Le nucléoplasme et l'export nucléaire

Suite au clivage au site A2/2 dans l’ITS1, le précurseur de la petite sous-unité

ribosomique est plus rapidement exporté dans le cytoplasme que celui de la grande sous-unité. En effet, le temps de résidence de la particule pré-40S dans le nucléoplasme est plus court que celui la particule pré-60S (Gleizes et al., 2001). Dans le nucléoplasme, certains co-facteurs de maturation vont s’associer à la particule pré-40S. C'est le cas de Tsr1 et Ltv1, qui sont impliqués dans les étapes de maturation cytoplasmique et l'export des pré-40S (Gelperin et

al., 2001 ; Seisser et al., 2006). L'ensemble de ces données a été confirmé par une étude

récente, qui montre que chez la levure, l'association des co-facteurs nucléoplasmiques et l’export de la pré-40S se ferait de façon concomitante et nécessiteraient l’intervention de Rrp12 et l’exportine Crm1 (Morrigi et al., 2014). Chez la levure, le complexe formé par les nucléoporines Nup82-Nup159-Nsp1 (complexe Nup82) est spécifiquement requis pour l’export des particules pré-ribosomiques (Gleizes et al., 2001). Chez la levure en phase exponentielle de croissance, environ 20 particules pré-ribosomiques sont exportées par minute et par pore (Warner, 1999).

57 II.1- Export des particules pré-40S dans le cytoplasme

II.1.1- Fonction de l'exportine Crm1

L'exportine Crm1 est nécessaire pour l'export des précurseurs des deux sous-unités ribosomiques chez tous les eucaryotes (Thomas and Kutay, 2003).

Le transport Crm1-dépendant requiert l’implication de Ran et de protéines adaptatrices pour fonctionner (cf A.II.1). Chez la levure, les protéines partenaires de Ran/Gsp1 (Rna1/RanGAP, Prp20/RanGEF, Yrb1) sont requises pour l'export de précurseurs des deux sous-unités (Hurt et al., 1999). Ceci est aussi vrai chez les eucaryotes supérieurs. En effet, dans les cellules de hamster, la déplétion de RCC1, l'orthologue de la protéine de levure Prp20, induit un défaut de transport du pré-ARNr des particules pré-60S et pré-40S (Cheng et

al., 1995).

La protéine Nmd3 a été identifiée comme un adaptateur de l'exportine Crm1 permettant l'export des particules pré-60S (Gadal et al., 2001). Le site de fixation de Crm1 sur le précurseur de la petite sous-unité n'est pas clairement défini à ce jour. Cependant trois protéines pourraient jouer ce rôle. Il s'agit de Dim2, Rio2 et Ltv1, qui possèdent toutes une séquence NES potentielle (Figure 13). La protéine Dim2 semble requise pour le transport des précurseurs de la petite sous-unité. En effet, sa déplétion affecte fortement l'export des particules pré-40S (Vanrobays et al., 2008). Les données obtenues concernant Rio2 s'opposent. Des défauts d'export de la particule pré-40S sont observables chez un mutant thermosensible de Rio2 (Schäfer et al., 2003). Cependant une autre étude montre que cette protéine n'est pas nécessaire pour l'export des pré-40S, mais qu'elle est requise pour la maturation du pré-ARNr 20S : lorsqu'elle est absente, on observe une accumulation du pré- ARNr 20S dans le cytoplasme (Vanrobays et al., 2003). Dans des mutants n'exprimant pas le co-facteur de maturation Ltv1, le taux d'export des précurseurs de la petite sous-unité est réduit (Seiser et al., 2006). Cependant, Ltv1 est une protéine non essentielle et son absence n'affecte qu’en partie le transport des pré-40S. Cette protéine pourrait donc jouer le rôle d'un des adaptateurs (Merwin et al., 2014).

