FRG1

FRG1 (FSHD Region 1) a été proposé pour la première fois en 1996 comme un gène candidat

63

répétitions D4Z4 sur le chromosome 4q (Masny et al., 2010). L’ORF FRG1, composé de neuf exons, produit un transcrit de 1042bp traduit en une protéine de 258 acides aminés (van Deutekom et al., 1996b). FRG1 (29kDa) possède deux NLS (Nuclear Localization Signal), un motif lipocaline, impliqué dans le transport de petites particules hydrophobes et un domaine central fascin-like, permettant une interaction avec le cytosquelette d’actine (Edwards and Bryan, 1995; Flower, 1996; Kureishy et al., 2002; Liu et al., 2010).

FRG1 est une protéine multifonctionnelle à localisation nucléaire et cytoplasmique (Hanel et al., 2011; Liu et al., 2010; Sun et al., 2011). Au niveau nucléaire, la protéine FRG1 est retrouvée aux sites de synthèse des ARNs (nucléoles, corps de Cajal) où elle intervient comme activateur du complexe d’épissage des ARNs (Bessonov et al., 2010; Jurica et al., 2002; van Koningsbruggen et al., 2004, 2007; Makarov et al., 2002; Rappsilber et al., 2002). FRG1 interagit également avec TAP (Transporter associated with Antigen Processing), une protéine impliquée dans l’export nucléaire, dont celui des ARNs (Grüter et al., 1998). Au niveau cytoplasmique, FRG1 interagit avec le cytosquelette d’actine (Liu et al., 2010; Sun et al., 2011). Ainsi, il est supposé que dans le noyau, FRG1 s’associe à l’ARNm en cours de synthèse pour permettre dans un premier temps son épissage puis dans un second temps son export par la voie TAP-NXT1. Une fois dans le cytoplasme, le complexe ARNm-FRG1 se fixe au cytosquelette d’actine pour rejoindre un lieu de traduction de l’ARNm (Sun et al., 2011). Dans la cellule musculaire, la protéine FRG1 est en plus retrouvée localisée au niveau des sarcomères, plus particulièrement des disques Z (Hanel et al., 2011; Liu et al., 2010).

Une surexpression de FRG1 dans plusieurs modèles animaux (murin, Xenopus ou

Caenorhabditis elegans) montre que FRG1 intervient dans le développement musculaire et

vasculaire (Gabellini et al., 2006; Hanel et al., 2009; Liu et al., 2010; Wuebbles et al., 2009, 2010). Ces modèles permettent de récapituler la majorité des signes cliniques, musculaires et vasculaires, associés à FSHD à l’exception de l’asymétrie (Gabellini et al., 2006; Hanel et al., 2009; Liu et al., 2010; Wuebbles et al., 2009). Plus précisément, dans un modèle de souris surexprimant FRG1, des analyses histologiques ont montré une augmentation de la taille des fibres musculaires, la présence de noyaux centraux caractérisant une régénération musculaire suite à une lésion et une nécrose des fibres (Gabellini et al., 2006). Une surexpression de

FRG1 altère la myogenèse, ainsi que la prolifération et la migration des cellules satellites ou

64

surexpression de FRG1 conduit à une augmentation de l’angiogenèse et une dilatation des vaisseaux sanguins (Wuebbles et al., 2009).

Ces modèles ont également permis d’étudier le rôle de FRG1 dans l’apparition des symptômes dystrophiques, et ce à un niveau moléculaire. Il a notamment été montré que FRG1, en diminuant la stabilité de l’ARNm, régule négativement l’expression du facteur d’épissage RBFOX1 (RNA Binding Protein FOX1) exprimé dans le cerveau, le muscle squelettique et le cœur (Damianov and Black, 2010; Fukumura et al., 2007; Kuroyanagi, 2009; McKee et al., 2005; Pistoni et al., 2013; Tang et al., 2009). Une conséquence de la diminution de RBFOX1, et donc de la surexpression de FRG1, est une augmentation du transcrit CAPN3 (Calpain 3) où l’exon 6 est exclu (Pistoni et al., 2013). CAPN3 appartient à la famille des protéases calcium-dépendantes solubles et non lysosomales. Cette protéine permet de maintenir l’intégrité du muscle et donc sa fonction, notamment au cours de la différenciation (Beckmann and Spencer, 2008). L’exon 6 de CAPN3 code une séquence d’acides aminés impliqués dans l’auto-inhibition de la protéine (Beckmann and Spencer, 2008). Cette isoforme de CAPN3 où l’exon 6 est exclu, n’est pas présente dans le muscle adulte contrôle mais semble intervenir au cours du développement et de la régénération musculaire. Une surexpression de CAPN3 sans exon 6 dans un muscle adulte résulte en un développement musculaire anormal (Pistoni et al., 2013). A noter que les souris exprimant cette isoforme de CAPN3 présentent le même phénotype que des souris surexprimant FRG1. De plus, le niveau d’expression de CAPN3 sans exon 6 est corrélé au degré de dystrophie dans les différents muscles et ce à différents âges. Cela pourrait expliquer les différences de susceptibilité des muscles à la surexpression de FRG1, et donc la progression variable de la pathologie (Pistoni et al., 2013).

Dans le modèle de souris surexprimant FRG1, d’autres ARNm présentant des épissages aberrants ont été identifiés et peuvent expliquer le phénotype dystrophique (Buj-Bello et al., 2002; Chaudhuri et al., 2005; Gabellini et al., 2006; Galińska-Rakoczy et al., 2008; Gordon et al., 2000; Perry, 1998; Sancisi et al., 2014):

- TNNT3 (Fast Skeletal Muscle Troponin T3) impliqué dans la contractibilité musculaire - MTMR1 (Myotubularin-related Protein 1) qui régule l’atrophie musculaire.

Ces transcrits aberrants ont également été détectés dans des cellules dérivées de patients FSHD sans pour autant pouvoir effectuer un lien direct avec une surexpression de FRG1 (Gabellini et al., 2006).

65

Néanmoins, l’implication de FRG1 dans la FSHD n’est pas clairement établie. En effet, ces modèles animaux constituent des cas de surexpression d’une protéine dans des cellules musculaires, ce qui peut induire un phénotype dystrophique indépendamment de la fonctionnalité réelle du gène. Par ailleurs, bien que certaines études aient montré une surexpression de FRG1 dans des biopsies musculaires ou des cellules dérivant de patients FSHD, notamment au cours de la différenciation (Bodega et al., 2009; Broucqsault et al., 2013; Gabellini et al., 2002), de nombreuses autres études contredisent ces résultats, empêchant toutes conclusions quant au rôle de FRG1 dans la FSHD (Arashiro et al., 2009; Celegato et al., 2006; van Deutekom et al., 1996b; Jiang et al., 2003; Klooster et al., 2009; Masny et al., 2010; Osborne et al., 2007; Winokur et al., 2003a). L’obtention de ces résultats contradictoires pourrait être due à la présence de plusieurs homologues de FRG1 un peu partout dans le génome (Grewal et al., 1999). Le signal FRG1 détecté dans ces études pourrait donc correspondre à des transcrits issus de ces séquences homologues, éliminant un effet en

cis de la contraction des répétitions D4Z4 sur la transcription du gène FRG1 localisé sur le

chromosome 4 (Masny et al., 2010). Une action en trans sur l’expression de FRG1 reste néanmoins une possibilité.