Régulation de Lis1 88

L’expression   ou   l’activité   de   Lis1   est   hautement   régulée   dans   les   cellules.   Comme   longuement  discutée  dans  ce  chapitre,  l’expression  excessive  ou  la  perte  d’expression  de   Lis1   sont   associées   à   des   troubles   physiologiques   graves.   La   régulation   d’expression   ou   d’activité   des   protéines   peut   se   faire   à   plusieurs   niveaux,   qu’elle   soit   par   leur   localisation   cellulaire,  par  leur  expression  ou  même  par  des  modifications  post-­traductionnelles.  

1.   Régulation  d’expression  génique  

Les   facteurs   de   transcription   régulant   l’expression   de   Lis1   ne   sont   pas   connus,   bien   que   l’expression  de  ce  gène  soit  fortement  régulée.  En  effet,  l’expression  de  Lis1  est  différente   selon  les  stades  de  développement,  après  la  naissance  mais  aussi  entre  les  différents  types   cellulaires  et  tissus  (404).    

2.   Régulation  post-­transcriptionnelle  

MAGOH  entre  en  jeu  dans  le  complexe  de  traduction  des  ARNm  en  protéines.  Dans  le  cas   de  délétion  hétérozygote  de  magoh,  le  niveau  de  transcrit  de  Lis1  est  identique  au  contrôle   alors   que   la   proportion   de   protéines   est   diminuée.   Les   souris   hétérozygotes   pour   magoh   présentent  un  phénotype  comparable  à  celui  observé  dans  le  cas  de  souris  hétérozygotes  

pour  Lis1  (454).  L’expression  de  l’ARNm  provenant  du  gène  pafah1b1  en  protéine  pourrait   aussi  être  régulée  par  des  petits  ARN.  Dans  la  lignée  cellulaire  PC12,  le  petit  ARN  miR-­139-­ 5p  conduit  à  la  diminution  d’expression  de  Lis1.  Ce  petit  ARN  régule  le  développement  neural   chez  le  rat.  Dans  les  lignées  cellulaires  PC12  et  HCN-­2,  l’absence  de  Lis1  et  de  miR-­139-­5p   entraine  une  faible  migration  des  cellules.  L’expression  de  Lis1  conduit  à  une  augmentation   considérable   de   la   migration   qui   est   diminuée   drastiquement   en   présence   de   miR-­139-­5p   (455).       3.   Modifications  post-­traductionnelles     3.1.   Phosphorylation      

Des  expériences  anciennes  suggèrent  que  Lis1  peut  être  phosphorylée  sur  une  sérine.  Des   tests  de  phosphorylation  in  vitro  en  présence  de  différentes  kinases  révèlent  que  Lis1  peut   être  phosphorylée  par  la  kinase  CKII  (456).  De  plus,  Lis1  est  phosphorylée  après  traitement   des   neurones   à   la   D-­sérine,   un   agoniste   capable   de   stimuler   les   neurones.   La   phosphorylation  de  Lis1  pourrait  réguler  la  localisation  de  Lis1  au  sein  de  la  cellule  de  façon   CLIP170  dépendante  (394).  Le  rôle  précis  de  cette  phosphorylation  n’est   pour  le  moment   pas   connu.   Cependant,   la   phosphorylation   des   partenaires   de   Lis1   peut   réguler   les   interactions.   En   effet,   la  phosphorylation   de   Nde1   et   NdeL1   sur  leur   thréonine  T131  _{et   T}132  

respectivement   par   PKA   conduit   à   la   perte   de   l’interaction   entre   Lis1   et   Nde1   ou   NdeL1.   L’activité  de  PKA  est  modulée  par  le  complexe  PDE4/DISC  suite  à  une  élévation  du  niveau   d’AMPc   dans   la   cellule.   Cette   phosphorylation   est   enrichie   dans   le   noyau   et   dans   les   centrosomes   au   cours   de   la   mitose   probablement   pour   réguler   l’action   de   Lis1   dans   ce   processus   (457).   Nde1   et   NdeL1   peuvent   aussi   être   substrats   d’autres   protéines   kinases   telles  que  CDK1,  CDK5  et  Aurora  A  régulant  l’interaction  de  Lis1  avec  Nde1/NdeL1  et  du   complexe  Nde1-­Lis1  avec  la  dynéine.  La  phosphorylation  de  la  sérine  S231  _{par  CDK5  au  cours}  