L'ensemble de ces données suggère qu'il y a plusieurs adaptateurs de Crm1 impliqués dans l'export de la particule pré-40S. Ainsi, la déplétion individuelle de chacune de ces protéines ne bloque pas totalement le transport des particules pré-40S. Cependant, on ne peut pas exclure que ces trois protéines jouent un rôle de contrôle qualité. Elles pourraient par

58 exemple empêcher les particules pré-40S dont la maturation est incomplète dans le noyau de passer dans le cytoplasme, ou être responsable du recyclage d’un co-facteur nécessaire à l’export de la particule pré-40S.

Chez l'Homme, le co-facteur de maturation RIO2 contribue à l'export CRM1- dépendant des particules pré-40S. En effet, lorsque cette protéine est absente ou que son potentiel site de fixation avec CRM1 est muté, on note une accumulation nucléaire des précurseurs de la petite sous-unité et une diminution de la vitesse du transport de ce complexe. Cependant, RIO2 n'est pas strictement requise pour le passage des pré-40S à travers le CPN. Il y aurait donc, comme chez la levure, plusieurs adaptateurs redondants impliqués dans l'export CRM1-dépendant de la particule pré-40S. Le potentiel rôle de LTV1 et DIM2 dans le transport des précurseurs de la petite sous-unité humaine reste à élucider (Figure 13) (Zemp et al., 2009).

II.1.2- Autres facteurs d'export nucléaire

De même que Crm1 nécessite l’action du système RanGTP, des données in vitro montrent que Rrp12 peut interagir avec les motifs répétés FG des nucléoporines et la GTPase Gsp1/Ran chez la levure (Oeffinger et al., 2004). Rrp12 faciliterait l’export des deux sous- unités ribosomiques, en s'associant aux nucléoporines et à Gsp1 (Oeffinger et al., 2004). Rrp12 intervient de manière coordonnée dans l'export nucléaire de la petite sous-unité et la maturation de la particule 90S (Moriggi et al., 2014). Chez l’Homme, une étude montre que

RRP12 est co-exporté avec la particule pré-40S dans le cytoplasme, où il serait par la suite recyclé. Les auteurs suggèrent que ce co-facteur pourrait avoir une fonction dans l’export comme décrit chez la levure (Wyler et al., 2011). Mais son rôle dans le transport des particules pré-40S humaines reste élucider.

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Figure 13: Machinerie d’export des particules pré-40S.

(a) chez la levure et (b) chez l’Homme.

D'autres facteurs entrent en jeu dans l'export des pré-ribosomes. L’héterodimère Mex67-Mtr2 a d'abord été décrit pour son implication dans l’export des ARNm et des particules pré-60S (Yao et al., 2007). La surexpression de Mex67-Mtr2 permet de complémenter l’absence de Nmd3 et de rétablir l’export des particules pré-60S (Yao et al., 2007). Une étude récente a mis en évidence que le complexe Mex67-Mtr2 est aussi impliqué dans le transport de la particule pré-40S selon le même mode d'action utilisé pour la particule pré-60S (Faza et al., 2012).

II.1.3- Rôle des Rps dans l’export

Chez la levure, une étude montre qu’en absence de Rps15, les particules pré-40S sont retenues dans le noyau. Ainsi, Rps15 serait directement impliquée dans l’export de la particule pré-40S et pas de façon directe dans la maturation des pré-ARNr (Léger-Silvestre et

al., 2004). L’absence des protéines Rps2, Rps3, Rps0 résulte aussi en un défaut de l’export

des particules pré-40S (Ferreira-Cerca et al., 2005). Une hypothèse serait que lorsque ces RP sont absentes, la particule pré-40S se retrouve bloquée à un stade de maturation et ne peut s’associer aux protéines adaptatrices. L’export de ces particules est alors inhibé de façon indirecte. Chez l'Homme, le rôle central de RPS15 dans l'acquisition de la compétence pour

60 l'export nucléaire a également été montré (Rouquette et al., 2005). La protéine RPS17 semble aussi être requis dans ce processus (O'Donohue et al., 2010).