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Posté par Isabelle le Vendredi 04/03/2016 à 12:00
Adaptation de la cellule aux conditions environnementales: quand l'épigénétique s'en mêle
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. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres vivants...) 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 mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la bouche et à...) 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 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 (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) 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 rattache au plan scientifique à l'automatique.) 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 dans le but de modifier sa vitesse de réaction. Le catalyseur, qui est en...) l'enlèvement des groupements méthyle sur les résidus lysine 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 chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de protéine...) 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 (Un acteur est un artiste qui incarne un personnage dans un film, dans une pièce de théâtre, à la télévision, à la radio, ou même dans des spectacles de rue. En plus de l'interprétation proprement dite, 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 qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant. C'est...) cellulaire, à l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques...) (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 sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les...), 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 étudie et applique le traitement des maladies.) visant à diminuer la synthèse des ribosomes et donc la prolifération et la survie des cellules cancéreuses.

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Source: CNRS-INSB