Inhibition de la traduction médiée par les microARNs

L'extrémité 5’ des ARNm eucaryotes possède une structure coiffe qui joue un rôle important dans l’initiation de la traduction et protège contre la dégradation précoce des ARNm. La coiffe est formée d’une guanosine modifiée par ajout d’un méthyl en position 7 (m7G). L’interaction de cette coiffe avec les facteurs d’initiation (eIFs : eukaryotic Initiation Factors) permet de recruter la sous unité 40S en 5’UTR des ARNm. Cette étape fait intervenir au moins onze facteurs protéiques (Gingras et al., 1999) dont eIF4E, eIF4G et eIF4A qui forment le complexe eIF4F, une cible clé pour réguler l’initiation de la traduction.

Différentes équipes ont démontré que la coiffe et la queue poly A des ARNm cibles sont nécessaires à l’inhibition de la traduction médiée par les microARNs. (Humphreys et al., 2005; Pillai et al., 2005; Wang et al., 2006). Mathonnet et coll. ont utilisé une construction permettant la transcription d’un ARNm rapporteur avec des séquences spécifiques du microARN let-7 dans son 3’UTR et ont démontré que let-7 empêche le recrutement des ribosomes au niveau de l’ARNm rapporteur (Mathonnet et al., 2007). En revanche, l’addition

du complexe eIF4F lève l’inhibition ce qui démontre l’importance de la coiffe. b) Les protéines Argonautes

Les protéines Argonautes (AGO) appartiennent à une famille de protéines de 95kDa qui contiennent deux motifs caractéristiques PAZ et PIWI retrouvés chez de nombreux organismes (Carmell et al., 2002). Les protéines AGO se lient directement aux microARNs et sont les protéines principales du complexe RISC-miRNP (Hammond et al., 2001; Hutvagner and Zamore, 2002; Martinez et al., 2002; Meister et al., 2004; Mourelatos et al., 2002; Tomari and Zamore, 2005). Des études de biochimie, de génétique et de cristallographie ont montré que le domaine PIWI est un domaine RNase H (Ribonucléase H) (Parker et al., 2004; Song et al., 2004; Yuan et al., 2005) et que certaines protéines AGO, telle que AGO2 ont une activité endonucléase qui catalyse le clivage du duplex miARN-ARNm (Liu et al., 2004; Meister et al., 2004). Cependant certaines expériences montrent que les protéines AGO induisent un blocage de traduction mais pas une dégradation de l’ARNm cible (Pillai et al., 2004; Pillai et al., 2005).

eIF4Eappartient au complexe d’initiation de la traduction. Elle s’associe directement à

Figure 28 : Compétition entre eIF4E et Ago2

(Meister G, Cell, 2007)

la coiffe des ARNm et son intéraction est essentielle à l’initiation de la traduction (Gebauer and Hentze, 2004; Richter and Sonenberg, 2005). Or, Kiriakidou et coll. ont montré que la protéine AGO2 contenait également un domaine de liaison à la coiffe m7G. Ainsi, AGO2, au sein du complexe RISC-miRNP, agit par compétition avec eIF4E afin de bloquer l’initiation de la traduction (Kiriakidou et al., 2007) (Figure 28).

c) Les protéines GW182

Les protéines GW182 ont été découvertes en 2002 comme une famille de protéines de 182kDa contenant beaucoup de répétitions glycine-tryptophane et un motif permettant de reconnaître les ARNs (RRM : RNA Recognition Motif). De plus, GW182 est capable de recruter des enzymes de déadénylation. De nombreuses études ont permis de démontrer que ces protéines, très conservées au cours de l’évolution, sont capables de s’associer aux protéines Argonaute et font partie du complexe RISC.

L’équipe de Wakiyama et coll. a établi une lignée HEK293 qui surexprime AGO2 et GW182. En utilisant des ARNm biotinylés, cappés et polyadénylés contenant 6 sites spécifiques pour let-7, ils ont montré que les protéines AGO2 et GW182 étaient spécifiquement recrutées et que l’ARNm rapporteur était déadénylé de façon let-7 dépendante (Wakiyama et al., 2007). De plus, une inactivation des protéines GW182 par ARNi entraîne une diminution de la répression microARN dépendante (Jakymiw et al., 2005; Liu et al., 2005; Meister et al., 2005).

Il a également été montré que ces protéines étaient localisées dans les processing bodies (PBs), tout comme les protéines Argonautes et que leur inactivation empêchait la formation des PBs (Jakymiw et al., 2005).

d) Les Processing Bodies (PBs)

Les PBs sont des lieux de stockage cytoplasmiques d’ARNm, enrichis en enzymes (Sheth and Parker, 2003). Les ARNm peuvent y être décappés et dégradés. Dans les cellules HeLa, Pillai et coll. ont montré que le microARN let-7 inhibe l’initiation de la traduction de son ARNm cible en le séquestrant dans les processing bodies (PBs) de façon cap-dépendante (Pillai et al., 2005) (Figure 29). Il a également été démontré que les microARNs peuvent être séquestrés dans ces PBs (Liu et al., 2005; Pillai et al., 2005; Sen and Blau, 2005) (Figure 29). Dans certaines conditions cette séquestration est réversible, par exemple dans les cellules Huh7 (hépatome humain), miR-122 inhibe l’initiation de la traduction de sa cible CAT-1 et la séquestre dans les PBs (Bhattacharyya et al., 2006). Cependant, cette inhibition est réversée quand les cellules sont soumises à un stress, ce qui entraîne le relargage de l’ARNm de CAT-

1 et le recrutement des polysomes (Bhattacharyya et al., 2006).

Figure 29 : Adressage des ARNm dans les processing bodies par le complexe RISC. Les ARNm

ciblés par le complexe RISC peuvent être séquestrés dans les PBs de façon réversible. (Ding L, TRENDS in Cell Biology, 2007)

e) Répression post-initiation

La régulation de la traduction par les microARNs est désormais bien documentée au niveau de l’étape d’initiation de la traduction. Cependant, différentes études montrent que les microARNs cosédimentent avec les polysomes suggérant une régulation au stade d’élongation (Maroney et al., 2006; Nottrott et al., 2006; Olsen and Ambros, 1999; Petersen et al., 2006; Seggerson et al., 2002). Il a également été montré que les polypeptides naissants sont rapidement dégradés lorsque les ARNm sont sous le contrôle des microARNs (Nottrott et al., 2006). Enfin, certains microARNs sont capables d’inhiber la liaison des ribosomes sur l’ARNm cible (Petersen et al., 2006).