Initiation/élongation de la transcription :

La première étape de l’initiation de la transcription nécessite le recrutement de Pol II et d’autres protéines afin de constituer un complexe de pré-initiation (PIC). L’assemblage du PIC s’effectue au niveau de régions ADN spécifiques, les éléments promoteurs centraux (CPE). L’un des CPE majoritaires est la boîte dite TATA, de séquence consensus TATA(A/T)AA(A/G), située 30 à 31 nucléotides en amont du site de départ +1 de la synthèse de nombreux transcrits (Benoist and Chambon, 1981). La boîte TATA est reconnue par TBP (TATA-binding protein) qui, en se liant à l’ADN et en interagissant avec les TAF (TBP Associated Factors), constitue le complexe TFIID. Hormis les TAF, d’autres facteurs peuvent interagir avec la TBP, à l’instar de TFIIA qui permet de stabiliser l’interaction entre TBP et la boîte TATA.

Figure 1 : Représentation schématique de la reconnaissance de la région promotrice d’un gène lors de l’initiation de la transcription.

Les différents CPE constituant la région promotrice, ainsi que leurs partenaires, sont représentés : la boîte TATA associée à TBP elle-même associée aux TAF pour constituer TFIID, BREu et BREd liés à TFIIB, l’INR ainsi que le DPE qui pourront lier TFIID. Les autres constituants du PIC, comme TFIIA, TFIIE, TFIIH, TFIIF, le complexe

mediator ainsi que l’ARN Polymérase II (RNAPII) sont également représentés (adapté de (Shandilya and Roberts,

2012)).

TFIID peut également lier d’autres séquences promotrices, comme l’INR (Initiator element) qui contient le site d’initiation de la transcription +1, ou le DPE (Downstream Promoter Element) situé entre 28 et 33 nucléotides en aval du nucléotide de départ +1. La présence de BREu (Upstream TFIIB recognition elements) ou de BREd (Downstream TFIIB recognition elements) aux abords de la boîte TATA peut réguler de manière positive ou négative la transcription en permettant le

nucléosome

recrutement de TFIIB qui possède un rôle majeur dans la formation d’un complexe TFIIB-TBP- ADN (Deng et al., 2009). Le recrutement ultérieur de TFIIF et de Pol II entraîne la stabilisation du PIC en formation, qui permet par la suite l’addition du complexe mediator ainsi que de TFIIH et TFIIE au PIC. À noter qu’en l’absence de boîte TATA des CPE comme INR ou DPE permettent la formation de TFIID et d’un PIC fonctionnel. Finalement, TFIIH permet l’ouverture du double brin d’ADN matrice en présence d’ATP, formant ainsi une « bulle de transcription » qui marque le début de la synthèse d’un pré-ARNm. Une représentation des facteurs impliqués dans l’initiation de la transcription est fournie en Figure 1. Parallèlement à l’assemblage du complexe d’initiation de la transcription, des ré-arrangements chromatiniens s’effectuent au niveau des nucléosomes afin de permettre l’initiation de la transcription. Les nucléosomes sont des complexes constitués de huit protéines histones, autour desquels l’ADN s’enroule 1,65 fois. Le cœur d’un nucléosome « standard » est constitué par 4 histones canoniques : H2A, H2B, H3 et H4 chacune présente en deux copies (Kornberg, 1974). Ces histones canoniques peuvent être modifiées de manière post- traductionnelle (PTM), ayant pour conséquence d’altérer ou de renforcer l’interaction des histones avec d’autres protéines et/ou l’organisation de la chromatine, ce qui contribue à la régulation de l’expression génique. En effet les histones sont soumises à diverses PTM, comme l’acétylation, la phosphorylation, la méthylation, l’ubiquitylation, ou encore la sumoylation. Par exemple, l’acétylation des lysines des histones est très souvent associée à une transcription active, tandis que la méthylation de résidus arginine ou lysine peut être associée à une transcription activée ou réprimée suivant sa position (Smolle and Workman, 2013). Lors de l’initiation de la transcription, la décompaction de l’ADN nécessite le complexe de remodelage de la structure de la chromatine RSC qui permet l’apparition d’une région appauvrie en nucléosomes (NDR) au niveau de séquences riches en AT quelques dizaines de nucléotides en amont du site de départ de la transcription. Le complexe SWR peut ensuite remplacer l’histone H2A par le variant d’histone H2A.Z au sein des nucléosomes aux abords du NDR. L’acétylation de H2A.Z permet notamment sa stabilisation au niveau du nucléosome (Altaf et al., 2010), engendrant l’instabilité des nucléosomes auxquels il est incorporé, l’inhibition de la méthylation de l’ADN et le recrutement de facteurs de remodelage chromatinien ainsi que divers facteurs de transcription (Draker et al., 2012; Zilberman et al., 2008).

Une fois l’initiation de la transcription achevée et les zones promotrices décompactées, Pol II débute la transcription puis s’arrête dans la région proximale promotrice 30 à 60 nucléotides en

aval du début de la transcription. Cette étape est limitante dans le processus de transcription et permet notamment de maintenir les gènes sur lesquels est liée Pol II aptes à la transcription en présentant des régions promotrices libres et accessibles à divers facteurs de transcription. Elle est assurée par des facteurs de transcription collaborant avec le NELF (Negative Elongation Factor) entraînant la stabilisation de Pol II au niveau du promoteur. Cela permet également un recrutement de complexes Pol II plus efficace et donc une activation de la transcription plus rapide, ainsi que le couplage de la synthèse d’un ARN et de sa maturation, par recrutement de diverses protéines et complexes via le CTD de Pol II. Ensuite, grâce à l’intervention de différents acteurs protéiques, Pol II va quitter l’état de pause, pour entrer dans une phase active d’élongation de la transcription permettant la synthèse d’un pré-ARNm. L’étape d’élongation est couplée à divers mécanismes de maturation présentés ci-après.