de   la   prophase   des   cellules   neurales   réduit   l’interaction   de   Lis1   et   Nde1   au   niveau   de   l’enveloppe   nucléaire   (458).   Par   conséquent,   les   phosphorylations   de   Nde1   et   NdeL1   peuvent  réguler,  indirectement,  la  fonction  de  Lis1  vis  à  vis  de  la  dynéine.  

3.2.   Sumoylation  et  ubiquitination    

Il  a  été  démontré,  chez  la  levure,  que  Pac1p,  un  homologue  de  Lis1,  peut  être  sumoylé  et   ubiquitiné.   La   fonction   de   ces   modifications   post-­traductionnelles   reste   incomprise.   Cependant,   cet   article   a   démontré   que   la   sumoylation   de   Pac1p   pouvait   entraîner  

l’ubiquitination   de   cette   protéine.   Cela   pourrait   alors   conduire   à   sa   dégradation   par   le   protéasome  (459).  

4.   Régulation  spatiale  et  de  sa  stabilité  

4.1.   Stabilité  fonctionnelle    

Comme   je   l’ai   présenté   largement   dans   ce   chapitre,   Lis1   est   à   la   fois   une   sous   unité   du   complexe   enzymatique   PAFAH-­1B   et   un   régulateur   de   la   dynéine.   Nde1   et   NdeL1   sont   indispensables   pour   la   fonction   de   Lis1   dans   la   régulation   de   la   dynéine.   De   manière   intéressante,  Nde1  et  NdeL1  entrent  en  compétition  avec  les  sous  unités  PAFAH-­1B2/3  pour   leur  interaction  avec  Lis1  (372).  La  surexpression  des  sous  unités  PAFAH-­1B2  et  PAFAH-­ 1B3  dans  des  lignées  cellulaires  conduit  à  la  diminution  conséquente  du  transport  rétrograde   et  à  du  retard  mitotique.  En  revanche,  l’expression  ectopique  de  NdeL1  dans  ces  cellules   surexprimant   les   sous   unités   PAFAH-­1B2   et   PAFAH-­1B3   restaure   le   positionnement   des   organelles.  La  fonction  de  Lis1  dans  le  complexe  PAFAH-­1B  n’entre  donc  pas  en  jeu  dans   la  régulation  de  la  dynéine.  Ces  données  démontrent  que  la  stabilité  fonctionnelle  de  Lis1   dans  le  complexe  enzymatique  PAFAH-­1B  ou  dans  l’activité  de  la  dynéine  peut  être  régulée   négativement  par  Nde1/Ndel1  et  les  sous  unités  PAFAH-­1B2/3  respectivement  (404).  Par   ailleurs,  la  surexpression  des  sous  unités  PAFAH-­1B2/3  dans  un  contexte  mitotique  conduit   à   l’augmentation   de   l’anormalité   du   nombre   de   centrosomes   et   de   noyaux.   L’analyse   par   imagerie  démontre  la  localisation  affectée  de  Lis1  en  cas  de  surexpression  de  sous  unités   de  PAFAH-­1B  (460).  Dans  les  neurones,  l’activité  de  Lis1  est  régulée  par  la  signalisation  de   la  Reelin.  Suite  à  l’association  de  la  Reelin  sur  le  récepteur  VLDLR,  Dab1  est  recrutée  au   récepteur   VLDLR   entrainant   la   phosphorylation   de   Dab1.   Dab1   interagit   donc   avec   Lis1   conduisant  à  la  dissociation  de  Lis1  du  complexe  PAFAH-­1B.  Par  conséquent,  Lis1  devient   disponible  pour  son  activité  de  régulateur  de  la  dynéine  au  cours  du  développement  neural   (461).    

