Maturation du pre-miARN par Dicer

Après l'export des précurseurs de microARNs dans le cytoplasme, ils seront pris en charge par la protéine Dicer qui est responsable de la deuxième étape de clivage. La protéine Dicer joue un rôle majeur dans la biogenèse des courts ARNs non codants chez les eucaryotes. Alors que chez C.

elegans et les mammifères, il n'existe qu'une seule copie de Dicer, certaines espèces telles que D. melanogaster possèdent deux gènes codants pour Dicer. Ces deux protéines ont des fonctions

différentes ; Dcr-1 est responsable de la production des microARNs alors que Dcr-2 est requise pour la production des siARNs (Lee et al., 2004b).

Avant d'être caractérisée dans la voie des microARNs, Dicer avait préalablement été identifiée comme l'enzyme responsable de générer les molécules d'ARN de 22 nucléotides à partir d'un long ARN double brin dans la voie de l'ARN interférence (ARNi) (Bernstein et al., 2001). Étant donné que les molécules d'ARN produites dans la voie du ARNi sont similaires aux microARNs, plusieurs groupes ont ensuite confirmé l'implication de Dicer dans la production des microARNs (Grishok et al., 2001; Hutvagner et al., 2001; Ketting et al., 2001).

Tout comme Drosha, Dicer est une RNase de type III, mais principalement cytoplasmique d'environ 200 kDa. Cette protéine est formée en N-terminale d'un domaine hélicase de type DExH/D, suivi d'un domaine DUF283, dont le rôle exact est pour l'instant inconnu. Dicer possède deux domaines RIIID, un domaine PAZ (Piwi-Ago-Zwille), un domaine ATPase et un domaine dsRBD en C-terminale (Figure 4). Tout comme Drosha, les deux domaines RIIID de Dicer forment un dimère intra molécule pour former le centre catalytique (Zhang et al., 2004). Le domaine PAZ est responsable de la liaison des extrémités du pre-miARN (Macrae et al., 2007; Zhang et al., 2004). Le domaine hélicase adopte une conformation similaire a l'hélicase de type RIG-1 et reconnaît la boucle de terminaison des précurseurs pour favoriser le recrutement spécifique des pre-miARNs (Tsutsumi et al., 2011). Le domaine hélicase permet de lier les régions simples brins présentent dans la boucle de terminaison et cette liaison est importante pour que Dicer adopte une conformation optimale pour la production de microARNs de taille adéquate (Tsutsumi et al., 2011). Des analyses cristallographiques ont révélé

que Dicer adopte une forme de L, avec le domaine PAZ formant la ''tête'' et les domaines catalytiques RIIID et le domaine hélicase formant respectivement le corps et la base de la structure tridimensionnelle de Dicer (Lau et al., 2012; Taylor et al., 2013) (Figure 4). La région entre le domaine PAZ et les domaines RIIID est fortement chargée positivement, ce qui facilite son interaction avec l'ARN et forme la règle moléculaire pour déterminer la longueur du court ARN produit (Wang et al., 2009). Une structure secondaire, en forme de boucle dans le premier domaine catalytique, est également importante pour déterminer la longueur des ARNs générés. Cette boucle permet de positionner correctement le domaine catalytique au site de clivage (Macrae et al., 2007; Taylor et al., 2013) (Figure 4).

Figure 4 : Structure de Dicer

Dicer est formé, en N-terminale, d'un domaine hélicase de type DExH/D (Rouge/Orange/Mauve), suivi d'un domaine DUF283 (Jaune). Dicer possède deux domaines RIIID (Orange), un domaine PAZ (PIWI-AGO- ZWILLE),(Rose) un domaine ATPase et un domaine dsRBD (Bleu). En C-terminale, Dicer adopte une forme de L, le domaine PAZ formant la ''tête'', les domaines catalytiques RIIID formant le corps et finalement le domaine hélicase formant la base (Lau et al., 2012). Figure modifiée de : (Lau et al., 2012).

La spécificité de Dicer, pour les molécules de pre-miARNs, provient de la présence des deux nucléotides flottants en 3' du précurseur et de sa boucle de terminaison. Le domaine PAZ possède deux poches d'interaction pour les extrémités 3' et 5' et son arrangement tridimensionnel fait en sorte que les deux sites peuvent être occupés en même temps, lorsque l'ARN possède deux nucléotides flottants en 3'. La liaison simultanée du phosphate en 5' du pre-miARN et des deux nucléotides flottants en 3', représente la structure optimale de Dicer (Park et al., 2011; Tian et al., 2014) (Figure 5).

La taille des produits générés par Dicer varie entre 21-25 nucléotides, selon l'espèce. Le clivage par la protéine Dicer doit être finement régulé, pour générer une seule espèce de microARNs. La production d'intermédiaires fera en sorte de générer des microARNs de séquences aléatoires, ce qui pourrait engendrer une régulation aberrante. La cellule a donc développé plusieurs règles moléculaires, permettant à Dicer de cliver au bon endroit. La règle générale qui dicte le site de clivage, est la distance avec l'extrémité 3'. Dicer mesure la distance à partir de l'extrémité 3' jusqu'à la région simple brin de la boucle terminale (Macrae et al., 2007; Tsutsumi et al., 2011). Chez les mammifères et la Drosophile, il existe également une règle de mesure à partir de l'extrémité 5'. Cette règle est utilisée pour certains pre-miARNs, dont l'extrémité 5' est thermodynamiquement instable. Le phosphate en position 5' est alors essentiel pour mesurer la distance avec le site de clivage (Park et al., 2011). Finalement, le tiers des pre-miARNs humains utilisent également une boucle formée par un mésappariement dans la tige du précurseur, pour mesurer efficacement le clivage. Dans ces transcrits, Dicer clive à une distance de deux nucléotides de ce mésappariement (Gu et al., 2012). La liaison des pre-miARNs sur Dicer entraîne un changement de confirmation de la protéine. Dicer adopte alors une confirmation plus ouverte, qui augmente l'activité de clivage (Taylor et al., 2013). De façon générale, Dicer clive à a base de la boucle de terminaison des pre-miARNs (Figure 5).

Après le clivage par Dicer, les microARNs sont alors pris en charge, par une protéine Argonaute pour former le complexe effecteur, appelé miRISC pour miRNA-Induced Silencing Complex. Tout comme Drosha, Dicer interagit avec des protéines possédant des domaines de liaison aux molécules d'ARNs doubles brins. L'interaction entre Dicer et ces protéines, par son domaine hélicase, permet de réguler l'efficacité et la précision du clivage de Dicer (Fukunaga et al., 2012; Kok et al., 2007; Wang et al., 2009). Le rôle joué par ces protéines sera discuté plus en détail dans la section 2 de l'introduction.