas des masse, vu que ca n'existe pas chez la levure...

Yoyo

Piou....... Yoyo, c'est le bordel dans ce domaine actuellement, car les données bioinfos sont très fortes (cf un papiers dans Plos, 10% des genes humains seraient régulés comme ça), Mais pour pouvoir trouver une fonction, claire et nette, il faut passer par "la perte de fonction," et là c'est dur,..........Surtout sur des genes codant "des machins" de moins de 100pb..

[Yoyo]

Mais pour pouvoir trouver une fonction, claire et nette, il faut passer par "la perte de fonction," et là c'est dur,..........Surtout sur des genes codant "des machins" de moins de 100pb..

Ca j'imagine bien! mais c'est sans doute parcequ'on n'a pas encore les outils adaptés pour travailler sur des gènes de cette taille. Si ce domaine passionne tellement, il y a des chances pour que de tels outils voient le jour et il sera alors peut etre possible d'identifier des genes (codant des protéines cette fois) de quelques acides aminés.

Vu la structure particuliere des tiges boucles, je serais surpris qu'il n'y ait pas la moindre conservation d'un motif.

Yoyo

[invitee8b3f97e]

Salut !

Effectivement les miRNA sont issus de boucles d'ARN. Ces boucles sont clivées par l'enzyme DICER en fragments d'environ 21 nucléotides.

Les siRNA quand à eux sont issus d'ARN double brin, en général d'origine éxogène (virus, médicaments à ARN...). Ils sont clivés par une enzyme DICER (quasiment identique à celle des miRNA) en fragments d'environ 21 nt.

Ces fragments d'ARN s'insèrent ensuite dans un complexe RISC. Il en existe deux sortes : miRISC et siRISC. Actuellement il semblerait que ces deux unités soient fortement interchangeables, voir peut être identiques, mais des recherches plus approfondies sont en cours.

Les unités RISC sont dirigées par les fragments d'ARN pour dégrader des ARN messagers complémentaires de ces fragments.

Les recherches sur ces mécanismes sont très actives en ce moment, car il y a à peine 10 - 20 ans, on pensait que c'était inexistant, voir impossible. Ca ouvre des perspectives vraiment intéressantes sur les possibilités de traitements génétiques.

[inviteb73ce398]

Pour mettre de l'eau au moulin de cette discussion, voici un article d'aujourd'hui sur le KO de RISC chez la souris (ici) . Je ne l'ai pas lu mais l'abstract annonce des défault de différentiation cellulaire. Ce que je trouve facinant avec ces miRNA, c'est qu'un dogme est peut-être en train de volée en éclat (dite moi si je me trompe...) à savoir que la différenciation cellulaire ne reposerait pas nécessairement sur la mise en place d'un programme transcriptionnel plus ou moins spécifique par activation (ou répression) de l'expression de certains gènes mais peut-être par levée d'inhibition (ou mise en place d'inhibition) via ces miRNA, ce qui est loin d'être la même chose. Et jusqu'à présent les techniques utilisées ne permettaient pas (et ne permettent toujours pas me semble-t-il) de faire la différence (à l'exception de l'étude des promoteurs de certains gènes, ce qui est loin de représenter énormément de gènes).

[invite9e6bc039]

Pour mettre de l'eau au moulin de cette discussion, voici un article d'aujourd'hui sur le KO de RISC chez la souris (ici) . Je ne l'ai pas lu mais l'abstract annonce des défault de différentiation cellulaire. Ce que je trouve facinant avec ces miRNA, c'est qu'un dogme est peut-être en train de volée en éclat (dite moi si je me trompe...) à savoir que la différenciation cellulaire ne reposerait pas nécessairement sur la mise en place d'un programme transcriptionnel plus ou moins spécifique par activation (ou répression) de l'expression de certains gènes mais peut-être par levée d'inhibition (ou mise en place d'inhibition) via ces miRNA, ce qui est loin d'être la même chose.

Tu remplaces un dogme par un autre, c'est dommage.
C'est un mecanisme supplementaire, mais ca n'efface pas d'un coup 50 ans de recherche en biologie du developpement pour autant.

