Rôles des ARNs non codants dans la DM

Il est communément admis que MBNL1 et CUGBP1 jouent tous deux un rôle clé dans la pathogénèse de la DM1 en régulant l’expression post-transcriptionnelle d’un grand nombre de transcrits codants. Cependant du fait de la structure secondaire formée par les répétitions CUG non codantes et de la transcription d’un transcrit anti-sens des répétitions, les recherches s’orientent depuis ces toutes dernières années vers les ARNs non-codants et leurs rôles dans la maladie.

2.5.1. Implication des miARNs dans la DM1

L’une des hypothèses exploitées dernièrement est que certains microARNs (miARNs) impliqués dans le développement musculaire et neuronal pourraient être dérégulés dans la pathologie expliquant une partie des symptômes observés. En effet, les dérégulations de 185 myomiRs, des miARNs enrichis dans les tissus des muscles cardiaque et squelettiques, ont été identifiées dans dix maladies musculaires humaines (Eisenberg et al., 2007) démontrant l’importance des miARNs dans la fonction musculaire.

Dans un premier temps, il a été montré que dans les tissus du muscle squelettique provenant de biopsies de patients DM1 relativement à des tissus musculaires sains, l’expression de miR-206, miR-1 et miR-335 est accrue dans les muscles des patients DM1 notamment dans les noyaux centralisés (Gambardella et al., 2010). Au contraire, les microARNs miR29b, miR-29c et miR-33 sont moins exprimés et l’expression des cibles de miR- 1 et miR-29 est affectée (Perbellini et al., 2011). Les conséquences potentielles de telles dérégulations sont présentées dans la figure 15. Le mécanisme mis en jeu pour expliquer ces dérégulations n’a pas encore été identifié.

Ces résultats obtenus pour miR-1 sont contradictoires avec ceux obtenus à partir d’échantillons de cœur de patient DM1 où il a été montré que la quantité de miR-1 est diminuée (Rau et al., 2011). Disséquer le processing de miR-1 a permis de montrer que dans les cellules cardiaques saines, MBNL1 lie le pré-miR-1 de manière compétitive avec LIN28. Cette liaison permet la maturation du pre-miR-1 en miR-1 et par conséquent la régulation de ses cibles GJA1 (connexine 43) et CACNA1C (canal calcique de type L) impliquées dans le rythme et la conduction cardiaque. En revanche, dans les cellules DM1, la séquestration de MBNL1 par les répétitions favorise la liaison de LIN28 au pré-miR-1 permettant ainsi son uridylation. Ainsi

Le transcrit muté DMPK contenant les répétitions CUG forme une structure secondaire et s’agrège dans les noyaux des cellules DM1, diminuant le niveau de protéines DMPK. La condensation de la chromatine au locus DMPK diminue les niveaux de protéines des gènes adjacents à DMPK, DMWD et SIX5. La perte de fonction de MBNL1 médiée par sa séquestration dans les foci ribonucléiques, dérégule l’épissage alternatif mais aussi le métabolisme de miARNs et la stabilité des transcrits. L’hyper-phosphorylation de CUGBP1 (CELF1) et sa stabilisation affectent l’épissage alternatif, la stabilité et l’efficacité de traduction des transcrits. Le « leaching » des facteurs de transcription (TF) par les transcrits DMPK mutés peut altérer l’expression de leurs gènes cibles. Les voies de l’interférence des ARNs peuvent être activées par la génération de siARNs à partir de la structure contenant les répétitions CUG ou de l’hybridation des transcrits DMPK sens et anti-sens. Les transcrits DMPK sens et anti-sens peuvent être traduits indépendamment du site d’initiation de la traduction et générer tous les

Synthèse bibliographique

- 28 - modifié, le pré-miR-1 ne peut plus être pris en charge par Dicer et donc maturé. Par conséquent, miR-1 est en quantité moins importante dans les cellules DM1 et ses cibles GJA1 et CACNA1C sont elles en quantité plus importante, favorisant respectivement un défaut de conduction et une arythmie cardiaque (Figure 16) (Rau et al., 2011).

