Recrutement de TDP-43 et de FUS au niveau des GS

Par leur implication à divers niveaux dans le métabolisme des ARNm, un certain nombre de groupes ont cherché à savoir si TDP-43 et FUS sont recrutées au niveau des GS.

Tableau 1 : Localisation de TDP-43 aux Granules de Stress

type cellulaire Stress marqueur

GS

visualisation de TDP-

43 référence

HEK293T

0.4 M sorbitol, 1h HuR, hnRNPA1, TIAR

surexpression +

endogène [8]

glie corticale BE-M17 HEK293

0.5 mM sodium arsenite, 1h TIA-1, TIAR, PABP, eIF3

surexpression [124] Solution « Hanks balanced

salt »

NSC34

0.5 mM sodium arsenite, 30 min

TIA-1, HuR endogène _{surexpression} + [17] Choc thermique, 44 °C, 30

min

10 µM MG132, 4h

HeLa

SK-N-

SH 0.5 mM sodium arsenite, 30 min

TIA-1 endogène _{surexpression} + [11]

Choc thermique, 43 °C, 30 min

1 µM Thapsigargine, 50 min

Entre 2010 et 2012, cinq équipes se sont intéressées à établir un lien entre TDP-43 et les GS. Elles ont utilisé des lignées cellulaires, des stress, et des marqueurs de GS différents. A partir de ces études, il s’avère que TDP-43 est recrutée au niveau des GS en condition de stress du réticulum endoplasmique, oxydatif, osmotique, thermique, mitochondrial, et lors de l’inhibition du protéasome. Chacune des études a utilisé des marqueurs de GS différents, mais

s’accordent toutes sur le fait que TDP-43 n’est aucunement recrutée au niveau des PB (tableau

1). Son recrutement se fait concomitamment par son RRM1 [17] et son domaine C-terminal

riche en Glycine [8, 17], ce qui implique à la fois son interaction avec les ARNm (par son RRM1) et avec d’autres protéines (C-terminal). Toutefois bien qu’une équipe ai démontré que la surexpression de TDP-43 puisse induire la formation de « GS constitutifs » [124], deux autres attestent du contraire [17, 239]. La déplétion de TDP-43 n’empêche pas la formation des GS bien qu’elle soit ralentie et le désassemblage accéléré bien que les inclusions formées soient plus petites et leur morphologie plus irrégulière [11].

Tableau 2 : Localisation de FUS aux Granules de Stress

type cellulaire Stress marqueur _GS visualisation _FUS de référence HeLa HT-1080 0.5 mM SA, 1h TIA-1 protéine sauvage _endogène [240]

Choc thermique, 44 °C, 1h SH- SY5Y neurones hypocampaux primaires Choc thermique, 44 °C, 1h TIA-1 surexpression protéines mutantes [27] 0.5 mM sodium arsenite, 30 min 20 µM Clotrimazol, 30 min HEK293 0,5 mM sodium arsenite 1h TIAR surexpression protéine sauvage et mutantes [29] 10 µM Thapsigargine 2h Choc thermique 42,5 °C, 30 min

embryon de poisson Choc thermique 42,5 °C, 45 min

FUS est elle aussi recrutée au niveau des GS dans certaines circonstances (tableau 2). L’équipe du Dr. Hayward a montré que le recrutement de FUS aux GS est accentuée en présence de mutations. Alors que GFP-FUSsauvage n’est recruté que dans moins de 10 % des GS marqués par TIAR. Il semble que le recrutement de FUS au niveau des GS soit dépendant

de sa capacité de liaison aux ARNm [27, 240]. A noter que FUS ne colocalise pas avec le marqueur des PB GE-1/hedls [29].

Les cas de SLA reliés à TDP-43 et FUS font partie des plus fréquents. Cependant, la génétique seule ne permet d’expliquer qu’une minorité des cas (5 % des cas familiaux chacun). Hors les « TDP-opathie » et les « FUS-opathie » -cas présentant des inclusions de ces deux protéines- représentent à elles seules 98 % des cas [138]. Ces deux protéines, ont un rôle prépondérant dans le métabolisme des ARNm, et leur recrutement au niveau des GS en condition de stress nous incline à penser qu’elles pourraient aussi avoir un certain impact dans la réponse au stress cellulaire. Une des hypothèses très en vogue à l’heure actuelle est que l’exposition au stress pourrait être un facteur déclencheur de la SLA. De ce fait TDP-43 et FUS se placeraient au croisement entre les prédispositions génétiques et les stress environnementaux.

3.2.9.2. Les mutants et la réponse au stress

Savoir si TDP-43 ou FUS agissent via un gain ou une perte de fonction est toujours matière à débat. Comme début de réponse certaines équipes ont analysé l’effet de la surexpression de mutants ou de la protéine sauvage sur le phénotype des GS [8, 124, 239, 241].

Les résultats attestent que la surexpression en elle-même de TDP-43 sauvage va induire une augmentation de la mort cellulaire (activation des caspases 3/7). Cette augmentation n’est pas significativement différente de celle induite par l’expression de mutants en condition basale. Par contre l’exposition au stress entraine une augmentation de la

mort cellulaire via l’activation des caspases 3/7 seulement dans les cellules surexprimant les mutants TDP-43 [124]. Il semble que l’expression des mutants TDP-43 reliés à SLA augmente aussi la taille des GS comparativement au contrôle. Néanmoins, dans ces études les auteurs n’inclus pas les cellules non transfectées, donc il est difficile de déterminer l’impact de la surexpression par rapport celui des mutations [8, 124].

Des études, effectuées par le laboratoire du Dre. Bosco, s’intéressent à l’impact de l’expression de mutants FUS sur la dynamique des GS. Premièrement la protéine FUS sauvage (endogène ou surexprimée) se localise peu ou pas au GS en réponse à un stress oxydatif, thermique ou du réticulum endoplasmique [29, 241, 242], et la déplétion de la protéine n’abolit pas la formation des GS [242]. Cependant, l’expression de mutants augmente de manière considérable les nombre de cellules formant des GS [29]. De plus, l’expression du mutant FUSR495X induit la formation de GS qui sont 1,4 fois plus gros et 27 % plus abondants que ceux formés dans les cellules exprimant FUS sauvage. Or, la capacité de formation des GS est affectée dans les cellules mutantes. En effet l’assemblage des GS est retardé et le désassemblage, plus rapide. A l’aide d’expérience de FRAP (Fluorescence Recovey After Photobleaching), les auteurs se sont penchés sur la dynamique d’échange protéique entre les GS et le cytoplasme dans ce cadre de l’expression du mutant FUSR495X. Bien que les GS soient plus gros, la dynamique d’échange de TIA-1 et de G3BP1 est plus rapide qu’avec l’expression de la protéine FUS sauvage. Ce qui signifie que les interactions protéiques sont plus labiles et explique très certainement les défauts de formation et de désassemblage [241].