Dans le cytoplasme, l’hydrolyse du Ran-GTP en Ran-GDP provoque la dissociation du complexe pré-miRNA-exp5-Ran ; le pré-miRNA est alors pris en charge et maturé par Dicer.
Dicer a été d’abord décrite comme une protéine impliquée dans la maturation des siRNAs à partir d’ARNs double brin (Bernstein et al., 2001). Du fait de la similitude entre siRNAs et miRNAs, il a été suggéré puis démontré que Dicer réalise la maturation des pré- miRNAs en miRNAs d’environ 21 nucléotides (Hutvagner et al., 2001; Ketting et al., 2001). Ce gène, en une seule copie chez les vertébrés, est essentiel à leur développement. Une inactivation de celui-ci entraîne par exemple une létalité précoce chez la souris et le poisson zèbre (Bernstein et al., 2003; Wienholds et al., 2003).
Au niveau moléculaire, Dicer tout comme Drosha ou l’exp5 agit en reconnaissant des structures particulières des ARNs (double brin, deux nucléotides non appariés en 3’) au lieu de reconnaître des séquences primaires. En effet, lorsqu’un pré-miRNA atteint le cytoplasme, Dicer interagit avec celui-ci (i) en reconnaissant les deux nucléotides 3’ non appariés et l’extrémité 5’-phosphate via le domaine PAZ (Piwi/Argonaute/Zwille), et, (ii) en se fixant à la tige grâce à son domaine de liaison à l’ARN double brin (Zhang et al., 2002; Zhang et al., 2004). Cette reconnaissance permettrait le positionnement des deux domaines RNAse III vers 22 pb dans la tige, entraînant alors un clivage endonucléolytique (figure 6). Dicer clive en général les ARN double brin partiellement ou totalement appariés à partir des extrémités ; la réaction de coupure est plus lente si elle est initiée à l’intérieur de celui-ci (Zhang et al., 2002). Il semble que l’ATP (adénosine triphosphate) ne soit pas nécessaire à l’action de Dicer (mammifères) à l’instar de ceux du nématode ou de la drosophile, bien qu’on ne puisse exclure formellement un rôle de celui-ci in vivo (Zhang et al., 2002).
L’étape réalisée par Dicer permet de définir l’autre extrémité 5’ et/ou 3’ du miRNA mature (la première extrémité étant définie par Drosha). L’excision de la boucle doit être précise car elle pourrait entraîner un miRNA aberrant. Si le miRNA se situe sur le bras 5’ de la tige, l’extrémité 3’ du miRNA sera définie par Dicer et inversement pour le bras 3’ (figure 6).
Plusieurs éléments suggèrent que cette étape de maturation des pré-miRNAs en miRNAs puisse fournir un contrôle spécifique de l’expression de certains miRNAs.
Il a été observé par exemple chez la souris que le pré-miR-138 serait exprimé dans de nombreux tissus mais que l’expression du miRNA mature serait restreinte à quelques tissus (Obernosterer et al., 2006). De même, dans les cellules HeLa ce pré-miRNA est capable d’atteindre le cytoplasme sans qu’il y ait production de miR-138, suggérant que l’export ne soit pas affecté (Obernosterer et al., 2006). Le défaut de maturation du pré-miR-138 pourrait se faire par séquestration du pré-miRNA et/ou par inhibition du clivage par Dicer.
Figure 6 hélicase PAZ RNAse III dsRBD 21 pb 5’-P 3’-OH 5’-P 3’-OH 5’-P OH-3’ domaines protéiques de Dicer
Figure 6 : clivage des pré-miRNAs par Dicer.
