La découverte des récepteurs BAI

En 1997, en cherchant des gènes cibles du suppresseur de tumeur p5γ, l’équipe du Dr. Tokino a mis en évidence le gène hBAI1 codant pour une protéine de 1584 acides aminés (~175 kDa) dans une banque d’ADNc de cerveau fœtal humain (Nishimori et al., 1997). p53 régule le gène codant pour BAI1, situé sur le chromosome 8q24, en se fixant sur le neuvième intron. La séquence identifiée de hBAI1 code pour sept domaines transmembranaires, des domaines TSR1 dans sa partie extracellulaire, un domaine de liaison aux hormones HBD et un site de protéolyse GPS (figure 14). Les domaines TSR1 ayant été impliqués auparavant dans l’inhibition de l’angiogenèse (Tolsma et al., 1993; Chen et al., 2000), le rôle du domaine N-terminal fut testé sur un modèle de néovascularisation de cornée de rat. Les auteurs ont montré que les répétitions TSR1 de cette protéine, au nombre de cinq, inhibent l’angiogenèse dans les cornées. Par ailleurs, des analyses en Northern Blot de tissus humains adultes et fœtaux provenant de différents organes ont mis en évidence que le gène codant pour cette protéine est majoritairement exprimé dans le cerveau ; ils ont donc nommé cette nouvelle protéine humaine « inhibiteur de l’angiogenèse spécifique du cerveau » (human Brain-specific Angiogenesis Inhibitor 1, hBAI1) (Nishimori et al., 1997). La forme murine de BAI1 (mBAI1) présente 94% d’homologie avec la forme humaine, avec une séquence de 1582 acides aminés (Koh et al., 2001). Des analyses en Northern Blot de cerveau de souris à différents âges pré- et post-nataux montrent une augmentation de l’expression de mBai1, qui atteint un pic à P10, indiquant que mBai1 est fortement exprimé dans le SNC durant le développement (Koh et al., 2001; Kee et al., 2002, 2004). Chez l’adulte, des expériences d’hybridation in situ montrent que mBai1 est exprimé dans les couches II à VI du cortex cérébral. Il est aussi fortement exprimé dans le CA1 de l’hippocampe, et plus faiblement dans les CA2 et CA3 et le gyrus denté (Koh et al., 2001; Jones et al., 2009). Dans le cervelet,

expression dans les cellules de Purkinje (Koh et al., 2001), mais ces résultats ne concordent pas avec les données de la base de données Allen Brain Atlas (Jones et al., 2009). Enfin, certains noyaux postérieurs comme le noyau cochléaire ventral ou le noyau hypoglosse présentent un marquage pour l’ARNm de mBai1 (figure 13 gauche). Par ailleurs, une étude sur les gènes exprimés dans l’hippocampe de souris a identifié un second promoteur dans le gène de mBai1, codant pour une protéine dépourvue de son domaine N-terminal et exprimé spécifiquement dans cette région du cerveau (Valen et al., 2009).

Quelques temps après la découverte de BAI1, l’équipe du Dr Tokino a mis en évidence deux nouveaux gènes homologues de hBAI1 : hBAI2 et hBAI3, présents sur les bandes chromosomiques 1p35 et 6q12, respectivement, mais qui ne sont pas régulés par p53 (Shiratsuchi et al., 1997). Les produits de ces gènes présentent des similarités structurales avec hBAI1 dans leur domaine N-terminal : quatre domaines TSR1 – BAI1 en possède cinq –, un domaine HBD et un motif GPS juxtaposé au premier domaine transmembranaire (figure

14). Cependant, l’homologie de séquence entre les trois récepteurs BAI est assez faible (e.g. l’homologie de séquence entre les formes murines de BAI1 et BAIγ n’est que de 48,1%), notamment au niveau de la partie intracellulaire des récepteurs, où seules de courtes séquences sont conservées et où l’homologie n’est que de 1β% entre hBAI1 et hBAIβ ou hBAI3 (Shiratsuchi et al., 1997; Koh et al., 2001). En revanche, ces trois récepteurs sont bien conservés au cours de l’évolution puisque les formes humaines et murines présentent dans chacun des cas plus de 95% d’homologie de séquence, et leur taille ne varie que de quelques résidus (Koh et al., 2001; Kee et al., 2002, 2004).

