La surveillance nucléaire de l'arn préserve la stabilité du génome en empêchant la formation de r-loops induits par les prompts. // nuclear rna surveillance protects genome stability by preventing prompt-driven r-loops

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L'instabilité génomique constitue une caractéristique majeure des cancers. Si les défauts des voies de réparation de l'ADN ont été largement étudiés, les processus liés à la transcription apparaissent désormais comme des déterminants essentiels de l'intégrité du génome. En particulier, les hybrides ARN:ADN (R-loops) sont reconnus comme des sources importantes de stress réplicatif, de cassures double brin (DSBs) et de réarrangements chromosomiques. Une transcription dérégulée d'ARN non codants, tels que les transcrits en amont des promoteurs (PROMPTs) et les ARN d'enhancers (eRNAs), peut favoriser directement la formation de R-loops et contribuer à l'instabilité génomique. Des approches de cartographie à l'échelle du génome ont montré que ces régions constituent des sites majeurs d'accumulation d'hybrides, souvent associés à des éléments régulateurs hautement actifs, comme les super-enhancers, suggérant que la transcription pervasive elle-même peut être une source de fragilité génomique.
Dans des conditions physiologiques, les PROMPTs et les eRNAs sont rapidement dégradés par l'exosome nucléaire de l'ARN. L'hélicase ARN MTR4 est un cofacteur clé de ce complexe, impliqué dans la reconnaissance et l'adressage des ARN vers la dégradation. Au-delà de ce rôle canonique, MTR4 a été impliquée dans la fidélité transcriptionnelle, l'intégrité de la chromatine et la stabilité du génome, et sa dérégulation a été observée dans plusieurs cancers. Toutefois, le rôle direct de la surveillance des ARN dans la limitation de l'accumulation de R-loops au niveau des éléments régulateurs reste mal compris.
Nos travaux récents mettent en évidence un rôle inattendu de MTR4 et de ses cofacteurs dans la préservation de l'architecture du génome. Nous montrons que ces facteurs sont recrutés au niveau des enhancers, des promoteurs et des points d'ancrage des boucles chromatiniennes via les eRNAs et les PROMPTs. La déplétion de MTR4 entraîne leur accumulation et modifie l'organisation tridimensionnelle de la chromatine, avec notamment une augmentation des contacts enhancer–promoteur. Ces observations suggèrent que la surveillance nucléaire des ARN joue un rôle clé dans le maintien de l'intégrité de la chromatine régulatrice.
Des données préliminaires renforcent cette hypothèse : la déplétion de MTR4 induit une forte réponse aux dommages à l'ADN, marquée par l'accumulation de γH2AX, et des expériences de capture de R-loops révèlent un enrichissement en hybrides ARN:ADN dérivés de PROMPTs. Ces résultats suggèrent que la dégradation efficace des PROMPTs empêche leur accumulation pathologique et limite ainsi la formation de R-loops, le stress réplicatif et les dommages à l'ADN.
Ce projet de thèse vise à établir un lien mécanistique entre la surveillance des ARN dépendante de MTR4, l'accumulation d'ARN non codants, la formation de R-loops et l'instabilité génomique au niveau des éléments régulateurs. À l'aide de systèmes de dégradation inductible, d'approches de séquençage à l'échelle du génome et d'imagerie à haute résolution, le projet analysera l'impact de la perte de MTR4 sur les niveaux de PROMPTs, la distribution des R-loops, l'organisation de la chromatine et la signalisation des dommages à l'ADN. En parallèle, des analyses génomiques permettront de déterminer si un défaut de surveillance des ARN conduit à une augmentation du fardeau mutationnel, en particulier au niveau des régions promotrices et des éléments régulateurs fortement transcrits.
En intégrant des analyses transcriptionnelles, structurales et mutationnelles, ce travail permettra de mieux comprendre comment les mécanismes de surveillance des ARN contribuent au maintien de l'intégrité du génome. À terme, ce projet apportera un éclairage nouveau sur les liens entre dérégulation du métabolisme des ARN et instabilité génomique associée à la tumorigenèse.
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Genome instability is a defining hallmark of cancer. While defects in DNA repair pathways are well characterized, transcription-associated processes are increasingly recognized as critical determinants of genome integrity. In particular, RNA:DNA hybrids (R-loops) have emerged as major sources of replication stress, double-strand breaks (DSBs), and chromosomal rearrangements. Deregulated transcription of noncoding RNAs, including promoter upstream transcripts (PROMPTs) and enhancer RNAs (eRNAs), can directly promote R-loop formation and genomic instability. Genome-wide mapping approaches have identified these loci as major sites of hybrid accumulation, often associated with highly active regulatory regions such as super-enhancers, suggesting that pervasive transcription itself may contribute to genome fragility.
Under physiological conditions, PROMPTs and eRNAs are rapidly degraded by the nuclear RNA exosome. The RNA helicase MTR4 is a key cofactor that recognizes and channels these RNAs for degradation. Beyond its canonical role in RNA decay, MTR4 has been implicated in transcriptional fidelity, chromatin integrity, and genome stability, and its dysregulation has been reported in multiple cancers. However, whether RNA surveillance directly limits R-loop accumulation at regulatory elements remains unclear.
Our recent work identifies an unexpected role for MTR4 and its cofactors in safeguarding genome architecture. We show that these factors are recruited to active enhancers, promoters, and loop anchors via eRNAs and PROMPTs. MTR4 depletion leads to their accumulation and alters 3D chromatin organization, notably increasing enhancer–promoter contacts. These observations support a model in which nuclear RNA surveillance plays a key role in maintaining the integrity of regulatory chromatin.
Preliminary data further support this hypothesis: MTR4 depletion induces a strong DNA damage response, as evidenced by γH2AX accumulation, and R-loop capture experiments reveal enrichment of PROMPT-derived RNA:DNA hybrids. Together, these results suggest that efficient degradation of PROMPTs prevents their pathological accumulation, thereby limiting R-loop formation, replication stress, and DNA damage.
This PhD project aims to establish a mechanistic link between MTR4-dependent RNA surveillance, noncoding RNA accumulation, R-loop formation, and genome instability at regulatory elements. Using inducible degradation systems, genome-wide sequencing approaches, and high-resolution imaging, the project will investigate how loss of MTR4 affects PROMPT levels, R-loop distribution, chromatin architecture, and DNA damage signaling. In parallel, genome-wide analyses will determine whether defective RNA surveillance leads to increased mutational burden, particularly at promoter-proximal regions and highly transcribed regulatory elements.
By integrating transcriptional, structural, and mutational analyses, this work will define how RNA surveillance pathways contribute to the maintenance of genome integrity. Ultimately, this project will provide new insights into how dysregulation of RNA metabolism drives transcription-associated genome instability and may uncover novel mechanisms contributing to oncogenic transformation.
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Début de la thèse : 01/10/
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Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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