4.2.   Stabilité  structurale    

La  stabilité  de  Lis1  peut  être  régulée,  comme  mentionné  précédemment,  par  sumoylation  et   ubiquitination  (459).  Mais  la  protéine  NudC  participerait  à  la  stabilisation  de  Lis1.  En  effet,   l’extinction  du  gène  nudC  par  interférence  à  ARNm  conduit  à  la  diminution  du  niveau  de  Lis1   dans  des  cellules  HeLa.  Ce  résultat  s’accompagne  de  la  diminution  de  l’interaction  entre  Lis1  

et  la  protéine  chaperonne  Hsp90.    Lis1  peut  interagir  avec  la  protéine  NudC  qui  stabilise  son   interaction  avec  la  chaperonne  Hsp90  (462,  463).    

4.3.   Régulation  spatiale    

La  kinésine  est  essentielle  dans  la  relocalisation  de  Lis1,  de  la  dynéine  et  de  la  dynactine  à   l’extrémité   positive   des   microtubules.   Chez   une   souche   d’Aspergillus   nidulans   et   Ustilago  

maydis   déficientes   pour   une   kinésine,   la   dynéine   et   Lis1   sont   concentrées   à   l’extrémité  

négative   des  microtubules  en  comparaison  à  des  souches  sauvages.  Ceci  s’accompagne   d’un   défaut   de   mouvement   des   endosomes   suite   à   l’absence   de   dynéine   disponible   à   l’extrémité  positive  des  microtubules  (392,  464).  

Par  ailleurs,  l’interférence  à  ARNm  de  NudC  conduit  à  la  mauvaise  localisation  de  la  dynéine   et  des  organelles.  L’analyse  par  imagerie  démontre  qu’en  absence  de  NudC,  les  protéines   Lis1,  NdeL1  et  des  sous  unités  de  la  dynactine,  sont  accumulées  au  voisinage  du  noyau.   Cela  suggère  qu’en  absence  de  NudC,  ces  protéines  ne  parviennent  pas  à  être  relocalisées.   La   protéine   NudC,   connue   pour   interagir   avec   Lis1   (465),   interagit   aussi   avec   la   protéine   motrice  kinésine.  Lis1  interagit  avec  la  dynéine  et  la  tubuline  lors  du  transport  antérograde   par  la  kinésine  (450).  L’analyse  de  la  migration  intracellulaire  dans  les  neurones  démontre   une  forte  diminution  du  mouvement  antérograde  de  la  dynéine  suite  au  traitement  avec  un   anticorps  anti-­NudC.  Ces  résultats  démontrent  donc  que  NudC  fait  l’intermédiaire  entre  la   kinésine   et   le   complexe   Lis1-­dynéine   pour   leur   transport   vers   l’extrémité   positive   des   microtubules  (466).  L’arrivée  du  complexe  Lis1-­dynéine-­kinésine  à  l’extrémité  positive  des   microtubules,  nécessite  la  libération  du  complexe  pour  la  réactivation  de  la  dynéine.  Il  a  été   démontré  que  Rab6a  conduit  à  la  libération  de  la  dynéine  en  favorisant  la  dissociation  de   Lis1  et  de  la  dynéine  (467).  Par  ailleurs,  la  localisation  de  Lis1  peut  être  dépendante  de  la   protéine   Asunder,   un   autre   régulateur   de   la   dynéine.   La   diminution   de   concentration   en   Asunder  dans  des  drosophiles  conduit  à  une  diminution  de  la  localisation  de  Lis1  au  niveau   des  chromosomes  dans  des  cellules  germinales  en  cours  de  méioses  (468).  

