4 Protéines de la touffe ciliaire
4.4 Protéines Usher2 et protéines associées
4.4.1 Usherine (USH2A, RP39)
L’Usherine est une très grande protéine membranaire, contenant une région extracellulaire de 5000 résidus, un segment transmembranaire et une région cytoplasmique de 140 acides aminés. Sa partie extracellulaire est composée de 13 domaines associés aux laminines et de 36 domaines Fibronectines de type-3, des domaines associés aux interactions inter-cellule et cellule/matrice. La partie cytoplasmique est à priori non structurée et possède un PBM de type 1 à son C-terminus (-DTHL).
Les mutations du gène associé à l’Usherine sont responsables de la majorité des cas
Usher 201, cependant sa fonction reste élusive. L’Usherine se localise à la base des stéréocils
dans les premiers jours postnataux chez la souris, correspondant à la période de formation des liens basaux 202. Elle est aussi exprimée dans le kinocil pendant le développement 203. Les K.O variés des protéines formant le complexe basal confirment l’implication de l’Usherine dans ces liens 33.
4.4.2 Vlgr1 (USH2C)
Vlgr1 est une très grande protéine G, avec une partie extracellulaire composée de 5880 acides aminés, sept segments transmembranaires et une région C-terminale cytoplasmique de
150 résidus 204. Sa région extracellulaire contient 35 domaines de liaison au calcium Calx-ß et
6 domaines répétés EAR, impliqués dans les interactions protéine-protéine et associés à l’épilepsie. La région cytoplasmique n’est à priori pas structurée, mis à part une hélice hydrophobe potentielle. Vlgr1 se finit par un PBM identique à celui de l’Usherine (-DTHL).
Vlgr1 est exprimée dans de nombreux tissus et tout particulièrement dans le cerveau. Son K.O augmente drastiquement l’apparition de crise d’épilepsie induite par le son chez la souris, soulignant un rôle probable dans le développement des neurones inhibiteurs 205. Il
induit aussi une malformation des touffes ciliaires des CCE qui perdent leur forme en “V” 203.
Tout comme l’Usherine, Vlgr1 a été identifiée à la base des stéréocils en développement et est
impliquée dans les liens basaux 206. Sa partie extracellulaire n’a pas de ligand connu et son
implication dans un éventuel chemin de transduction associé aux protéines G n’est pas déterminée 207.
4.4.3 PDZD7 (USH modifier ; DFNB à attribuer)
PDZD7 est une protéine d’échafaudage de 1000 résidus, paralogue à l’Harmonine et à la Whirline, mais moins étudiée que celles-ci. La partie N-terminale contient deux premiers domaines PDZ proches dans la séquence. Le centre de la protéine est principalement constitué de deux grandes régions non-structurées entourant un domaine HHD isolé. Enfin, un troisième domaine PDZ est localisé proche du C-terminal de la protéine, qui ne contient pas de PBM. Deux isoformes N-terminales courtes de la protéine sont décrites : elles tronquent toutes deux la protéine dans la région non-structurée séparant le PDZ2 et le HHD et ne contiennent donc que les deux PDZ N-terminaux.
PDZD7 a été décrite à l’origine comme un “modificateur” du syndrome Usher2 208. Dans une famille atteinte du syndrome USH2 dû à une mutation de l’Usherine, les membres porteurs d’une mutation additionnelle sur le gène associé à PDZD7 ont des symptômes aggravés comparés aux membres non-porteurs. Récemment, une mutation créant une troncature de PDZD7 après le domaine HHD a été identifiée comme cause d’une perte non-syndromique récessive d’audition (DFNB), un numéro n’a cependant toujours pas été attribué
au locus 209. PDZD7 localise principalement, voir uniquement, au niveau des liens basaux, où
la présence de son isoforme longue est nécessaire à la localisation des autres composantes du
complexe 177
. Le K.O de PDZD7 induit une perte d’audition chez les souris, notamment en
perturbant la morphologies des touffes ciliaires des CCE 210
.
