Projet RNADAPT : Les granules d'ARN, un mécanisme clé du vivant
Les ARN (acides ribonucléiques) sont des molécules clés dans nos cellules. Ils transfèrent les instructions de l’ADN, notre matériel génétique, pour permettre à la cellule de fabriquer des protéines, les « briques » et « outils » nécessaires à la vie. Ils ont aussi d’autres fonctions essentielles, comme réguler l’activité de certains gènes ou participer à des réactions biologiques.
À l’intérieur des cellules, les molécules comme les ARN et les protéines doivent souvent travailler ensemble pour accomplir des tâches spécifiques. Or, ces molécules ne flottent pas simplement dans un grand désordre : elles s’organisent de manière structurée grâce à des mécanismes comme les séparations de phase.
Imaginez un mélange d’huile et d’eau : même si vous les mélangez, l’huile finit par former des gouttelettes séparées. De façon similaire, dans les cellules, les ARN et les protéines peuvent s’assembler spontanément pour former de petites structures temporaires en forme de gouttelettes, sans avoir besoin d’être entourées par une membrane (comme le noyau ou les mitochondries). Ces gouttelettes, semblables à des gouttes d’huile dans l’eau, regroupent les molécules nécessaires pour accomplir des tâches spécifiques.
Ce mécanisme est crucial pour :
- Réguler les activités cellulaires : en concentrant ou isolant les molécules au bon moment et au bon endroit.
- S’adapter aux changements : par exemple, des variations de température ou de stress peuvent modifier la dynamique des gouttelettes.
- Maintenir la flexibilité : ces structures se forment et disparaissent rapidement selon les besoins.
Un aspect important des séparations de phase est leur sensibilité à l’environnement. L'équipe de recherche explore comment les granules modulent l’expression des ARN en réponse aux variations de température. Les changements de température peuvent influencer la formation ou la dissolution de ces gouttelettes, ce qui pourrait permettre aux cellules d’ajuster leurs fonctions rapidement. Par exemple, à des températures élevées, ces structures pourraient protéger les ARN vitaux pour la survie.
Caenorhabditis elegans, un petit ver transparent largement étudié en biologie, est un modèle parfait pour explorer ces mécanismes. En comparant différentes populations naturelles de ce ver, qui vivent dans des environnements différents, les scientifiques cherchent à comprendre si leurs génomes contiennent des variations génétiques qui influencent la sensibilité des séparations de phase aux changements de température. Cela permettra de répondre à des questions fondamentales :
- Les populations vivant dans des climats plus chauds ou plus froids ont-elles développé des adaptations spécifiques ?
- Comment ces adaptations génétiques influencent-elles la formation des gouttelettes et leur impact sur l’expression des ARN ?
- Ces différences génétiques sont-elles liées à une meilleure survie dans leurs niches écologiques respectives ?
Pour aller plus loin, l'objectif est d'identifier les gènes responsables des variations observées. Cela implique de cartographier les différences génétiques entre les souches naturelles de C. elegans et de caractériser comment elles influencent les séparations de phase.
Ce projet est résolument interdisciplinaire, réunissant deux équipes aux expertises complémentaires : celle de Christian Braendle, spécialisée en génétique évolutive, et celle de son collègue Arnaud Hubstenberger, experte dans l’étude des granules d’ARN, ainsi qu’en transcriptomique et biologie cellulaire. C’est d’ailleurs son équipe qui est à l’origine de ce projet, grâce à ses travaux pionniers sur la formation des granules d’ARN chez C. elegans. Les deux équipes mettent en œuvre une large gamme de techniques allant de la génétique mendélienne classique à la génétique statistique, complétées par des approches de séquençage à haut débit (NGS) pour l’étude transcriptomique des granules d’ARN. L'équipe utilise également des méthodes de FISH en molécule unique ainsi que de la microscopie confocale.
L’objectif ultime est de comprendre comment ces mécanismes contribuent à la "fitness", c’est-à-dire le succès reproductif et survie de ces organismes. Si les séparations de phase permettent une meilleure survie dans des environnements changeants, cela pourrait représenter un avantage évolutif crucial.
Pour résumer, ce projet est l’un des premiers à explorer l’impact des séparations de phase sur les ARN et l’adaptation dans un organisme complexe. En combinant génétique, biologie cellulaire et écologie, les scientifiques espèrent révéler comment ces mécanismes influencent non seulement l’expression des ARN, mais aussi la survie des organismes dans des environnements changeants. C. elegans, avec sa diversité naturelle et sa simplicité expérimentale, est l’organisme idéal pour répondre à ces grandes questions biologiques.
Découvrez le portrait de Christian Braendle à l'origine du projet RNADAPT !