Dicer interagit avec les pré-miRNAs en reconnaissant les deux nucléotides 3’ non appariés et l’extrémité 5’- phosphate ( 5’-P) via le domaine PAZ (Piwi/Argonaute/Zwille, marron) et en se fixant à la tige grâce à son domaine de liaison à l’ARN double brin (dsRBD, violet). Cette reconnaissance permettrait le positionnement des deux domaines RNAse III (bleu) vers 22 pb dans la tige, entraînant un clivage endonucléolytique asymétrique (deux nucléotides non appariés en 3’-OH). Dans notre cas, le miRNA (en rouge) représente le brin 5’ de la tige, par conséquent, Dicer définit son extrémité 3’. 3’-OH : 3’-hydroxyl. Adapté de (Zhang et al., 2004) avec permission.
L’édition des bases A en I peut également affecter l’expression spécifique de certains miRNAs (pré-let-7g en let-7g ou pré-miR-151 en miR-151 in vitro) (Kawahara et al., 2008).
L’expression de Dicer peut être contrôlée de diverses façons. En effet, il a été montré que let-7 est capable d’inhiber directement l’expression de Dicer par l’intermédiaire de trois sites d’interaction dans l’ORF de l’ARNm de ce dernier. Les cellules auraient ainsi adopté une stratégie de boucle de régulation négative entre l’expression de Dicer et de let-7 (Forman et al., 2008). Dans les cellules en cours d’apoptose, la maturation des pré-miRNAs en miRNAs peut être altérée car la protéine Dicer peut être clivée sur au moins deux sites par la caspase 3 (Ghodgaonkar et al., 2009). Enfin, dans des lignées de cancer du sein Dicer peut être produit à partir de deux ARNm différant par leur 5’NTR (Irvin-Wilson and Chaudhuri, 2005). La forme longue contenant les exons 2 et 3 dans le 5’NTR, est moins traduite que la forme courte. Il reste à apprécier l’importance de ces deux formes d’ARNm dans la production et la régulation de Dicer dans ces lignées cellulaires.
Certaines RBP peuvent aussi réguler l’expression spécifique de certains miRNAs en modulant la maturation des pré-miRNAs par Dicer. En effet, lin-28, en plus d’inhiber l’expression des pri-let-7 au niveau nucléaire, régule négativement la maturation des pré-let-7
par au moins deux mécanismes au niveau du cytoplasme. Lin-28 se fixe à la jonction de la boucle et de la tige pour empêcher le recrutement de Dicer sur le pré-let-7a et inhiber son clivage (Rybak et al., 2008). Elle peut également induire la polyuridylation de l’extrémité 3’ de la tige des pré-let-7 en recrutant une uridyl terminal transferase (non identifiée) afin d’inhiber le clivage par Dicer et d’augmenter leur dégradation (Heo et al., 2008). Il est à noter que l’uridylation des miRNAs chez les plantes accélère la dégradation des miRNAs matures et que la méthylation de ces miRNAs en 3’ les protège de l’uridylation et donc de la dégradation (Heo et al., 2008). KSRP est capable en se fixant à la boucle de plusieurs pré- miRNAs d’augmenter leur maturation par Dicer. En particulier, il a été observé une accumulation des pré-let-7a-1, pré-miR-26b ou pré-miR-20 lors d’une sous-expression de KSRP (Trabucchi et al., 2009). La protéine loqs, homologue de TRBP chez la drosophile, est également capable de réguler la maturation de certains pré-miRNAs par Dicer. En effet, une sous-expression de loqs par siRNA dans des cellules S2 de drosophile entraîne une diminution de la quantité de miRNAs matures testés et une accumulation des pré-miRNAs correspondants (Forstemann et al., 2005). Chez l’homme, des données contredites montrent que TRBP humain est capable de stabiliser la protéine Dicer et de ce fait favoriserait la maturation des pré-miRNAs (Chendrimada et al., 2005; Haase et al., 2005; Melo et al., 2009). Une autre étude suggère que TRBP en interagissant avec le domaine hélicase de Dicer, domaine inhibiteur de la maturation des pré-miRNAs, entraînerait un changement de conformation de Dicer et augmenterait la maturation des pré-miRNAs (Ma et al., 2008). Enfin, une diminution d’expression de TRBP dans des cellules RKO diminue la maturation de plusieurs pré-miRNAs (Melo et al., 2009).