L’analyse par Northern Blot a montré une expression très faible de mBai2 dans différents tissus embryonnaires murins. Mais son expression est ensuite restreinte au cerveau dès les premiers jours postnataux. Les données d’hybridation in situ chez l’adulte montre que

mBai2 est fortement exprimé dans les neurones pyramidaux des régions CA1 et CA2 de

l’hippocampe, et plus faiblement dans le CAγ. L’ARNm de mBAI2 est aussi détecté dans le gyrus denté, les couches II à VI du cortex cérébral et certains noyaux postérieurs (Kee et al., 2002; Jones et al., 2009). À nouveau, la littérature montre l’expression de mBai2 dans les cellules de Purkinje (Kee et al., 2002), tandis qu’aucun marquage n’est observé dans les données de l’Allen Brain Atlas (figure 13 centre ; Jones et al., 2009). Par ailleurs, mBai2 présente un patron d’expression temporel similaire à celui de BAI1 avec un pic à P10 (Kee et al., 2002). L’expression de mBai3 semble, elle, confinée uniquement au cerveau et ne débuter qu’après la naissance. Les résultats de Northern Blot indiquent que mBai3 atteindrait un pic

d’expression à P1 (Kee et al., 2004), mais ces résultats restent à confirmer. Le patron d’expression spatiale de mBai3 est proche de celui de mBai2 : mBai3 est fortement exprimé dans l’hippocampe (CA1-3) et le gyrus denté. Il est aussi détecté dans le cortex cérébral à l’exception de la couche I et dans certains noyaux postérieurs. Enfin, mBai3 est fortement exprimé dans les noyaux profonds du cervelet et dans les cellules de Purkinje (figure 13

droite ; Kee et al., 2004; Jones et al., 2009).

Figure 13 : Expression des récepteurs BAI dans le SNC murin.

Hybridation in situ montrant l’expression de mBai1, mBai2 et mBai3 dans l’hippocampe et le gyrus denté (H + DG) d’après l’Allen Brain Atlas (ABA), dans les cellules de Purkinje (CP) d’après la littérature (Litt.) et l’ABA et dans les noyaux profonds (NP). M : couche moléculaire ; G : couche granulaire interne.

Une divergence notable entre les trois récepteurs BAI est l’existence pour BAI1 et BAIβ de variants d’épissage conduisant à des protéines fonctionnelles délétées du premier et/ou du deuxième domaine TSR1. Dans le cas de BAI2, des expériences de réaction en chaîne par polymérase (Polymerase Chain Reaction, PCR) après transcription inverse (Reverse Transcription-PCR, RT-PCR) ont aussi montré l’existence de variants d’épissage délétés d’une partie de la troisième boucle intracellulaire (Kee et al., 2002). Dans les RCPG, la troisième boucle intracellulaire participe à la liaison de la protéine G (Kristiansen, 2004). Il n’existe à l’heure actuelle aucune donnée sur l’interaction des récepteurs BAI avec des

protéines G. Néanmoins, l’absence d’une partie de la troisième boucle intracellulaire dans ce variant de BAI2 pourrait empêcher un éventuel couplage à une protéine G et ainsi réguler la signalisation du récepteur BAI2. À l’inverse, l’étude bioinformatique des séquences d’ARNm et de celles de marqueurs de séquences exprimées (EST) du gène de BAIγ n’a pas permis de mettre en évidence l’existence de variants d’épissage conduisant à la traduction de protéines fonctionnelles. Au contraire, cette étude a révélé que lors de l’épissage alternatif, une partie des introns du gène codant pour BAI3 est conservée, donnant ainsi lieu à des transcrits non fonctionnels. Ces transcrits, aussi nommés ARN non codant (ARNnc), semblent jouer divers rôles dans la régulation de l’expression de leur gène d’origine (Turner et Morris, 2010). Ainsi, les ARNnc obtenus pour BAI3 pourraient être impliqués dans la régulation de l’expression protéique du récepteur (Bjarnadóttir et al., 2007b). Des données expérimentales antérieures, obtenues par RT-PCR sur des extraits de cerveaux murins au cours du développement, ont montré l’existence de variants de BAI3, délétés de la troisième boucle cytoplasmique, qui pourraient produire des protéines fonctionnelles (Kee et al., 2004). Ces résultats contradictoires nécessiteront de nouvelles études pour être confirmés.