Dérèglements de l‘épissage alternatif

Étant donné que l‘épissage alternatif régule la formation des isoformes et est impliqué dans le contrôle de plusieurs fonctions cellulaires, il n‘est pas surprenant que son dérèglement puisse être impliqué dans des pathologies humaines (Tableau 3). Le dérèglement de l‘épissage alternatif en lien avec les pathologies peut survenir par : i) la mutation de séquences de régulation dans le pré-ARNm (cis), ii) la mutation dans les facteurs de régulation de l‘épissage alternatif (trans), ou iii) par des changements de la concentration des différents facteurs de régulation.

Tableau 3. Exemples de mutations affectant l’épissage alternatif (EA) liées à des pathologies humaines.

Gène Mutation Effet sur l’EA Pathologie Référence

Mutations de séquences Cis

LRRK2 leucine-rich repeat kinase 2

délétion de 4 nt

(IVS20+4delGTAA) Exclusion de l‘exon 19 Maladie de Parkinson (Fu et al. 2013) GH-1 growth

hormone 1 Mutations dans motif G3X3G3 (IVS3)

Exclusion de

l‘exon 3 Déficit familial isolé en hormone de croissance (IGHD II) (McCarthy and Phillips 1998) WT1 wilms tumor 1 IVS9+4C>T Exclusion de 3 a.a. de l‘exon 9 Syndrome de Frasier (Melo et al. 2002)

Mutations des facteurs de régulation Trans

HPRP3 pre-mRNA processing factor 3 Thr494Met Instabilité du U6 snRNA, prévient l‘épissage Retinis

pigmentosa (Chakarova et al. 2002)

SMN survival of motor neuron 1, telomeric Tyr272Cys Déficience en maturation de snRNP dans les neurones moteurs Amyotrophie spinale (Lefebvre et al. 1995; Zhang et al. 2008)

del : exclusion de l‘exon; a.a. : acide aminé

L‘analyse des mutations rapportées dans le génome humain stipule qu‘environ 10 % d‘entre elles affecteraient des évènements d‘épissage ((Human Gene Mutation Database) accédé le 15 mars 2014). Cet estimé est par contre sous-évalué, étant donné qu‘il ne prend pas en considération les mutations dans les séquences introniques (ISS, ISE) et exoniques (ESS, ESE) responsables de la régulation de l‘épissage alternatif décrites précédemment (Garcia-Blanco et al. 2004). Ces mutations peuvent causer l‘exclusion d‘un

exon, l‘inclusion d‘un intron, la création de nouveaux sites ou l‘activation de sites cryptiques d‘épissage (Jensen et al. 2009). Des évènements aberrants d‘épissage alternatif ont été liés à certaines pathologies. En effet, des mutations dans les éléments de régulation en cis sont entre autres associées à des pathologies liées à la protéine Tau (Kar et al. 2005; Jensen et al. 2009). Des mutations dans les facteurs trans de la régulation de l‘épissage alternatif sont également rapportées, comme dans le cas de l‘amyotrophie spinale (Wang and Cooper 2007). Des anomalies d‘épissage alternatif sont également fréquentes dans les cas de cancers. De telles dérégulations de l‘épissage ont été identifiées entre autres dans les gènes impliqués dans la migration et la croissance cellulaires, la réponse aux hormones, les voies métaboliques, l‘apoptose et la sensibilité aux agents chimio-thérapeutiques (Srebrow and Kornblihtt 2006; Skotheim and Nees 2007).

7.3.1 Mutations en cis

De nombreuses mutations ponctuelles affectent les éléments de séquence auxiliaire en cis de l‘épissage alternatif, la plupart étant rapportées dans les séquences exoniques. De façon générale, les séquences non codantes ne sont pas analysées lors de la recherche de mutations reliées aux cancers. Néanmoins, l‘intérêt de la communauté scientifique envers ces régions introniques est grandissant (Pajares et al. 2007). Une mutation héréditaire impliquée dans des évènements d‘épissage aberrants dans le gène de susceptibilité au cancer du sein BRCA1 a été caractérisée. Cette mutation non-sens située dans l‘exon 18 modifie la séquence d‘un des trois motifs de la liaison de la protéine ASF/SF2. Ainsi, le changement de séquence d‘un de ces sites est suffisant pour inhiber l‘inclusion de l‘exon 18 du gène BRCA1. Cette mutation a été retrouvée dans une famille de 8 cas de cancer du sein et de l‘ovaire, en plus de 5 autres cas indépendants (Liu et al. 2001). Des études supplémentaires des régions introniques permettront de mieux caractériser le rôle de nombreuses mutations non codantes dans l‘épissage alternatif. Elles contribueront certainement à augmenter la proportion des mutations liées à un dérèglement de l‘épissage alternatif.