Et jusqu'à présent les techniques utilisées ne permettaient pas (et ne permettent toujours pas me semble-t-il) de faire la différence (à l'exception de l'étude des promoteurs de certains gènes, ce qui est loin de représenter énormément de gènes).

La regulation transcriptionnelle globale peut etre etudiee ==> DNA chip

[inviteb73ce398]

C'est un mecanisme supplementaire, mais ca n'efface pas d'un coup 50 ans de recherche en biologie du developpement pour autant.

Je n'ai pas dit (ou pas voulu dire) que ca éliminait des mécanismes de régulation transcriptionnelle comme on les connait. L'un n'exclue pas l'autre. Par contre, on n'a jamais soupconné jusqu'à maintenant que les promoteurs de certains gènes pourraient être régulés exactement de la même façon entre deux conditions mais que les variations observées seraient dépendante de la quantité de miRNA.

La regulation transcriptionnelle globale peut etre etudiee ==> DNA chip

Sauf erreur de ma part, dans ce cas tu mesure une quantité de messager et non une régulation transcriptionnelle par cette méthode. C'est ce que je disai précédemment, le fait que la quantité de messagers varie ne présument pas de la façon dont elle varie (promoteur, miRNA, dégradation, stabilisation dépendante).

[invite972494a2]

Pour revenir sur les mécanismes, quand l'ARNmi est parfaitement compélmentaire de l'ARNm cible, le duplex est clivé. Par contre quand l'appariement est imparfait, il n'est pas clivé mais la traduction protéique est bloquée.

A priori aucun rapport entre ARNi (mécanisme de défense de la cellule contre un ARN double brin exogène ex : Retrovirus) et les ARNmi (mécanisme de régulation endogène ?). Les ARNmi sont synthétisés soit à partir de gènes de la cellule, soit à partir d'introns de certains gènes.


Si l'on découvre de plus en plus d'ARNmi (222 chez l'homme cf. http://www.sanger.ac.uk/cgi-bin/Rfam/mirna/browse.pl ) leur rôle physiologique est encore peu démontré.

Mais un rôle majeur dans le contrôle du developpement semble suspecté. Il a été clairement démontré que le gène HOXB8 est sous le contrôle d'un ARNmi.

Un rôle des ARNmi dans les processus d'oncogenèse n'est pas exclu. 50% des gènes codants des ARNmi sont situés à proximité de régions altérées dans les cancers et on observe une variation d'expression d'ARNmi dans les tissus cancereux.

Les ARNmi constitueraient un nouveau degré de régulation de l'expression du génome jusqu'alors méconnu.

[invited8287251]

D'autant plus que les siRNAs sont également impliqués au niveau de la régulation de l'expression des gènes au niveau chromatinien (modif des histones) et qu'ils joueraient un role également en bloquant la transcription des transposons...

[invitee8b3f97e]

A priori aucun rapport entre ARNi (mécanisme de défense de la cellule contre un ARN double brin exogène ex : Retrovirus) et les ARNmi (mécanisme de régulation endogène ?). Les ARNmi sont synthétisés soit à partir de gènes de la cellule, soit à partir d'introns de certains gènes.

Le rapport entre ARNi (par l'intermédiaire des siRNA) et miRNA, c'est le mécanisme d'action : clivage par l'enzyme DICER, insertion dans un complexe RISC et activation de celui ci, reconnaissance des ARNm complémentaires et dégradation.

Le seul truc dont je ne suis pas très sur, c'est si les boucles d'ARN dont sont issues les miRNA sont des boucles auto-complémentaires ou pas. Car j'ai lu que les miRNA provenaient aussi d'ARN double brin, mais je n'ai pas trop compris le mécanisme.

[invited8287251]

Dans le cas des miRNAs, la boucle n'est pas 100%complémentaire contrairement au si RNA.

Un site simple (qq erreurs) www.eleves.ens.fr/home/bacchus/genetique.pdf

[invited8287251]

De ce que j'en sais, c'est un mécanisme découvert par hasard chez le ver Caenorhabditis elegans.

