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Fig 1. Les différentes étapes de l'expression génique impliquées dans la localisation des ARN messagers (ARNm). Voir image en grand format.

Fig 2. Exemples d'ARNm localisés durant l'embryogenèse chez la Drosophile. Il s'agit ici d'images de surface d'embryons marqués avec des sondes pour différents ARNm (en bleu) et l'ADN des noyaux (en rouge). Ces exemples incluent une variété de patrons de localisation au nvieau des structures du cytoskelette, sur la chomatine, sur l'appareillage mitotique, ainsi que des domaines cytoplasmiques. Voir image en grand format.
Fig 1. Typical steps involved in mRNA subcellular localization. View full-size image.

Fig 2. Examples of mRNA localization patterns observed during Drosphila embryogenesis. These images show surface views of embryons labelled with probes to different mRNAs (in blue) and to nuclear DNA (in red). These examples highlight a variety of spectacular mRNA localization patterns at the level of cytoskeletal structures, in associate with chromatin, on the mitotic apparatus, and within cytoplasmic foci. View full-size image.
Projects

Le Laboratoire Lécuyer s’intéresse à comprendre l’impact de la localisation intracellulaire des ARNm sur la fonction et l’organisation des cellules. Le trafiquage combiné à la traduction localisée des ARNm représentent un mécanisme important pour contrôler la distribution intracellulaire des protéines. Ce mécanisme est impliqué dans une variété de processus biologique importants, dont la spécification des axes embryonnaires durant le développement, la migration et l’adhésion cellulaire, la division cellulaire asymétrique, et la plasticité synaptique [voir articles de revue par St-Johnston (2005) Cell; Martin et Ephrussi (2009) Cell]. En général, la localisation d’un transcript d’ARNm est dictée par des éléments de régulation en cis retrouvés dans la molécule d’ARNm, qui sont spécifiquement reconnus par des machineries de transport protéiques responsables d’acheminer l’ARNm vers une destination particulière à l’intérieur de la cellule (voir Fig 1).

Traditionnellement, on a cru que la localisation des ARNm était un processus rare. Cependant, des études génomiques récentes suggèrent que le trafiquage des transcrits d’ARNm est un phénomène beaucoup plus prévalent qu’on ne le croyait [voir revue par Lécuyer et al. (2009) Curr Opin Cell Biol]. Par exemple, une étude par hybridation in situ à fluorescence (FISH) à haute-résolution couvrant 4000 gènes chez la Drosophile a démontré qu’environ 70% des ARNm sont localisés au cours de l’embryogen se chez cet organisme, et ce dans des patrons qui corrèlent fortement avec la fonction/distribution des protéines encodées [Lécuyer et al. (2007) Cell; voir exemples de patrons de localisation dans la Fig 2]. Ces résultats, combinés à ceux d’autres études, suggèrent que les voies de trafiquage des ARNm ont un impact majeur sur l’assemblage et l’organisation des réseaux protéiques cellulaires. Toutefois, les fonctions précises et les mécanismes de ciblage des ARNm restent largement inconnus.

Notre laboratoire cherche à définir les mécanismes de localisation des ARNm. Nous focalisons particulièment nos études sur les groupes de transcrits qui démontrent une localisation sur la chromatine et au niveau de l’appareillage mitotique, dont les patrons suggèrent un rôle dans le maintient de la stabilité génomique et la division cellulaire. Pour comprendre ces processus, nous employons une variété d’approches expérimentales, incluant la biologie moléculaire et cellulaire, la biochimie, l’imagerie moléculaire à haute-résolution, et des stratégies de génomique fonctionnelle basées sur la microscopie à haut-débit. De plus, pour comprendre l’impact de la localisation des ARNm in vivo, nous utilisons un organisme modèle puissant de point vue génétique, la mouche à fruit Drosophila melanogaster. Ci-dessous vous trouverez des photos de notre laboratoire et de certains équipements que nous utilisons dans nos études. En combinant ces méthodes expérimentales variées, nous visons à élucider le rôle du trafiquage intracellulaire des ARNm sur physiologie cellulaire normale et comment ces voies s’avèrent perturbées dans différentes maladies.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The Lécuyer Laboratory studies how cellular organization is coordinated though the subcellular localization of mRNA molecules. Trafficking and localized-translation of mRNA transcripts has emerged as a key mechanism for dictating protein distribution in the cell. This mechanism has been implicated in a wide range of biological processes, such as embryonic axis specification during development, cell migration and adhesion, asymmetric cell division, and synaptic plasticity [see reviews by St-Johnston (2005) Cell; Martin and Ephrussi (2009) Cell]. Transcript localization is generally thought to be dictated by cis-regulatory zip-code elements residing within the mRNA molecule, which are specifically recognized by transport machineries containing RNA binding proteins (see Fig 1).

While mRNA localization has traditionally been viewed as a rare phenomenon, studies using comprehensive genome-wide approaches have indicated that it is highly prevalent [reviewed in Lécuyer et al. (2009) Curr Opin Cell Biol]. For example, a high-throughput fluorescent in situ hybridization (FISH) screen recently revealed that ~70% of mRNAs are localized during early embryonic development in Drosophila in patterns that broadly correlate with protein distribution and function [Lécuyer et al. (2007) Cell; see examples of mRNA localization patterns in Fig 2]. This and other studies suggest that mRNA targeting likely impacts a broad range of cellular processes by coordinating the synthesis and assembly of protein networks in the cell, however the regulatory code by which these mRNA localization events are established remains poorly characterized.

Our laboratory seeks to understand the molecular mechanisms of mRNA trafficking, with a particular focus on mRNAs that exhibit chromatin and mitotic apparatus targeting. To accomplish this goal, we utilize a combination of experimental approaches, including standard molecular biology and biochemistry procedures, high-resolution RNA imaging technologies, and microscopy-based functional genomics. Furthermore, to understand the impact of mRNA trafficking in vivo, we make use a of a genetically powerful model organism, the fruit fly Drosophila melanogaster. Below are pictures of our laboratory and some of the equipment that we use for our work. By combining these diverse experimental strategies, we aim to further understand the impact of mRNA localization pathways on normal physiology and how these become deregulated in disease.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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