Les différentes MTMRs (Myotubularin-related proteins)

1. MTMR1

MTMR1 est une myotubularine très semblable dans son organisation à MTM1. Elle est composée de 665 acides aminés et comporte tous les domaines identifiés chez MTM1. MTMR1 n’a pas fait l’objet d’analyses poussées et peu d’informations sont disponibles à son sujet. Le gène MTMR1 est situé sur le chromosome X, adjacent au gène MTM1. La protéine codée par ce gène est une phosphatase active, affichant la même activité et spécificité de substrat que MTM1 (Tronchere et al., 2004).Un patient atteint de myopathie myotubulaire a été décrit comme ayant une large délétion couvrant une zone allant de MTM1 à MTMR1. Toutefois, la condition de ce patient était plus liée à un défaut lié à l’absence de MTM1 qu’à l’absence de fonction de MTMR1 (Zanoteli et al., 2005).

2. MTMR3 et MTMR4

Les myotubularines MTMR3/FYVE-DSP1 et MTMR4/FYVE-DSP2 appartiennent au même sous-groupe des myotubularines enzymatiquement actives. En plus des domaines communs à toutes les myotubularines, ces deux PPIn 3-phosphatases possèdent un domaine coiled-coil et un domaine FYVE liant potentiellement le PtdIns3P. Elles sont également

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sensiblement plus grandes que la plupart des autres membres de la famille, à l’exception de MTMTR5 et MTMR13, avec 1198 acides aminés pour MTMR3 et 1195 acides aminés pour MTMR4.

MTMR3 déphosphoryle le PtdIns3P et le PtdIns(3,5)P2 in vitro et in vivo dans S.

cerevisiae (Walker et al., 2001a). L’expression hétérologue de MTMR3 dans la levure induit

par ailleurs un élargissement vacuolaire similaire aux mutants fab1Δ incapables de synthétiser le PtdIns(3,5)P2 (Walker et al., 2001a). De plus, MTMR3 a été décrite comme étant capable de déphosphoryler des protéines au niveau des résidus Thr/Ser et Tyr in vitro mais avec une efficacité environ 3 fois moindre en comparaison aux PTPs classiques (Zhao et al., 2000). EGFP-MTMR3 est distribuée dans le cytoplasme et dans une zone périnucléaire (Lorenzo et al., 2006; Zhao et al., 2000).

De manière surprenante, le domaine FYVE de MTMR3 est atypique dans la mesure où il ne lie aucun PPIn et qu’il n’est pas indispensable à l’activité enzymatique de la protéine (Lorenzo et al., 2005). En revanche, le domaine PH-GRAM de MTMR3 est indispensable à sa liaison avec les substrats et lie préférentiellement le PtdIns5P, un potentiel activateur allostérique des myotubularines (Schaletzky et al., 2003). La production de PtdIns5P à la membrane plasmique par l’expression ectopique de la phosphatase bactérienne IpgD induit la translocation de MTMR3 à la membrane plasmique. Cette relocalisation est dépendante du domaine PH-GRAM. Etonnamment, un mutant MTMR3^ΔPH-GRAM en combinaison avec une mutation dans le site actif est accumulé à l’appareil de Golgi. Les caractéristiques de

MTMR3 suggèrent donc que sa fonction est liée au PtdIns3P et à la production de PtdIns5P par les myotubularines. Sa fonction de PTP reste encore à préciser.

MTMR4 est très similaire à MTMR3 dans son organisation. Elle possède également un domaine FYVE. EGFP-MTMR4 colocalise aux endosomes avec EEA1 et Hrs, deux protéines à domaine FYVE liant spécifiquement le PtdIns3P (Lorenzo et al., 2006). Des travaux plus récents montrent que MTMR4 est localisée à l’interface entre les endosomes précoces et les endosomes de recyclage et régule le tri de cargos tels que la transferine (Tfn) dans les endosomes de recyclage. De plus, la surexpression de MTMR3 ou MTMR4 dans des cellules COS-1 (Naughtin et al.) ou dans des cellules HeLa (Lorenzo et al., 2005) réduit fortement le nombre d’endosomes positifs pour la sonde 2xFYVE liant le PtdIns3P suggérant que MTMR4 déphosphoryle ce PPIn in vitro (Naughtin et al., 2010; Zhao et al., 2001). MTMR4

serait pas conséquent impliquée dans la régulation du trafic endosomal en régulant les niveaux intracellulaires de PtdIns3P.

3. MTMR6, MTMR7 et MTMR8

Ces trois MTMRs constituent un sous-groupe des myotubularines au regard de leur similarité. MTMR6, MTMR7 et MTMR8 sont constituées de 621, 660 et 704 acides aminés respectivement. Elles possèdent les domaines retrouvés chez les myotubularines mais par contre elles sont dépourvues de site de liaison PDZ.

A l’instar de MTM1, MTMR6 déphosphoryle le PtdIns3P et le PtdIns(3,5)P2 (Schaletzky et al., 2003). Une mutation C366S dans la poche catalytique abolit complètement son activité enzymatique. La particularité de MTMR6 réside dans sa capacité à réguler négativement des canaux potassium activés par le calcium (K.Ca3.1) (Srivastava et al., 2006; Srivastava et al., 2005). En effet, les domaines coiled-coil de MTMR6 interagissent avec des canaux K.Ca3.1 et ainsi MTMR6 inhibe le flux de potassium régulé par ces canaux. Cette inhibition est dépendante de l’activité phosphatase de MTMR6 et uniquement celle de

MTMR6. En effet, aucune autre myotubularine ne compense l’absence de MTMR6

(Choudhury et al., 2006).

