complexe de pré-initiation, la RNAPII est hypophosphorylée. A l’initiation, le CTD est phosphory-lée sur les Ser5par le facteur TFIIH (Ser5P). Pour passer en mode d’élongation, la RNAPII va ensuite être phosphorylée sur les Ser2du CTD par le P-TEFb (Ser2P). Au fur et à mesure que la RNAPII se déplace sur le gène, son patron de phosphorylation va se modifier. Il va ainsi se créer un double gradient aux sens contraires : une plus forte présence de Ser5P au début du gène et de Ser2P à la fin du gène.
Les modifications permanentes du patron de phosphorylation sont le fruit d’une balance entre kinases et phosphatases[231, 237]. Outre Cdk7 et Cdk9, les Ser2et Ser5peuvent aussi être phospho-rylées par Cdk8 (Srb10 chez levure) et cdc2 (Cdk1 chez levure). La Ser5peut aussi être phosphorylée par la kinase ERK-1/2[30]. Les déphosphorylations sont en grande partie le fruit de l’action de la phosphatase FCP1, surtout sur les Ser2, et SCP1 (Ssu72 chez levure) sur Ser5[121, 120]. Elles sont indispensables à la transcription et au recyclage de la RNAPII[259]. L’absence de FCP1 provoque d’ailleurs de graves problèmes chez l’homme[318]. D’autres phosphorylations, mois fréquentes, ciblent les autres acides aminés de l’heptapeptide. Les Ser7, Tyr1et Thr4, sont elles aussi phospho-rylées par respectivement les kinases DNA-PK et Abl1/2 pour les deux premières. La Ser7s’enrichit vers le milieu et l’extrémité 3’ du gène, suggérant un rôle dans la terminaison et/ou la maturation des ARNm[46, 76]. C’est pourtant le résidu le moins conservé de l’heptapeptide. LaT hr4est indis-pensable chez les mammifères mais on ne sait pas pour quelle raison puisque sa mutation n’affecte ni la transcription, ni l’épissage. La Tyr1n’est phosphorylée que dans le contexteLy s7-Ty r1, pour autant aucune fonction clairement définie n’a encore été avancée. Les peptidyl-prolyl isomérisa-tions ne modifient pas des résidus mais changent l’orientation des prolines. Il y a deux liaisons peptydil-prolyl dans chaque heptapeptide qui peuvent être soit en conformationtrans, soit encis.
2.1. Le domaine carboxy-terminal 43
Ces réactions seraient effectuées par une peptidyl-prolylcis/transisomérase (PPIase)in vivo, Pin1 chez les mammifères (ESS1 chez la levure). Pin1 est une PPIase qui se lie à des résidus phospho-rylés, elle est donc le candidat idéal pour effectuer ces modifications sur le CTD. Pin1 influen-cerait l’état de phosphorylation du CTD en inhibant la phosphatase FCP1[340]. Il bloquerait la RNAPII sous forme hyperphosphorylée, inhibant ainsi l’initiation de la transcription[341]. D’autre part, Pin1 joue un rôle essentiel dans le contrôle du cycle cellulaire, plus précisément dans la mi-tose. Pin1 stimule l’hyperphosphorylation des phosphoprotéines mitotiques, permettant l’assem-blage des chromosomes[341]. La phosphorylation de la RNAPII et sa régulation via Pin1 jouerait donc un rôle dans le contrôle du cycle cellulaire[341]. Le CTD peut aussi subir des glycosylations.
Une équipe a effectivement montré que les résidus sérine et thréonine peuvent recevoir sur leurs groupes hydroxyles des monosaccharide-N-acétylglucosamine (O-GlcNAc)[142]. Glycosylations et phosphorylations semblent mutuellement exclusives, ce qui suggère que la RNAPII est recrutée au promoteur sous une forme glycosylée et qu’il lui faut l’activité d’une N-acétylglucosaminase pour enlever les groupes O-GlcNAc et permettre la phosphorylation[75].
L’ensemble de ces modifications d’acides aminés sur l’heptapeptide laisse entrevoir de nom-breuses combinaisons responsables du recrutement de telle ou telle protéine comme le suggère la figure 2.2. A titre d’exemple, on sait que les enzymes de la coiffe sont sensibles à la Ser5P, Pin1 à la combinaison Ser2P-Ser5P, Spt6 (chaperone des histones H3) à la Ser2P et Pcf11 (enzyme de matu-ration du 3’) à une Ser2P accompagnée des deux prolines en trans[75]. La figure 2.4 montre dans quelle mesure les modifications du CTD permettent la progression de la RNAPII dans la transcrip-tion.
2.1.2 Le CTD, une plate-forme de recrutement
Du fait de sa taille, de sa structure désordonnée et des nombreuses combinaisons qu’il offre, le CTD est une plate-forme formidable pour le recrutement de facteurs divers et variés, jouant un rôle dans la transcription ou dans l’éventail des processus de maturation des ARNm.
Rôle du CTD dans la transcription Modification de la chromatine
Le lien de la RNAPII avec des enzymes de modification de la chromatine est évident puisque l’ADN doit être accessible pour faire l’élongation de la transcription. Plusieurs histones acétylases sont d’ailleurs recrutées à l’initiation par les facteurs d’initiation[55]. Mais plusieurs autres en-zymes de modification de la chromatine sont associées au CTD phosphorylé[250]. Set2 est une histone lysine méthyltransferase [296]. Elle méthyle les histones H3 sur la Lys36. C’est donc un répresseur transcriptionnel. On la trouve associée à un complexe d’histones déacétylases et im-pliquée dans la régulation négative de la transcription[143]. La figure 2.4 représente un gène en cours de transcription. On voit dans C et D que Set2 est recrutée pendant l’élongation pour mé-thyler les histones H3 afin d’empêcher une réinitiation de la transcription. Elle joue aussi un rôle dans l’élongation de la transcription car mutée ou absente, l’élongation est perturbée, les cellules meurent[161]. On la retrouve associée à la RNAPII phosphorylée en Ser2 par son domaine SRI (Set2 Rpb1 interacting), un peu partout le long des gènes[181]. Lorsque Set2 est mutée sur son domaine d’interaction avec la RNAPII, on observe une perturbation de la localisation de la RNA-PII le long des gènes[153]. Cela suggère que Set2 a un rôle dans le nombre de RNAPII recrutées sur un gène. Comment expliquer cette ambivalence ? Il est possible que Set2 puisse jouer les deux rôles en fonction de l’étape de la transcription à laquelle elle se trouve. En effet, on trouve plutôt le rôle répresseur de Set2 quand celle-ci se trouve à l’initiation[25]. En revanche, Set2 associée à la RNAPII en élongation a un rôle important pour l’activation de la transcription car elle recrute des histones acétylases. D’ailleurs, les gènes hautement transcrits sont associés à une méthylation de H3 sur K36[180].
2.1. Le domaine carboxy-terminal 45
FIGURE2.4 –Les modifications dynamiques de la phosphorylation du CTD coordonnent le cycle