Février 2018 : Autoroutes et routes de campagne pour l’ARN polymérase II

Chez tous les organismes, les ARN polymérases ne transcrivent pas seulement les gènes, mais une fraction beaucoup plus large du génome. La fonction et l’impact de cette transcription omniprésente sur la stabilité et l’expression du génome sont l’objet d’études dans plusieurs laboratoires. Des chercheurs de l’Institut Jacques Monod, Paris, ont montré que beaucoup d’ARN polymérases ne s’arrêtent pas à la fin des gènes qu’elles transcrivent et contribuent de façon significative à la transcription généralisée du génome. Cependant leur progression en dehors des gènes est limitée : des facteurs ou complexes liant l’ADN ont la capacité de réaliser de barrages qui limitent leur « invasion » des régions « sensibles ». Ce travail a été publié en ligne le 19 Janvier dans la revue EMBO J.

Il a été traditionnellement considéré que la transcription par l'ARN polymérase II est limitée aux régions géniques. Les polymérases s'associent au niveau des promoteurs, transcrivent les gènes et se détachent de la matrice d'ADN au niveau des régions de terminaison. Pourtant ce n'est pas si simple ! Les travaux réalisés par plusieurs groupes ces dernières années ont montré que chez tous les organismes les ARN polymérases II transcrivent beaucoup plus que les seul gènes " canoniques " et que des unités de transcription nouvelles et " non-codantes " sont au moins aussi nombreuses que celles codant pour des produits ayant une fonction connue (ARN ou protéines). Ceci est dû en partie au fait que la transcription peut initier dans les régions intergéniques de façon relativement peu spécifique, par exemple dans la direction opposée des gènes " canoniques ".

La présence ubiquitaire d'ARN polymérases sur le génome est une source potentielle de conflits avec d'autres processus cellulaires, tels que la réplication, la transcription par d'autres polymérases ou la régulation de l'expression des gènes au niveau des promoteurs. La cellule a donc dû développer des stratégies pour limiter le niveau et l'étendue de cette transcription dite " pervasive ".  Dans un article publié dans EMBO Journal le 19 Janvier, le groupe de D. Libri de l'Institut Jacques Monod a utilisé la technique de CRAC (UV Crosslinking and analysis of cDNA) pour réaliser des cartes de transcription du génome de la levure S. cerevisiae à haute résolution dans plusieurs conditions. Les auteurs ont montré que les polymérases ne s'arrêtent pas toujours aux signaux de terminaison des gènes, mais peuvent envahir les régions intergéniques adjacentes contribuant ainsi de façon significative à la transcription pervasive. Ce phénomène, qui déjà été observé dans un modèle humain, pourrait avoir un rôle dans la régulation de l'expression génique et l'évolution de nouveaux gènes.
Cela étant dit, la transcription au-delà des gènes n'est pas aisée ! Les polymérases qui " ignorent " les signaux de terminaison sont rapidement arrêtées par des facteurs ou des complexes associés à l'ADN qui fonctionnent comme des barrages routiers (roadblocks). Beaucoup de facteurs sont susceptibles de provoquer des roadblocks, notamment certains facteurs de transcription, des facteurs liant les gènes codant pour les ARNt ou les centromères. Dans ces derniers cas, les ARN polymérases II sont arrêtées juste au bord de ces structures, ce qui permet vraisemblablement de préserver leur fonction.  Les polymérases voyagent donc sur les gènes comme sur des autoroutes, mais dès qu'elles sortent des sentiers battus, elles se retrouvent freinées voire arrêtés par les nombreux obstacles qui jonchent les routes de campagne.

Contacts Chercheurs :

  • Domenico Libri, Institut Jacques Monod, CNRS, UMR 7592, Univ Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, F-75205 Paris, France. Tel. +33 (0)1 57 27 80 65 ;
  • Jessie Colin, Laboratoire de Génétique et Biologie Cellulaire, EA4589, UVSQ/Université Paris-Saclay, EPHE/PSL Research University F-78180 Montigny-le-Bretonneux, France.
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