Le emécanisme de cosupression (qui fait intervenir le RNAi) a été mes en évidence bien avant chez la pétunia. Mais c'est vrai qu'il il été décrypté au niveau moléculaire chez c. elegans.
http://www.ambion.com/techlib/hottopics/rnai/

[invite972494a2]

Le rapport entre ARNi (par l'intermédiaire des siRNA) et miRNA, c'est le mécanisme d'action : clivage par l'enzyme DICER, insertion dans un complexe RISC et activation de celui ci, reconnaissance des ARNm complémentaires et dégradation.

Oui j'avais compris bien qu'en y regardant de plus près les mécanismes impliquant l'ARNi et les ARNmi n'ont qu'un point commun : DICER.
Les ARNmi sont issus d'une voie de maturation depuis le noyau par l'enzyme DROSHA puis sont exportés par une Exportine vers le cytoplasme, clivés par DICER puis inclus dans un édifice protéique de type ribozyme. Générallement ils sont associés de manière imparfaite et le duplex n'est pas clivé mais la traduction bloquée.
Les ARNi sont issus du clivage d'ARN double brin par DICER. Ils sont associés au sein de RISC à l'ARNm cible. Générallement ils sont associés de manière parfaite et le duplex est clivé. On parle alors d'interférence.

Mais la finalité de l'interférence et des microARN n'étant pas du tout la même, je pense qu'il faut bien concevoir les deux phénomènes comme différents.

[invitee8b3f97e]

Salut !

Effectivement la finalité est complètement différente. Mais les mécanismes sont très similaires.

Par contre d'après les publi que j'ai lues (citées dans un post un peu plus haut), l'enzyme DICER n'est pas le seul point commun. il y a aussi le complexe RISC. Les miRNA de 21 nt s'insèrent dans le miRISC, ce qui provoque la dégradation des ARNm de la même manière qu'avec les siRNA.

Je ne connais pas le mécanisme qui bloque la traduction par insertion d'un miRNA dans un ribozyme. Tu aurais des sources pour ca ?

[invite9e6bc039]

Sauf erreur de ma part, dans ce cas tu mesure une quantité de messager et non une régulation transcriptionnelle par cette méthode. C'est ce que je disai précédemment, le fait que la quantité de messagers varie ne présument pas de la façon dont elle varie (promoteur, miRNA, dégradation, stabilisation dépendante).

Tout a fait d'accord avec toi dans ce cas, mais finalement ce qui nous interesse, ce qui a un "effet", c'est la proteine.

Ce qui est marrant, c'est qu'on a decouvert les modifications post-traductionnelles y'a plusieurs decennies et ca occuppe une bonne partie des biologistes. Maintenant il va meme falloir aller regarder les ARN.

[invite972494a2]

Je ne connais pas le mécanisme qui bloque la traduction par insertion d'un miRNA dans un ribozyme. Tu aurais des sources pour ca ?

Et bien l'ARNm est classiquement traduit par le ribosome et lorsqu'il arrive au niveau du complexe ternaire (ARNmi + ribozyme + ARNm) la traduction est bloquée et la protéine ne peut être libérée. Le ribozyme est le complexe RISC en fait. Je tire ces informations du dernier hors série Pour la science Génome humain et médecine qui se basent sur divers articles scientifiques de 2004 (tu veux les sources ?)

Par contre d'après les publi que j'ai lues (citées dans un post un peu plus haut), l'enzyme DICER n'est pas le seul point commun. il y a aussi le complexe RISC. Les miRNA de 21 nt s'insèrent dans le miRISC, ce qui provoque la dégradation des ARNm de la même manière qu'avec les siRNA.

Justement tu dis toi même que le complexe RISC est différent dans les deux cas un peu plus haut.
Enfin il y a bien sûr des similarités sur le mécanisme.

[invited8287251]

Ya confusion, dans les termes. Le miRNA bloque la traduction en se fixant, dans les 3 prime UTRs. Un ribozyme, c'est un ARN auto-calityque, capable d'auto-épissage (par exemple), que ce soit dans le cas des introns bactériens, de Tetrahymenas ou du genome mitochondrial, and so on........

[Yoyo]

Bonsoir,

discussion tres interessante et il semble clair que les mécanismes restent encore confus
Une question par rapport au dernier message, on a identifier des miRNA chez les procaryotes?

Maintenant il va meme falloir aller regarder les ARN.

