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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Genetique Animale et Biologie Integrative

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Nutrirégulation des microARNs dans la glande mammaire chez les ruminants

Nutrirégulation des microARNs dans la glande mammaire chez les ruminants
© INRA
Les microARN sont de petits ARNs qui interviennent dans de nombreux processus biologiques. L’établissement de leur répertoire dans la glande mammaire a été un préalable à l’étude de la régulation nutritionnelle de leur expression. Un modèle caprin en condition extrême de nutrition et un modèle de supplémentation lipidique chez la vache laitière ont permis d’identifier 30 et 2 microARN nutrirégulés, respectivement.

Contexte et enjeux

L’alimentation affecte la composition du lait qui conditionne pour une large part, sa qualité nutritionnelle. Dans la glande mammaire, la synthèse et la sécrétion des constituants du lait font intervenir de nombreux gènes dont l’expression est modulée par l’alimentation, cependant les mécanismes de régulation sous-jacents sont mal connus. Les microARNs (miARN) sont des petits ARNs non codants (18-25 nucléotides) qui se lient à des ARNm pour en réguler l’expression et interviennent, de ce fait, dans la régulation de nombreux processus biologiques. Ainsi, des travaux récents décrivent le rôle de miARN dans la lactation ou le développement de la glande mammaire1, ce qui ouvre des nouvelles pistes d’investigation quant à la compréhension des mécanismes impliqués. Aussi, l’objectif de nos travaux visait à établir une cartographie des miARN présents dans la glande mammaire de ruminants et d’en évaluer la régulation nutritionnelle.
Résultats : La première étape a consisté à obtenir une meilleure connaissance des miARN exprimés dans la glande mammaire en dressant les miRNomes de référence par séquençage haut débit chez la souris, la vache et la chèvre2,3. Ces données sont à la disposition de la communauté scientifique et pourront servir de référence pour toutes les études à venir. L’établissement du miRNome mammaire caprin a permis de compléter l’annotation du génome de cette espèce récemment disponible. La première étude de l’impact de l’alimentation sur l’expression des miARN mammaires réalisée avec un modèle « extrême » (alimentation vs non alimentation pendant 48h) a révélé 30 miARN différentiellement exprimés dans la glande mammaire de chèvres en lactation4. Un modèle bovin plus proche des conditions d’élevage a permis d’identifier 2 miARN nutrirégulés suite à une supplémentation en huile de tournesol d’un régime riche en concentré. L’analyse in silico des cibles ARNm des miARN nutrirégulés a révélé un rôle potentiel de ceux-ci dans le métabolisme des lipides. De plus, l’expression différentielle de certaines de ces cibles avait été au préalable décrite dans ces modèles5, tels que Esr1 ou Elovl6, gènes essentiels pour la lactation. Ces travaux permettent ainsi d’apporter des premiers éléments pour la compréhension de la régulation de l’expression des gènes en réponse à la nutrition et du rôle des miARN dans la lactation chez les ruminants.

Perspectives

Pour préciser la fonction de ces miARN, des études fonctionnelles ont été initiées in vitro mais doit être poursuivie. De plus, les données expressionnelles (ARN et miARN) servent de base à la mise en œuvre de méthodes d’intégration des données « omiques » d’origines diverses. De même, une collaboration a permis d’initier un travail d’utilisation des données de séquençage et d’annotations des miRNomes en cartographie caprine pour identifier leur polymorphisme (Single Nucleotide Polymorphism : SNP) en liaison avec la localisation de traits quantitatifs (QTL) laitiers. Enfin, les miRNomes mammaires caprins et bovins serviront de référence à l’identification des miARN présents dans le lait. La présence des miARN dans le lait ouvrent, là encore, de nouvelles pistes d’investigation tant sur le plan de leur utilisation comme biomarqueurs (de statuts métaboliques, physiologiques, sanitaires,..) que pour leurs effets potentiels sur le consommateur (passage de la barrière gastro-intestinale, effet santé chez le nouveau-né,…).

Valorisation

Articles 2, 3 et 4 ci-dessous et Thèse de Lenha Mobuchon décembre 2015.

Références bibliographiques

1- Le Guillou S., Sdassi N., Laubier J., Passet B., Vilotte M., Castille J., Laloë D., Polyte J., Bouet S., Jaffrézic F., Cribiu E.-P., Vilotte J.-L., Le Provost F. Overexpression of miR-30b in the developing mouse mammary gland causes a lactation defect and delays involution. PloS One 2012, 7: e45727, doi: 10.1371/journal.pone.0045727
2- Le Guillou S, Marthey, S, Laloe D, Laubier J, Mobuchon L, Leroux C and Le Provost F, Characterization and comparison of lactating mouse and bovine mammary gland miRNomes. PLoS ONE 2014; 9(3):e91938. DOI:10.1371/journal.pone.0091938
3- Mobuchon L, Marthey S, Boussaha M, Le Guillou S, Leroux C and Le Provost F. Annotation of the goat genome using Next Generation Sequencing of microRNA expressed by the lactating mammary gland: comparison of three approaches. BMC Genomics 2015; 16(1):285. DOI:10.1186/s12864-015-1471-y
4- Mobuchon L, Marthey S, Le Guillou S, Laloe D, Le Provost F and Leroux C. Food deprivation affects the miRNome in the lactating goat mammary gland. PlosOne, 2015, 10(10):e0140111. doi: 10.1371/journal.pone.0140111.
5- Ollier S, Robert-Granié C, Bernard L, Chillard Y and Leroux C. Mammary transcriptome analysis of food-deprived lactating goats highlights genes involved in milk secretion and programmed cell death. J Nutr. 2007, 137 (3): 560-7.