Régulation de l’épissage alternatif

B.3.1 Régulation en fonction du stade de développement

(a) Quels sont les tissus d’insecte considérés ?

Dés 1987, l’équipe de Salkoff a proposé que les variants DmNa_v exprimés au cours du développement sont différents (Salkoff et coll., 1987). Depuis des études plus complètes ont été réalisées pour caractériser l’épissage alternatif des gènes homologues à

DmNa_v au cours du développement d’insectes holométaboles tels que D. melanogaster, D.

virilis, M. domestica et B. mori et d’insectes hémimétaboles comme B. germanica (Thackeray

et coll., 1994, Thackeray et coll., 1995, Lee et coll., 2002, Song et coll., 2004, Lin et coll., 2009, Shao et coll., 2009b). Il est important de noter qu’en fonction des stades de développement considérés les ARN totaux sont prélevés à partir de l’insecte entier ou de segments isolés (tête, thorax et abdomen) (Tableau 7). Afin d’avoir une vue d’ensemble de la régulation de l’épissage alternatif au cours du développement des insectes, je vais discuter ci-dessous des points communs qui ressortent de ces études.

Tableau 7 : Tissus prélevés pour extraire les ARN totaux lors des études s’intéressant aux profils d’expression des variants codant des canaux Nav au cours du développement des insectes.

Œuf Larve Pupe Nymphe Références

Type de

métamorphose Espèce ^Tête

Thorax et

abdomen ^Entier

Drosophila melanogaster Loughney et coll., 1989

Drosophila melanogaster Tackeray et coll., 1994

Drosophila melanogaster Olson et coll., 2008

Drosophila melanogaster Lin et coll., 2009

Drosophila virilis Tackeray et coll., 1995

Musca domestica Lee et coll., 2002

Bombyx mori Shao et coll., 2009

Hémimétabole Blattella germanica ^{Tan et coll., 2002 et Song} _{et coll., 2004} Entier

Adulte

Holométabole

(b) Modulation de l’expression de sous-unités α incomplètes

Chez B. mori la proportion de transcrits codant des sous-unités BmNa_v incomplètes est maximale lors des derniers stades larvaires (24% des transcrits analysés contre 0,5% à 5% des transcrits pour les autres stades) (Shao et coll., 2009b). Ces protéines sont incomplètes car aucun des exons mutuellement exclusifs C/D ou G1/G2 ne sont exprimés. L’hypothèse proposée par les auteurs est que l’expression de variants incomplets pendant cette période du développement régule négativement le nombre de canaux Na_v fonctionnels avant la métamorphose (Shao et coll., 2009b). Dans la lignée de ces observations, il a été montré que les transcrits codant des protéines non fonctionnelles sont au contraire très rares à l’état adulte de B. germanica (Ex : 5 % des transcrits analysés) (Song et coll., 2004). Par conséquent, il semblerait que le profil d’expression des variants incomplets soit associé à une régulation de l’expression des sous-unités Na_v.

(c) Modulation de l’expression des exons alternatifs de la boucle L1

Les exons optionnels A, I et B codant une fraction de la boucle intracellulaire L1 sont relativement bien exprimés tout au long du développement. Chez les drosophiles (Tableau 7), ces trois exons sont exprimés dans des proportions équivalentes entre les stades larvaires et adultes (A : ~50%, I : ~80% B : ~70% des transcrits analysés) (Thackeray et coll., 1994, Thackeray et coll., 1995, Olson et coll., 2008, Lin et coll., 2009). Chez B. mori,

(d) Modulation de l’expression des exons alternatifs de la boucle L2

Chez D. melanogaster, D. virilis et M. domestica l’expression de l’exon F est supérieure pendant le stade larvaire comparé au stade adulte (90% versus 10% des transcrits analysés respectivement) (Thackeray et coll., 1994, Thackeray et coll., 1995, Lee et coll., 2002). Au contraire, chez la blatte allemande adulte, 98,5% des transcrits analysés codent l’exon F (Song et coll., 2004). Cependant, cette étude ne précise pas l’évolution de l’expression de cet exon au cours du stade larvaire. Globalement, ces résultats indiquent que le niveau d’expression de l’exon F est variable entre les différents ordres d’insecte au cours du développement. Conjointement, la proportion de transcrits analysés codant l’exon E est plus élevée à l’état adulte qu’à l’état larvaire chez les trois espèces de diptères citées précédemment (20% contre 5%) (Thackeray et coll., 1994, Thackeray et coll., 1995, Lee et coll., 2002).