Concernant MTMR7 et MTMR8, mis à part qu’elles sont globalement similaires en organisation à MTMR6, peu de données sont disponibles dans la littérature. MTMR7 a été décrit comme étant essentiellement exprimé dans le cerveau. Elle est également la seule myotubularine à pouvoir déphosphoryler l’inositol phosphate soluble Ins(1,3)P2 en addition du PtdIns3P avec une préférence pour l’Ins(1,3)P2 (Mochizuki and Majerus, 2003). MTMR7 est associée aux membranes des endosomes tardifs dans des neuroblastomes de souris N1E-115 (Mochizuki and Majerus, 2003). MTMR7 aurait donc une fonction spécifique dans les

cellules du système nerveux central où elle interviendrait au niveau des endosomes tardifs.

En ce qui concerne MTMR8, sa fonction a principalement été étudiée chez le poisson-zèbre où elle joue un rôle dans le modelage des filaments d’actine, dans le développement du muscle et de l’architecture vasculaire (Mei et al., 2009; Mei et al.,

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2010). Les distributions de MTMR6, MTMR7 et MTMR8 en fusion avec l’EGFP dans les cellules HeLa sont représentées Figure 40.

4. Sbf1/MTMR5 et Sbf2/MTMR13

MTMR5 est une myotubularine inactive de 1876 acides aminés, ce qui fait d’elle la plus grande protéine de la famille avec MTMR13, une autre myotubularine inactive de 1849 résidus. Ces deux myotubularines se distinguent des autres membres non seulement par leurs tailles mais également par la présence d’un domaine DENN (Differentially Expressed in Neoplastic versus Normal cells) à l’extrémité N-terminal (Figure 27). Ce domaine est un module protéique commun, ancien et conservé. Jusqu’à très récemment, peu de choses étaient connues quant à sa fonction. De nouvelles études ont révélé que les domaines DENN peuvent interagir directement avec des petites GTPases de la famille Rab et que les domaines DENN fonctionnent enzymatiquement en tant que facteurs d’échange GDP/GTP (GEF) spécifiques des Rab. Ces résultats suggèrent que les protéines possédant un domaine DENN

pourraient être des régulateurs de la fonction des Rab-GTPases et offrent des perspectives quant à l’implication des protéines à domaines DENN dans les voies de trafic membranaire (Firestein and Cleary, 2001; Marat et al., 2011).

La surexpression de Sbf1/MTMR5 conduit à une inhibition de la fusion des myoblastes C2 en myotubes et à une transformation oncogénique dans des cellules NIH 3T3 (Cui et al., 1998). Il a par ailleurs été proposé que le domaine SET de MTMR5, impliqué dans des interactions protéine-protéine, joue un rôle critique dans la croissance et la différenciation cellulaire. De manière intéressante, Sbf1/MTMR5 est une myotubularine catalytiquement

inactive et la surexpression d’un mutant actif Sbf1HCS bloque la différenciation des myoblastes. Ces données ont conduit à l’hypothèse de l’existence d’ « anti-phosphatases », dont le mode d’action consiste en une compétition avec les phosphatases actives (Cui et al., 1998; Hunter, 1998). Ce modèle sera discuté dans la suite du manuscrit.

De plus, des souris MTMR5-KO présentent des défauts dans la spermatogenèse mais ne présentent aucun signe de neuropathie (Firestein et al., 2002).

MTMR5 et MTMR13, en plus d’un domaine PH-GRAM, sont pourvues d’un domaine PH additionnel à l’extrémité C-terminale. De manière très intéressante, le domaine PH-GRAM de Sbf2/MTMR13 a été décrit comme liant préférentiellement le PtdIns(3,4,5)P3

(Berger et al., 2006). Cette particularité pourrait influencer la localisation de ces deux myotubularines, notamment lorsque les taux de PtdIns(3,4,5)P3 augmentent en réponse à une stimulation.

MTMR13, également inactive, a été identifiée comme étant responsable d’une forme du syndrome de Charcot Marie Tooth, la CMT4B2 très proche de celle provoquée par des mutations dans MTMR2 (Azzedine et al., 2003; Robinson and Dixon, 2005; Senderek et al., 2003). Il a été proposé que les myotubularines inactives pouvaient se fixer aux mêmes substrats que les myotubularines actives et de cette manière protéger les PPIn de la déphosphorylation. Cependant le fait que deux formes de syndrome CMT sont causées par une perte de fonction de myotubularines soit actives soit inactives rend l’hypothèse des « anti-phosphatases » peu probable (Hunter, 1998).

5. MTMR9

MTMR9 est la plus petite des myotubularines avec une séquence peptidique de 549 acides aminés. Elle a été initialement identifiée par spectrométrie de masse comme étant un partenaire de MTMR7 (Mochizuki and Majerus, 2003). Des résultats récents suggèrent que

des variations génétiques dans le gène MTMR9, plus particulièrement des mutations faux-sens, pourraient être un facteur de prédisposition à l’obésité et à l’hypertension via la régulation de neuropeptides hypothalamiques. En effet, le transcrit ainsi que la protéine

MTMR9 ont été détectés dans l’aire latérale hypothalamique et dans le noyau arqué de souris. L’expression de MTMR9 est augmentée lors d’un jeûne et diminue lorsque l’animal est nourri d’aliments gras (Yanagiya et al., 2007).

6. MTMR10, MTMR11

Très peu de données sont disponibles concernant la fonction putative de ces deux myotubularines inactives. MTMR10 présente la particularité de ne pas avoir le motif coiled-coil, que toutes les autres myotubularines possèdent. De son côté, MTMR11 est le seul membre des myotubularines pour lequel aucune interaction avec une autre myotubularine n’a été identifiée.