7.3.2 Modifications des facteurs de régulation en trans

Des changements dans la concentration, la localisation, la composition ou l‘activité des facteurs trans de régulation de l‘épissage alternatif, comme les protéines SR et les hnRNP, ont le potentiel de moduler l‘épissage alternatif de plusieurs gènes et peuvent

des variations dans l‘expression des protéines SR pourraient avoir un rôle dans le développement de la néoplasie (Karni et al. 2007; Wang and Cooper 2007). Les protéines SR qui ont été les plus caractérisées dans différents cas de cancers sont les SF2/ASF. En effet, l‘expression de ces facteurs d‘épissage est augmentée dans plusieurs cancers (poumons, côlon, thyroïde, petit intestin, reins). Leur surexpression dans des lignées cellulaires et leur injection subséquente à des souris mènent à la formation de tumeurs (Karni et al. 2007; Long and Caceres 2009). De plus, des modifications post- traductionnnelles de ces facteurs trans peuvent modifier l‘épissage alternatif de nombreux transcrits. Il a été rapporté que la protéine phosphatase 1 (PP1), en réponse à la céramide endogène et exogène, pouvait réguler l‘épissage alternatif de pré-ARNm impliqués dans l‘apoptose cellulaire. En effet, de nombreuses protéines impliquées dans la mort cellulaire programmée possèdent plus d‘une isoforme aux fonctions distinctes voire antagonistes (Jiang and Wu 1999; Akgul et al. 2004). Il a été démontré que les protéines SR sont déphosphorylées par la céramide (Chalfant et al. 2001). Une activation de la PP1 suivie de la déphosphorylation subséquente des protéines SR entraînent une augmentation de la formation de Bcl-x(s). Le gène Bcl-x est épissé de façon alternative afin de donner naissance à deux isoformes aux fonctions antagonistes. L‘isoforme Bcl-x(l) possède des fonctions anti-apoptotiques, alors que Bcl-x(s) a un rôle pro-apoptotique (Jiang and Wu 1999; Chalfant et al. 2001). Un débalancement du ratio des deux isoformes du gène Bcl-x a été associé à de nombreux types de cancers (myélome, sein, cancer du poumon à petites cellules) (Tu et al. 1998; Fernandez et al. 2000; Mercatante et al. 2001). L‘augmentation de l‘expression de l‘isoforme Bcl-x(l), qui inhibe l‘apoptose de ces cellules, peut être associée à un risque accru de métastases lors d‘un cancer du sein et à une résistance à certains agents chimiothérapeutiques (Schmitt et al. 1998).

7.3.3 Impact de l’épissage alternatif sur la réponse pharmacologique

La variabilité interindividuelle de l‘efficacité et de l‘innocuité d‘un agent pharmacologique est bien décrite dans la littérature (revu dans (Weinshilboum 2003; Evans and Relling 2004; Lin 2007; Ma and Lu 2011)). La combinaison de plusieurs mécanismes moléculaires peut être à l‘origine de cette variabilité et l‘épissage alternatif en fait partie. En effet, de nombreux exemples supportent l‘implication de variants d‘épissage dans la modulation de la réponse à plusieurs agents pharmacologiques (He et al. 2004; Vegran et al. 2006; Medina et al. 2008; Lin et al. 2010; Poulikakos et al. 2011; Grinfeld et al. 2013; Jackson et al. 2013).

L‘impact de l‘épissage alternatif sur la réponse pharmacologique peut être vu sous deux angles. Premièrement, comment les différents évènements d‘épissage peuvent influencer la réponse à différentes molécules pharmacologiques. Différents exemples sont listés dans le tableau 4. Également, des données récentes suggèrent que des agents thérapeutiques influencent l‘épissage alternatif pour traiter différentes pathologies. Par exemple, une forte expression du variant long de CFLAR (appelé CFLAR(L)) et non du variant court (CFLAR(S)) est associée à une diminution de la survie globale chez des patients atteints de leucémie myéloïde aiguë (McLornan et al. 2013). McLornan et collaborateurs ont démontré que l‘inhibiteur de l‘histone désacétylase vorinostat avait le potentiel de diminuer l‘expression de la forme longue. Ceci a pour conséquence d‘augmenter l‘apoptose cellulaire, représentant ainsi une option de traitement intéressante (McLornan et al. 2013).

L‘épissage alternatif de gènes impliqués dans le métabolisme et le transport des médicaments revêt également un attrait intéressant. De nombreux exemples sont d‘ailleurs décrits dans la littérature en ce qui concerne la famille des CYP, mais également des GST, NAT et des UGT (Kelner et al. 2000; Barker et al. 2006; Turman et al. 2006; Levesque et al. 2007). La présence d‘isoformes alternatives de ces gènes a ainsi le potentiel d‘influencer le métabolisme et/ou le transport de médicaments et potentiellement la réponse à ces composés.

Tableau 4. Exemples d’évènements d’épissage alternatifs qui affectent la réponse pharmacologique.

Gène Isoformes Réponse

pharmacologique Référence

Bcl-2-like protein

(BIM) BIM-γ Résistance à l‘imatinib (CML) (Ng et al. 2012) Estrogen receptor

alpha (ERα)

ERα-36 Augmente l‘effet agoniste du TAM; potentiellement impliqué dans la résistance au TAM (cancer sein) (Lin et al. 2010) ARS-interacting multifunctional protein 2 (AIMP2) AIMP2 DX2 Résistance à la doxorubicine (cancer du poumon) (Choi et al. 2011) Serine/threonine- protein kinase B- raf (BRAF)

BRAF (V600E) del

exons 4-8 Résistance au vemurafenib (mélanome)

(Poulikakos et al. 2011)