Autres facteurs influençant l’élongation de la transcription

De nombreux travaux présentent l’initiation de la transcription comme étant l’étape majeure de la régulation de la synthèse de l’ARNr. Il en découle que la régulation de la formation du complexe de préinitiation a été très bien caractérisée. Par contre, peu de travaux portent sur les facteurs intervenant dans la régulation de l’élongation de la transcription de l’ARNPI. Néanmoins, il est connu qu’une douzaine de facteurs interviennent dans l’élongation de la transcription par l’ARNPII et que cette étape pourrait être un site majeur de contrôle de l’expression (Selth et al., 2010; Nechaev et Adelman, 2011). Au cours des dix dernières années, quatre facteurs intervenant dans l’élongation de la transcription par l’ARNPI ont été caractérisés.

3.3.2.1.Le complexe Spt4/5

Le complexe Spt4/5 est un hétérodimère qui régule l’élongation de la transcription de l’ARNPII (Swanson et Winston, 1992; Wada et al., 1998). Des homologues de SPT5 sont présents dans tous les trois domaines de la vie (Hirtreiter et al., 2010). Il est établi que Spt4/5 s’associe à l’ARNPII, mais des données de spectrométrie de masse ont montré que ce complexe s’associe également aux complexes de remodelage de la chromatine, à la machinerie de « capping » des ARNm, ainsi qu’à l’ARNPI (Lindstrom et al., 2003). Il a été ensuite observé que Spt4 et Spt5 co-précipitent avec l’ARNPI (Schneider et al., 2006). De plus, ces travaux suggèrent que le complexe Spt4/5 régule négativement la transcription de l’ARNPI. SPT5 étant un gène essentiel chez la levure, des travaux utilisant certaines mutations ponctuelles capables d’inactiver partiellement la protéine ont montré que le complexe Spt4/5 régule négativement la transcription de l’ARNPI et positivement son élongation (voir en dessous) (Anderson et al., 2011). Il s’avère que Spt5 interagit avec les ARNPI et ARNPII, et ce avec les mêmes domaines (Viktorovskaya et al., 2011). Cette étude montre également que Spt5 interagit avec les sous-unités A135, A49 et A34 de l’ARNPI. On peut donc imaginer que le modèle de Werner (Fig. 12) peut s’appliquer également à l’ARNPI. Dans ce modèle, Spt5, en se fixant à la polymérase, empêche son association à l’ADN et donc la transcription. Par contre, si Spt5 s’associe à la polymérase en transcription, elle augmente la processivité de la polymérase et donc l’élongation. Ce modèle serait en mesure d’expliquer le rôle ambigu du complexe Spt4/5.

Figure 12 : Modèle de régulation de la transcription de l’ARNPI par le complexe Spt4p/Spt5p.

A) L’association du complexe Spt4p/Spt5p (en rouge) à l’ARNPI (en vert) empêche la polymérase d’être recrutée à l’ADN. B) En absence du complexe Spt4p/Spt5p, l’ARNPI est capable d’initier la transcription, mais décroche de l’ADN par manque de processivité. C) Le complexe Spt4p/Spt5p s’associe à l’ARNPI après que celle-ci ait initiée la transcription, permettant ainsi une élongation complète.

3.3.2.2.Le complexe Paf1

Tout comme le complexe Spt4/5, le complexe Paf1 module l’élongation de l’ARNPI chez la levure (Mueller et Jaehning, 2002; Squazzo et al., 2002). Toutefois, le complexe Paf1 influence positivement l’élongation de la transcription (Zhang et al., 2009; Zhang et al., 2010). Le complexe Paf1 est constitué de cinq sous-unités et est présent chez tous les eucaryotes (Mueller et Jaehning, 2002). Chez Saccharomyces cerevisiae, aucune sous-unité

n’est essentielle. Toutefois, l’absence des gènes PAF1 ou CTR9 provoque de sévères défauts de croissance (Zhang et al., 2009). De nombreuses études ont montré une interaction génétique et physique entre les sous-unités du complexe Paf1 et l’ARNPII (Krogan et al., 2002; Squazzo et al., 2002). Il est donc largement admis que le complexe Paf1 module la transcription de l’ARNPII ainsi que la maturation des ARNm (Mueller et al., 2004). Mais il a également été montré que le complexe Paf1 se retrouve au niveau du locus des gènes ribosomaux. De plus, l’absence des gènes PAF1 ou CTR9 perturbe la synthèse des ARNr ainsi que leur maturation (Zhang et al., 2009). Le fait que la densité d’ARNPI en transcription et que la dégradation des ARNr ne changent pas chez ces mutants laisse à penser que le complexe Paf1 influence la vitesse d’élongation in vivo. Ceci a été démontré in vitro (Zhang et al., 2010). Chez les cellules de mammifères, il a été observé que le complexe Paf1 a un impact très fort sur la prolifération et la croissance cellulaire. L’homologue humain de Paf1p, hPaf1, est surexprimé chez les cellules de certaines tumeurs (Moniaux et al., 2006). Cette étude a également montré que la seule surexpression de hPaf1 est capable d’induire la formation de tumeurs chez la souris. De plus, il a été établi que les sous-unités du complexe Paf1 sont fortement exprimées dans des cellules souches et sous-exprimées au cours de la différenciation (Ding et al., 2009; Ponnusamy et al., 2009). Bien qu’il existe un lien très fort entre la prolifération et la synthèse des ARNr, il n’y a pour le moment aucune donnée montrant un effet du complexe Paf1 sur la transcription de l’ARNPI dans des cellules humaines.

3.3.2.3.La protéine UBF

Outre son rôle dans la formation du complexe de préinitiation, UBF est également impliqué dans la modulation de l’élongation de l’ARNPI. Grâce à une combinaison d’expériences in vitro et in vivo, il a été montré qu’UBF inhibe la transcription de l’ARNPI sans pour autant changer le nombre de polymérases en transcription (Stefanovsky et al., 2006). Il en a été conclu que la protéine UBF influence l’élongation. Cette conclusion corrèle avec les données du laboratoire McStay qui montrent la présence d’UBF au niveau de la région codante du gène de l’ARNr (O’Sullivan et al., 2002). Il a été suggéré par la suite qu’UBF, en association avec l’ADN des gènes ribosomaux, pourrait former une structure pseudo-nucléosomale qui, lorsque phosphorylée par ERK, est altérée et augmente la vitesse d’élongation de l’ARNPI

(Stefanovsky et al., 2006). Ces résultats suggèrent qu’UBF est un facteur majeur de régulation de la synthèse des ARNr, en jouant sur l’élongation de la transcription de l’ARNPI.