Ca fait longtemps qu'on étudie les ARN, voir meme les modifications des ARN

yoyo

[invite972494a2]

Un ribozyme, c'est un ARN auto-calityque = Oui tout à fait. En fait dans le cas de l'ARNi on parle de RISC, alors que pour les ARNmi c'est le miRNP qui intervient (microribonucléoparticules que j'ai appelé ribozyme peut-être un peu hâtivement).
http://www.nature.com/nature/journal...e02873_F2.html

[vero0oo]

Bonsoir,

Les mi et si RNAs interviendraient aussi dans la régulation de la transcription, par méthylation de l'ADN ou hétérochromatinisation.
En effet, sur les gènes dont les ARNm sont régulés par interférence ARN, toutes les cytosines sont méthylées! (ce qui inhibe leur transcription). Ce mécanisme pourrait permettre le contrôle du mouvement des transposons. D'ailleurs, l'origine évolutive des miRNAs est peut-être à chercher du côté des éléments transposables, dont certains contiennent des séquences répétées inversées et peuvent former une boucle.

Il semblerait aussi que l'hybridation des mi/ si RNAs sur le gène dont ils contrôlent l'expression recrute des histones méthyltransférases - via un RISC nucléaire (le même que celui du cytoplasme?), responsables in fine de la formation d'hétérochromatine.

Et puis, il parait que ces petits ARN interviennent aussi dans la formation du macronucleus chez les Ciliés (Tetrahymena), en supprimant certaines séquences nucléiques à partir du micronucléus, en fin de conjugaison... mais je n'en sais pas plus (mécanisme???).

[invite9e6bc039]

Ca fait longtemps qu'on étudie les ARN, voir meme les modifications des ARN

yoyo

Je parlais de modifications ponctuelle specifique d'un ARN, comme les phosphorylations de residus peptidiques, qui occuppent une bonne partie des biologistes moleculaires. En gros je parlais de signaling

[vero0oo]

modifications ponctuelle specifique d'un ARN, comme les phosphorylations de residus peptidiques

phosphorylation de résidus peptidiques sur un ARN?!!
Il est peut-être l'heure d'aller se coucher, nayeki...

[Yoyo]

Je suis pas sur de saisir de quoi tu parlais en parlant de signaling

Sinon les modifications ponctuelles des ARN (ARNt, ARNr, ARNm) sont elles aussi étudiées depuis pas mal de temps.

Yoyo

[invitee8b3f97e]

Un ribozyme, c'est un ARN auto-calityque = Oui tout à fait. En fait dans le cas de l'ARNi on parle de RISC, alors que pour les ARNmi c'est le miRNP qui intervient (microribonucléoparticules que j'ai appelé ribozyme peut-être un peu hâtivement).
http://www.nature.com/nature/journal...e02873_F2.html

Merci pour le lien ! En tout cas il confirme ce que je disais : les mécanismes d'action des miRNA et siRNA sont quasiment identiques. Seule leur origine est radicalement différente. Dans un article que j'ai cité plus haut, l'auteur dit que le miRISC et le siRISC peuvent être interchangeable, ce qui rapproche encore ces deux voies de régulation.

Sinon tu dis que le miRISC = miRNP. C'est bien une structure nucléotidique ? Ou alors j'ai mal suivi, mais il me semblait que le RISC était un complexe protéique dans lequel s'insérait un morceau d'ARN.

Pour Vero0oo :

J'ai lu (rapidement je dois dire) un truc aussi sur la formation d'heterochromatine avec les miRNA. Mais je n'ai pas trop compris le mécanisme, ni le but du système d'ailleurs. Pourrais-tu détailler un peu et/ou indiquer des sources biblio ? Merci

[invite972494a2]

En tout cas il confirme ce que je disais : les mécanismes d'action des miRNA et siRNA sont quasiment identiques.

Moi je trouve qu'il montre que les deux mécanismes sont différents. Question de point de vue ! lol

Sinon tu dis que le miRISC = miRNP. C'est bien une structure nucléotidique ? Ou alors j'ai mal suivi, mais il me semblait que le RISC était un complexe protéique dans lequel s'insérait un morceau d'ARN.

c'est un complexe ribonucléoproteique