Enfin,  la  région  cellulaire  de  traduction  de  l’ARNm  codant  pour  Lis1  peut   aussi  réguler  sa   localisation   spatiale.   En   effet,   l’abondance   de   l’ARNm   Lis1   est   augmentée   suite   à   la   stimulation  par  NGF  dans  les  axones  des  neurones  (469).  

V.   Lis1  dans  le  système  immunitaire    

La  fonction  de  Lis1  dans  le  système  immunitaire  a  été  peu  étudiée.  Cependant,  quelques   publications  révèlent  l’importance  de  cette  protéine  dans  le  développement  et  l’homéostasie   de  plusieurs  cellules  du  système  immunitaire.  

1.   Fonctions  de  Lis1  dans  les  lignées  hématopoïétiques  

Comme  expliqué  au  cours  du  chapitre  I  de  cette  thèse,  les  CSH  sont  à  l’origine  du  système   myéloïde  et  lymphoïde.  Le  modèle  Vav1Cre  _Lis1fl/fl  _{se  caractérise  par  la  délétion  de  Lis1  au}  

sein  _{des  CSH.  Cependant,  les  souris  Vav1}Cre  _Lis1fl/fl  _{ne  sont  pas  viables  car  elles  présentent}  

un  phénotype  dépourvu  de  sang  dit  «  bloodless  ».  L’analyse  chez  les  fœtus  de  cette  lignée   démontre   une   proportion   réduite   de   CSH   par   rapport   aux   fœtus   contrôles.   Bien   que   la   prolifération  des  cellules  ne  soit  pas  affectée  de  façon  majeure,  une  forte  augmentation  de   la  phase  G2/M  du  cycle  cellulaire  est  observée.  L’analyse  fine  par  imagerie  des  cellules  en   mitose  démontre  une  mauvaise  répartition  des  chromosomes  au  cours  de  la  mitose  et  un   nombre   anormal   de   centrosomes.   Cela   conduit   à   l’augmentation   du   nombre   de   cellules   aneuploïdes   qui   s’accompagne   d’une   augmentation   du   nombre   de   cellules   en   apoptose   (470).  Dans  un  modèle  inductible  Lis1fl/fl  _Rosa26CreER_{,  conduisant  à  la  délétion  de  Lis1  au  sein}  

des  CSH  suite  au  traitement  par  le  tamoxifène,  la  proportion  de  cellules  souches  diminue   chez  des  souris  adultes.  Cependant,  les  auteurs  ne  trouvent  pas  d’impact  de  l’absence  de   Lis1  sur  la  prolifération  et  la  mitose  de  ces  cellules.  L’étude  par  imagerie  de  la  distribution  de   Numb,   une   protéine   impliquée   dans   la   polarisation   des   divisions   cellulaires,   révèle  que   la   déficience   en   Lis1   accroit   l’asymétrie   des   divisions   cellulaires.   Cette   dérégulation   de   la   symétrie  des  divisions  accroit  les  processus  de  différenciation  cellulaire  et  diminue  ainsi  la   proportion  de  CSH  (429).  Ces  deux  publications  démontrent  donc  l’importance  de  Lis1  dans   la  différenciation  des  cellules  souches  hématopoïétiques.  D’une  part  en  régulant  la  répartition   des  chromosomes  sur  le  plan  métaphasique  et  d’autre  part  pour  la  redistribution  équitable   des  protéines  au  sein  des  cellules  en  cours  de  division.    

2.   Rôles  de  Lis1  dans  la  fonction  des  lymphocytes  B  

Une  publication  faite  en  2017  démontre  le  rôle  de  Lis1  dans  la  fonction  des  LB  périphériques.   Ces   auteurs   ont   utilisé   le   modèle   AIDCre   _Lis1fl/fl   _{afin   d’obtenir   une   déficience   en   Lis1}  

spécifiquement   dans   les   LB   activés.   Le   nombre   de   LB   dans   les   centres   germinatifs   est   fortement  réduit  suite  à  la  délétion  du  gène  pafah1b1.  L’analyse  par  imagerie  des  cellules  en