CHAPITRE III : LIS1, UNE MOLECULE INDISPENSABLE DANS LA VIE CELLULAIRE 67
II. Fonctions moléculaires 70
2. Régulation de la Dynéine 73
2.1. Généralités sur dynéine 73
La dynéine est un complexe de haut poids moléculaire (≈1,5MDa) comprenant de nombreuses sous unités. Les deux chaines lourdes contiennent chacune un domaine d’interaction avec les microtubules MTBD, un domaine flexible dit linker, une région C- terminale de dimérisation et d’interaction avec des cargos et une région motrice présentant 6 domaines ATPase AAA. Les domaines AAA1 à AAA4 sont capables de fixer l’ATP. Les fonctions précises des domaines AAA2 et AAA4 ne sont pas connues alors que les domaines AAA1 et AAA3 hydrolysent l’ATP et participent à l’action motrice de la dynéine. Le domaine AAA1 est le domaine essentiel au déplacement de la dynéine alors que le domaine AAA3 est important pour réguler le déplacement (379). La régulation du complexe se fait par le biais de ses domaines moteurs et des domaines d’interactions avec les microtubules. Deux
chaines intermédiaires, deux petites chaines intermédiaires et six petites chaines sont aussi mises à contribution dans la régulation du complexe et des fonctions associées (Fig. 21).
Figure 21 : Représentation de la dynéine
(A) Représentation d’un dimère de dynéine sur un plan afin d’observer la composition des
deux chaines lourdes constituées d’une région motrice chacune. Ces chaines lourdes ont sur leur extrémité N-terminale deux petites chaines intermédiaires, deux chaines intermédiaires et six petites chaines qui participent à la dimérisation du complexe et à sa régulation. (B) Représentation de la dynéine vue de côté avec la deuxième chaine lourde à l’arrière comme elle sera représentée dans la suite de cette thèse. L’encart est une chaine lourde de la dynéine observée en microscopie électronique par Burgess et al., 2003 pour leur publication « Dynein structure and power stroke ». (C) Mouvement de la dynéine vers l’extrémité négative des microtubules. L’ATP se fixant sur AAA1 conduit à la déstabilisation de la dynéine des microtubules. L’hydrolyse de l’ATP entraine un changement conformationnel propulsant la dynéine. Ce changement conformationnel est favorable à l’interaction avec les microtubules. La libération du Pi entraine la conformation initiale de la dynéine qui peut de nouveau fixer une molécule d’ATP.
La dynéine, réalise un déplacement rétrograde sur les microtubules, de l’extrémité positive située au cortex cellulaire vers l’extrémité négative correspondant au centrosome à l’exception des neurones. La dynéine transporte de nombreux objets cellulaires, de la molécule comme l’ARNm à l’organite comme les mitochondries et les noyaux. Ce déplacement est dépendant de l’ATP s’hydrolysant dans les sous unités motrices AAA1 et conduisant à des changements conformationnels modifiant l’affinité du domaine MTBD avec les microtubules. De plus, ces changements structuraux conduisent à la propulsion de la dynéine pour son déplacement (380) (Fig. 21).
La fonction de la dynéine dans le transport ou dans la stabilisation de complexe est fortement dépendante du complexe dynactine et des régulateurs Lis1 et Asunder. La dynactine se fixe à la dynéine et agit comme un intermédiaire entre la dynéine et les adaptateurs moléculaires qui se fixent aux cargos. Elle déclenche la mobilité de la dynéine ou alors participe à sa stabilisation sur les microtubules selon les adaptateurs moléculaires associés. Ces adaptateurs sont des protéines ayant une spécificité plus ou moins grande pour les structures cellulaires à transporter (381). Alors que Spindly est impliquée dans l’attachement de la dyneine aux kinétochores lors de la mitose (382), Hook et FIP interviennent dans le transport d’endosomes et d’organites (383, 384). HkRP3 conduit au transport de granules lytiques dans les cellules NK vers la synapse immunologique et Trak est spécifique du transport mitochondrial (385, 386). BicD et Egl sont associées au transport d’ARNm par le complexe mRNP (387). Il a été récemment découvert que la ninéine représente un nouvel adaptateur de la dynéine. La ninéine est une protéine du centrosome ce qui suggère que celle-ci est importante dans le déplacement du centrosome (381) (Fig. 22).
Figure 22 : La dynéine interagit avec la dynactine qui recrute des adaptateurs spécifiques
(A) Représentation de l’interaction entre la dynéine et la dynactine. La dynactine interagit
avec les chaines intermédiaires de la dynéine. (B) La dynactine recrute de nombreux adapteurs spécifiques aux structures à véhiculer. Hook et FIP interviennent dans le transport des organites et des endosomes. Trak et Milton sont spécifiques de la relocalisation des mitochondries. Spindly entre en jeu lors de la mitose pour permettre l’accrochage des microtubules aux kinétochores. BicD et Egl interviennent pour le transport des ARNm. HkRP3 est mis en place pour la polarisation des granules lytiques vers la synapse immunologique des cellules NK. Enfin la ninéine est un potentiel adaptateur car interagit avec la dynéine et est spécifique des centrosomes mais il reste à déterminer la fonction de la ninéine associée à la dynéine.
2.2. Régulation de l’activité motrice
Il est solidement établi depuis de nombreuses années que Lis1 joue un rôle essentiel dans la régulation spatiale de nombreuses structures cellulaires. Cette régulation nécessite l’activité de la dynéine qui est finement modulée par Lis1. L’association de Lis1 à la dynéine nécessite les protéines Nde1 ou NdeL. En effet, in vitro, l’absence de ces protéines ne permet pas l’interaction de Lis1 avec la chaine lourde de la dynéine. Nde1/NudeL interagit avec la région de sept domaines WD40 de Lis1 et avec les chaines intermédiaires de la dynéine. Le complexe Lis1-Nde1/NudeL interagit avec la dynéine et favorise le recrutement de la