Adaptation de la cellule aux conditions environnementales: quand l'épigénétique s'en mêle

Publié par Isabelle le 04/03/2016 à 12:00
Source: CNRS-INSB
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La transcription des ARN ribosomiques (ARNr) dans les nucléoles représente la première étape de la synthèse des ribosomes. Tant la synthèse des ribosomes que celle des protéines par ces derniers sont des processus extrêmement couteux en énergie. Aussi, dans des conditions environnementales défavorables à la croissance, la cellule décroît en priorité la synthèse de ribosomes en inhibant la transcription des ARNr. Les équipes de Didier Trouche au Centre de Biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) intégrative de Toulouse et de Kostya Panov à la Queen's University Belfast montrent que l'histone-déméthylase KDM4A joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) un rôle majeur dans cette adaptation de la transcription des ARNr aux conditions extracellulaires. Cette étude est publiée dans la revue Nature Communications.


Figure: Localisation de l'histone déméthylase KDM4A dans le nucléole. Expérience d'immunoflurescence dans des cellules Hela avec des anticorps anti-KDM4A (en rouge) et anti-ARN polymérase (Les polymérases (nom tiré de polymère) (EC 2.7.7.6/7/19/48/49) sont des enzymes qui...) 1 (en vert), un marqueur du nucléole.
© Marie Vandromme

La chromatine est la forme sous laquelle se présente l'ADN dans le noyau des cellules eucaryotes. Elle est constituée de l'ADN associé à des protéines histones et non-histones. Un enjeu majeur en Biologie concerne l'identification des mécanismes épigénétiques impliqués au niveau de la chromatine dans le contrôle de l'expression des gènes ainsi que la compréhension de leur régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) par la cellule et leur coordination avec les conditions extra-cellulaires. L'histone-déméthylase KDM4A, également appelée JMJD2A, catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique...) l'enlèvement des groupements méthyle sur les résidus lysine (La L-lysine est un des 20 acides aminés les plus courants constituant les protéines. Elle...) des protéines. Plus particulièrement, elle cible au niveau de la chromatine la lysine 9 de l'histone H3 di- et tri-méthylée, marque épigénétique répressive de la transcription des gènes. Ainsi, la méthylation/déméthylation au niveau de la lysine des protéines histones et non-histones a un rôle important dans la régulation de l'expression des gènes.Les chercheurs montrent que la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) KDM4A s'accumule dans les nucléoles des cellules d'ostéosarcome (U2OS) en réponse au sérum où il est recruté au niveau des ADN ribosomiques (ADNr) pour déméthyler H3K9me3 et activer leur transcription. La voie de signalisation PI3K/SGK1 activée par le sérum est identifiée comme nécessaire à la translocation nucléolaire de KDM4A et à la transcription des ARN ribosomiques (ARNr).

Ces travaux établissent que KDM4A est un acteur important de l'adaptation de la transcription des ARNr, et donc du métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques...) cellulaire, à l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) (présence de facteurs de croissance, nutriments). Ce travail apporte un nouvel éclairage sur la régulation épigénétique des ARNr, mais surtout sur la régulation fine des processus épigénétiques par les voies de transduction du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...), et met en évidence un rôle de la kinase SGK1 dans la transcription des ADNr. Par ailleurs, une augmentation de la transcription par l'ARN polymérase I des ARNr caractérise de nombreux cancers et la phosphoinositide 3-kinase (PI3K) est décrite comme un oncogène. KDM4A est surexprimée dans certains cancers et ce travail permet d'envisager qu'elle puisse constituer une cible thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui...) visant à diminuer la synthèse des ribosomes et donc la prolifération et la survie des cellules cancéreuses.
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