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b Facteurs intrinsèques contrôlant la prolifération des GCP

II. Le cervelet

II.3. Les précurseurs des cellules granulaires

II.3.2. b Facteurs intrinsèques contrôlant la prolifération des GCP

Les principaux facteurs intrinsèques sont les régulateurs du cycle cellulaire. Ce dernier est un mécanisme très finement régulé, qui met en jeu une succession d’évènements liés qui conduisent à la division d’une cellule mère en deux cellules filles. La fonction la plus basique du cycle cellulaire est de dupliquer avec précision l’ADN de la cellule mère puis de le séparer de manière à ce que les cellules filles soient identiques. Le cycle cellulaire se divise en quatre phases : la phase G1, la phase S de synthèse d’ADN, la phase G2 et la phase M qui correspond à la division des noyaux puis des cytoplasmes. Pour s’assurer qu’elles répliquent tout leur ADN à l’identique, ainsi que leurs organelles, les cellules eucaryotes possèdent un réseau complexe de protéines régulatrices. Ces dernières garantissent que chaque événement d’une phase a été achevé correctement avant l’entrée dans la phase suivante. L’activité de ces protéines est hautement régulée par la cellule. Les kinases dépendantes des cyclines (CDK pour cyclin- dependent kinase) sont le cœur du système de contrôle du cycle cellulaire. Elles sont activées seulement au moment approprié du cycle puis sont rapidement inactivées. CDK1, 2, 4 et 6 sont impliquées de manière directe en phosphorylant des substrats intervenant dans la transition des différentes phases (Arellano and Moreno, 1997; Obaya and Sedivy, 2002). La mise en marche et l’arrêt de l’activité enzymatique de ces CDK dépend des cyclines, dont la concentration dans la cellule varie de manière cyclique durant le cycle cellulaire. C’est ce changement cyclique de concentration qui permet aux CDK d’être activées, en formant un complexe cycline-CDK, uniquement au moment opportun. Les principales cyclines du cycle cellulaire sont les cyclines A, B, D et E. Chez les mammifères, il existe 3 cyclines D : D1, D2 et D3. Alors que l’activité des CDK est stimulée par la formation de complexes avec les cyclines, cette activité peut également être régulée de façons négatives par leur liaison à des inhibiteurs de CDK (CDKi pour cyclin-dependent kinase inhibitor), capables de bloquer l’assemblage ou l’activité des complexes cycline-CDK. On distingue deux familles de CDKi : la famille INK4, qui comprend les gène CDKN2B (p15), CDKN2A (p16), CDKN2C (p18) et CDKN2D (P19), et la famille CIP/KIP, qui contient les gènes CDK1A (p21), CDKN1B (p27) et CDKN1C (p57) (Nurse, 2000).

La transition de la phase G1 à la phase S (G1/S) est contrôlée par deux familles de cyclines : les cyclines D et E. La cycline D est exprimée au début de la phase G1. La formation des complexes cycline D-CDK4 et cycline D-CDK6 permet la phosphorylation de la protéine de rétinoblastome (Rb), essentielle à la transition G1/S. La cycline E est exprimée au milieu de la phase G1 et atteint son maximum lors de la transition G1/S. L’association de de la cycline E

avec CDK2 permet également la phosphorylation de Rb. Quand elle est hyper-phosphorylée, Rb se dissocie du facteur de transcription E2F et promeut l’entrée en phase S. Par la suite, les complexes cycline A-CDK2 et cycline A-CDK1 permettent l’avancement en phase S et la transition S/G2. Enfin la transition G2/M se fait grâce au complexe cycline B-CDK1 (Figure 12).

Figure 12: Schéma du cycle cellulaire et de ses principaux composants

Le cycle cellulaire se divise en quatre phases : la phase G1, S, G2 et M, et sa progression est régulée par les complexes cyclines/CDK. La transition G1-S se fait grâce à l’hyper- phosphorylation de Rb par les complexes cycline D-CDK4/6 et cycline E/CDK2, qui libère le facteur de transcription E2F. Les CDKi, quant à eux, inhibent l’activité de ces complexes et s’opposent à la progression du cycle.

De nombreuses études ont révélé le caractère essentiel de plusieurs acteurs de cycle cellulaire dans la prolifération des GCP. Par exemple, l’inactivation conditionnelle de Rb, sous le contrôle du promoteur GFAP, conduit au maintien de l’EGL chez des souris âgées de 20 jours et à la présence d’une prolifération ectopique dans l’IGL (Shakhova et al., 2006). L’inhibition d’autres facteurs de la famille de Rb, comme P107, n’a pas d’effet seule, mais alliée à celle de Rb, donne un phénotype plus sévère, comparé à celui obtenu chez les souris mutantes pour Rb (Cobrinik et al., 1996; Lee et al., 1996; Marino et al., 2003). La protéine p27, un inhibiteur de CDK, est également un acteur majeur dans le contrôle de la prolifération des GCP. Cette protéine agit pour prévenir l’entrée en phase S. En temps normal, cette protéine est exprimée dans la couche inférieure de l’EGL et dans l’IGL. Cependant, la délétion de p27 repousse la sortie du cycle cellulaire et la différenciation des GCP dans l’EGL. Il en résulte un cervelet hypertrophié (Miyazawa et al., 2000). De manière intéressante, la délétion de p21 ou de p57, qui font partie de la même famille de CDKi que p27, ne cause aucun défaut cérébelleux (Deng et al., 1995; Yan and Ziff, 1997; Zhang et al., 1997).

Des expériences ont démontré que l’ablation de Ccnd1 (cycline D1) ou de Ccnd2 (cycline D2), qui favorisent la progression au sein de la phase G1 du cycle cellulaire, conduit précocement à un EGL plus fin, et plus tard, à un cervelet atrophié. Ces phénotypes sont la conséquence d’un défaut de prolifération des GCP et de leur différenciation précoce (Huard et al., 1999; Pogoriler et al., 2006). L’expression temporelle de ces deux protéines n’est pas la même. En effet, la cycline D1 est détectée dans l’EGL durant la phase embryonnaire et n’est plus retrouvée dans l’EGL de souris à P12. À l’inverse, la cycline D2 n’est exprimée que durant la période postnatale. D’ailleurs les effets de l’ablation de la cycline D2 ne sont observables qu’à partir de P3. Ces résultats suggèrent que la prolifération des GCP est différemment régulée durant le développement embryonnaire et postnatal.

En amont de ces protéines régulatrices du cycle cellulaire, certains gènes favorisent la prolifération des GCP. C’est le cas du facteur de transcription N-Myc ou encore du complexe polycomb, dont le principal composant est Bmi1. Ainsi, la mutation d’un de ces facteurs conduit à une atrophie du cervelet et à une diminution de la prolifération des GCP. Dans le cas du mutant N-Myc, cette atrophie est extrêmement sévère alors qu’aucune augmentation de l’apoptose ne peut être observée, suggérant que ce phénotype résulte entièrement du défaut de prolifération des GCP. Des études in vitro ont montré que N-Myc était capable d’induire l’expression des cyclines D. Ces résultats suggèrent que la voie Shh régule le cycle cellulaire

des GCP en agissant sur l’expression des cyclines D (Ciemerych et al., 2002; Knoepfler et al., 2002; Leung et al., 2004; Zindy et al., 2006).