Récemment, une étude menée sur un modèle de Drosophile de la DM1 montre que la quantité de dix-neuf miARNs était diminuée par l’expression des répétitions CUG dans les muscles somatiques (Fernandez-Costa et al., 2012). Parmi c’est dix-neuf miARNs, trois ont été validés sur des biopsies de muscles squelettiques de patients, miR-1, miR-7 et miR-10a, confirmant les résultats obtenus dans le cœur par l’équipe de Nicolas Charlet-Berguerand. Par ailleurs, cette étude montre que Mbl, l’orthologue de MBNL1, est bien impliqué dans la diminution de miR-1, mais que pour miR-7, c’est une diminution du pre-miR-7 qui est en cause et par conséquent un autre mécanisme (Fernandez-Costa et al., 2012).

2.5.2.Implication des siARNs dans la DM1

Deux mécanismes liés à la structure du transcrit DMPK muté et au locus du gène peuvent générer des siARN dans la DM1.

Ultérieurement, j’ai mentionné que l’expression d’un transcrit anti-sens aux répétitions CTG permettait de générer des siARNs (Cho et al., 2005). Un nouveau modèle de Drosophile de la DM1 a permis de montrer que la co-expression des répétitions CTG non codantes avec des transcrits contenant des répétitions longues de CAG non codantes aggravait les phénotypes de la DM1 en diminuant l’expression de gènes contenant des répétitions CAG tels que ataxine-2 (atx-2) ou TATA binding protein (TBP). Le mécanisme mis en jeu dépend de l’activité de Dcr2 et Ago2, impliqués dans la biogénèse des siARNs (Yu et al., 2011).

Par ailleurs, il a été suggéré, que les transcrits contenant de longues structures de type tige-boucle imparfaite, composées de répétitions CNG (où N représente n’importe quel nucléotide), sont des cibles de Dicer. Le découpage de cet ARN double-brin induit la production de petits fragments CUG issus de la digestion par Dicer qui pourraient agir comme siARN et être utilisés par la voie de l’interférence à ARN pour éteindre l’expression génique de transcrits contenant des séquences complémentaires, contribuant ainsi aux altérations d’expression de plusieurs gènes dans la pathologie (Krol et al., 2007). Cependant, cela n’a pas encore été confirmé in vivo dans la DM1.

En conclusion de ce chapitre, je tiens à souligner l!extrême complexité de la pathogénèse de la DM1 résumée dans la Figure 17. L!expression d!une expansion de répétitions CUG non codantes perturbe de manière directe et indirecte de nombreux mécanismes cellulaires différents et ceci de façon dissemblable d!un tissu à l!autre.

Figure 18. Schéma d'organisation du muscle squelettique http://bcube.co.in/blog/training-variables-consider-while-designing-successfulshortlong-term-training-program-part-i Filament épais de myosine Filament fin d actine Tropomyosine Tête de myosine Myofibrille Fibre musculaire Faisceau de fibres Vaisseau sanguin Disque Z Ligne M

}

Sarcomère

Type

Contraction

Métabolisme

Résistance à

la fatigue

I lente oxidatif forte

A oxido-glycolytique forte

II rapide

Synthèse bibliographique

- 29 -

III. Le muscle squelettique

La myogenèse est le processus qui permet de générer l’ensemble de la musculature d’un organisme. Quel que soit l’organisme, le tissu musculaire (cardiaque, squelettique ou lisse) provient du mésoderme embryonnaire. La conservation de la mise en place de ces tissus et de leur composition permet des études histologiques comparatives entre patients et modèles animaux dans le cas d’histopathologies telles que la DM1. Dans ce chapitre, je décrirai dans un premier temps les anomalies histologiques observées sur les muscles squelettiques des patients DM1. Puis, je développerai la mise en place des muscles squelettiques chez les vertébrés par comparaison avec celle de la Drosophile en insistant sur les étapes dérégulées au cours de la myogenèse dans la DM1 et en particulier l’acquisition de la fonction musculaire.

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