4.4.4 Myosine 15a (DFNB3)
La Myosine-15a est une myosine non-conventionnelle de 3500 résidus similaire à la Myosine-7a, faisant partie du groupe des MyTH4-FERM. Elle a la particularité d’avoir une région majoritairement non structurée de 1200 résidus en N-terminal de son domaine moteur. Ce dernier est suivi de seulement deux répétitions IQ, lui donnant un bras levier plus court que la Myosine-7a. La partie C-terminale de la protéine est composée de tandems MyTh4/FERM séparés par un domaine SH3, comme pour la Myosine-7a. Le dernier domaine FERM est à l’extrémité C-terminale de la protéine, et se termine par un PBM de type 1 (-ITLL).
Pendant le développement et au stade mature, la Myosine-15a est spécifiquement localisée au sommet de la grande rangée de stéréocils des touffes ciliaires. A cette localisation, la Myosine-15a est impliquée dans un complexe protéique comprenant entre
autres la Whirline et Eps8. Ce complexe est essentiel à l’élongation des stéréocils pendant le
développement et à leur maintien en longueur au stade mature 211.
Comme la Myosine-7, la Myosine-15a ne contient pas de domaine de dimérisation, mais se déplace le long de l’actine dans sa forme dimérique, induite par une interaction spécifique avec son cargo 212
. La grande région en amont du domaine moteur n’a pas de fonction connue, cependant elle est indispensable à une fonction normale des cellules ciliées 213
.
4.4.5 Whirline (USH2D, DFNB31)
La Whirline est une protéine cytoplasmique d’échafaudage paralogue à l’Harmonine et à PDZD7. La moitié N-terminale de la Whirline contient deux domaines HHD entourant les deux premiers domaines PDZ. S’ensuit une grande région riche en proline, allant jusqu’au troisième domaine PDZ qui est suivi par un PBM de type 2 en son C-terminal (-NVML).
La Whirline est exprimée en trois isoformes principales: la forme longue exprimée dans les liens basaux et les photorécepteurs. Une forme courte N-terminale contenant les deux domaines HHD et les deux premiers domaines PDZ est exprimée uniquement dans les photorécepteurs. Une forme courte C-terminale inclut le second HHD, la région riche en Proline, le domaine PDZ3 et le PBM C-terminal. La littérature portant sur la Whirline sera discutée en détails dans le chapitre suivant.
4.4.6 Liens basaux
Les liens basaux sont créés de façon transitoire pendant le développement des touffes ciliaires de mammifères. Dans toutes les autres espèces, les liens basaux sont présents au
stade mature. Ces liens sont impliqués dans la morphologie des touffes ciliaires 33. Les trois
protéines Usher2 et PDZD7 forment un complexe au niveau des liens. Les deux protéines membranaires Vlgr1 et Usherine sont de bons candidats pour composer ces liens. La protéine Vlgr1 est largement plus abondante que l’Usherine dans la région basale et son K.O empêche la localisation des trois autres protéines du complexe dans la région basale. Vlgr1 est donc
actuellement le meilleur candidat pour la composition des liens basaux 33,203.
La Whirline et PDZD7 sont toutes deux capables d’interagir avec les PBM identiques
des deux protéines membranaires (Figure 21) 214. Les interactions entre ces protéines formant
Il apparaît de plus en plus évident que les liens basaux sont localisés et maintenus à
leur position par la Myosine-7a 177,179,203. La myosine-7a interagit avec l’ensemble des
protéines Usher2.
Figure 31: Organisation du complexe des liens basaux. A Interdépendance de localisation entre protéines du complexe des liens basaux. Les lignes pleines indiquent une dépendance complète, les lignes pointillées indiquent une dépendance partielle. B Interactions identifiées (flèches pleines) ou hypothétiques (flèches en pointillé) entre protéines du complexe des liens basaux. C et D Distribution des protéines du complexe des liens basaux après K.O de l’une d’entre elles, chez les CCI et les CCE, les conséquences sur la morphologie des touffes ciliaires sont indiquées. Figure adaptée de Zou et al.33