Il est fascinant de constater l’ambivalence du rôle des transposons au sein des génomes eucaryotes : ces petits éléments mobiles d’acides nucléiques sont à la fois moteur de l’évolution en générant de nouvelles fonctionnalités, et source de mutations délétères lorsqu’ils s’intègrent dans des gènes essentiels. De fait, une mobilisation incontrôlée de ces éléments dans la lignée germinale rend les animaux stériles. Dans ce contexte, le maintien de l’intégrité des génomes eucaryotes dépend d’un nombre impressionnant de processus moléculaires parmi lesquels la genèse de petits ARN gardiens du génome contrôle la mobilisation et l’intégration des transposons.
Ces petits ARN, appelés ARNpi parce qu’ils interagissent avec les protéines PIWI (PIWI interacting RNAs), sont des ARN de 24 à 30 nucléotides. Exprimés exclusivement dans la lignée germinale, ils s’apparient avec les ARN transcrits à partir des transposons pour provoquer leur dégradation et empêcher leur réintégration sous forme d’ADN dans le génome. La biogenèse primaire de millions d’ARNpi s’opère à partir de longs précurseurs d'ARN monocaténaires, eux-mêmes transcrits à partir de clusters de transposons. Les mécanismes moléculaires qui identifient un ARN monocaténaire en tant que précurseur pour la biogenèse d’ARNpi sont mal compris. Or, cette identification est cruciale pour cibler les éléments mobiles de façon spécifique parmi l’ensemble des ARN cellulaires.
Dans une étude récente effectuée en collaboration avec l’Université de Genève, nous avons utilisé la mouche
Drosophila melanogaster pour adresser la question de la biogenèse des ARNpi. A partir de lignées transgéniques de mouches drosophiles, nous démontrons que l'ancrage artificiel de facteurs spécifiques de la biogenèse d’ARNpi à un long transcrit ARN est suffisant pour identifier ce dernier comme un précurseur pour la biogenèse d’ARNpi dans les ovaires de drosophile (Figure). Il en résulte une fragmentation du transcrit « rapporteur » en des milliers d’ARNpi. Ces petits ARN sont ensuite chargés dans des protéines PIWI puis amplifiés.
Outre son apport dans le domaine des connaissances fondamentales sur la biogenèse des petits ARN gardiens du génome, cette stratégie offre la possibilité de désigner et d’inhiber sélectivement tout gène exprimé dans la lignée germinale.
Armi (Armitage) est un facteur impliqué dans la biogenèse d’ARNpi. Dans cette expérience, la protéine "taggée" HA-Armi fusionnée ou non à la séquence N qui reconnaît la boîte BoxB, est exprimée spécifiquement dans les ovaires de drosophile avec un gène rapporteur qui contient les séquences codantes des gènes
Luciférase et
LacZ de part et d’autres d’une boîte BoxB. Les ARN associés aux protéines PIWI sont isolés par immunoprécipitation et analysés par séquençage haut-débit. On observe la genèse directionnelle (5’->3’) d’ARNpi à partir du gène LacZ dans le cas de la construction N-HA Armi qui est capable de se fixer sur le gène rapporteur tandis que la construction HA-Armi n’est pas fonctionnelle.