(e) Modulation de l’expression des exons mutuellement exclusifs

Il est intéressant de noter que l’exon D est majoritairement exprimés chez D.

melanogaster, D. virilis et M. domestica quelque soit le stade de développement (de 65 à

100% des clones analysés) (Thackeray et coll., 1994, Thackeray et coll., 1995, Lee et coll., 2002, Olson et coll., 2008, Lin et coll., 2009). A l’opposé, tous les transcrits analysés codent l’exon C chez la blatte allemande à l’état adulte (Song et coll., 2004). En ce qui concerne les autres exons mutuellement exclusifs, l’exon G1 est presque exclusivement exprimé chez B.

mori, B. germanica et D. melanogaster tout au long du développement des individus (> 90%

des transcrits analysés) (Song et coll., 2004, Olson et coll., 2008, Lin et coll., 2009, Shao et coll., 2009b). Au contraire, chez M. domestica c’est l’exon G2 qui est principalement exprimé quelque soit le stade de développement (Lee et coll., 2002). Cette analyse met en évidence que la distribution des exons mutuellement exclusifs évoluent peu entre les stades de développement des insectes. Toutefois il semblerait que la sélection des sites d’épissage divergent entre ces mêmes espèces d’insecte.

(f) Fréquence d’expression des isoformes au cours du développement

Jusqu’à ce niveau, nous avons discuté de l’expression des exons alternatifs au cours du développement en les considérant indépendamment. Mais qu’en est-il de l’évolution des combinaisons d’exons ou variants au cours du développement ? Chez D.

importante (27 et 29 variants identifiés respectivement) (Olson et coll., 2008, Lin et coll., 2009) (Tableau 8). Mais rappelons que dans ces études les ARN sont purifiés à partir de l’insecte entier, augmentant potentiellement la diversité des transcrits analysés (Tableau 8). Toutefois les variants majoritaires représentent 20% des clones analysés aussi bien au stade larvaire qu’au stade adulte. Seuls l’expression des exons alternatifs j et f varient entre ces deux variants majoritaires (Tableau 8). La fréquence d’expression des autres variants est par ailleurs beaucoup plus faible (< 5% des clones analysés). Chez B. germanica à l’état adulte, 55% des transcrits analysés sont identiques, soulignant davantage l’expression dominante d’un seul variant, et ce au niveau de l’insecte entier. Par conséquent, malgré une diversité moléculaire abondante l’expression d’un variant est favorisée chez ces deux espèces. Existent-ils donc des facteurs déterminant l’expression d’un variant plutôt qu’un autre ?

Tableau 8 : Comparaison des combinaisons d’exons dans les variants majoritaires des sous-unités α de canaux Nav exprimés chez Drosophila melanogaster et Blattella germanica au cours du développement.

Drosophila melanogaster Blattella germanica Références Variant majoritaire j- k+ i+ a+ b+ d e- f+ h- l

-% variant majoritaire 20% (10/50)

Nombre de variants total 27

-Nb de variants > 5% 5

-Variant majoritaire j+ k+ i+ a+ b+ d e- f- h- l J+ K+ I- A+ B- C E- F+ G1

% variant majoritaire 20% (13/64) 55% (38/69)

Nombre de variants total 29 20

Nb de variants > 5% 7 1 Lin et coll., 2009 Olson et coll., 2008 et Song et coll., 2004 Embryon Adulte

a/b : Nombre de clones/nombre de clones total, - pas de données

En 1994, l’équipe de Thackeray a modélisé la fréquence d’apparition des variants selon une loi d’indépendance. Il a été proposé que les exons alternatifs ne sont pas épissés de manière indépendante. En d’autre terme l’expression d’un exon alternatif est régulée par l’expression d’un autre exon alternatif. Mais ce modèle n’a jamais été validé expérimentalement. D’autant plus que récemment Lin et coll. ont montré qu’il n’y a pas de corrélation significative entre l’expression des exons alternatifs les uns avec les autres (Lin et coll., 2009).

B.3.2 Distribution tissulaire des variants

La distribution tissulaire des exons alternatifs a été beaucoup moins étudiée. En effet, la difficulté réside au niveau de la préparation des tissus à isoler chez les insectes de petites tailles. Toutefois, il a été montré par RT-PCR sur différents tissus de B. germanica que les variants exprimant l’homologue de l’exon k, soit G1 chez BgNav1, sont

abondamment exprimés dans la chaine nerveuse et les muscles (Tan et coll., 2002a). Chez les vertébrés, davantage d’études se sont intéressées à la distribution tissulaire des variants de canaux Na_v (ex : cerveau, muscle, cœur, colon, prostate, aorte…) (Schaller et coll., 1992, Raymond et coll., 2004, Blechschmidt et coll., 2008).

En conclusion, au regard de cette analyse, nous pouvons souligner que la diversité moléculaire des sous-unités α identifiées est très inférieure à la diversité théorique. En effet, chez D. melanogaster 2304 isoformes de sous-unités α peuvent être théoriquement exprimées à l’état adulte. Or nous venons de mentionner que 29 variants ont été analysés au stade adulte (Tableau 8) (Olson et coll., 2008). Par conséquent, l’hypothèse d’une régulation de l’épissage alternatif restreignant l’expression d’une multitude de variants DmNav est tout à fait louable. Mais alors quelles sont les données de la littérature actuelle discutant de cette suggestion ?