Comment l'activité neuronale désassemble les condensats ARN - Protéines

Publié par Isabelle le 13/05/2021 à 13:00
Source: CNRS INSB

© Nadia Formicola et Florence Besse
Les condensats biomoléculaires sont impliqués dans la compartimentalisation dynamique des cellules. Si des condensats riches en ARN réprimés et protéines régulatrices ont été identifiés depuis plus de 20 ans dans les cellules neuronales, leur mode de régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) est encore mystérieux.

En combinant imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) à haute résolution et approches fonctionnelles, les scientifiques ont découvert une voie de signalisation déclenchant le démantèlement de ces condensats. Cette signalisation permet la libération des ARNs associés et leur traduction. Ces travaux sont publiés dans la revue eLife.

Bien que la compartimentalisation des cellules eucaryotes ait traditionnellement été définie par la mise en place d'organelles délimitées par des membranes, il est récemment devenu clair que des organelles sans membranes, les condensats biomoléculaires, jouent un rôle clé dans la ségrégation spatiotemporelle des biomolécules. Ces compartiments ont l'avantage de s'assembler et se désassembler de façon rapide, permettant ainsi une réponse cellulaire dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) et flexible à des signaux physiologiques et/ou environnementaux. Cette propriété est particulièrement importante pour les cellules neuronales qui doivent répondre rapidement et localement à différents types de signaux.

Afin d'étudier la dynamique des condensats (ou granules) ribonucléoprotéiques (RNP) riches en ARN réprimés et protéines régulatrices, les chercheurs ont utilisé comme modèle expérimental les neurones des corps pédonculés de drosophile (La drosophile (du grec drosos : la rosée et philos : qui aime) est un insecte...) adulte. Par des techniques d'imagerie à haute résolution, ils ont mis en évidence le rôle déclencheur (En programmation procédurale, un déclencheur (trigger en anglais) est un dispositif...) de la tyramine, un neuromodulateur conservé mais peu étudié, dans un processus réversible de remodelage des granules (RNP).

Ce remodelage est caractérisé par la décondensation des protéines constituant les granules ainsi que par la libération des ARN associés. Grâce à l'utilisation du système d'amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les...) SunTag, qui permet la détection spatiale dynamique des sites de synthèse protéique, les chercheurs ont également découvert que ce remodelage est lié à l'activation (Activation peut faire référence à :) de la traduction des ARNm associés à ces granules.

Induction de la synthèse protéique en réponse à la tyramine. L'apparition des sites de traduction (foci brillants) d'un ARN associé aux granules RNP est visualisée de façon dynamique grâce au système d'amplification SunTag. Ce film a été enregistré sur des cerveaux intacts de drosophile stimulé par la tyramine au début de la séquence.
© Nadia Formicola et Florence (Florence (en italien Firenze) est une ville d'Italie, capitale de la région de Toscane et...) Besse

Afin de caractériser la signalisation contrôlant ce processus, les chercheurs ont combiné approches fonctionnelles et purifications biochimiques. Ainsi, ils ont pu démontrer que l'action de la tyramine est médiée par le récepteur GPCR TyrR, qui induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de...) l'activation des cellules neuronales, et par la kinase conservée CamkII. Cette kinase, activée par le calcium (Le calcium est un élément chimique, de symbole Ca et de numéro atomique 20.), interagit avec une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) associée aux granules RNP, Imp, et est nécessaire à sa décondensation en réponse à la tyramine.

Grâce à la combinaison (Une combinaison peut être :) d'approches cellulaires et fonctionnelles, cette étude a donc permis d'identifier une voie de signalisation connectant activation neuronale et synthèse protéique, jetant un nouvel éclairage sur les mécanismes de régulation dynamique de l'expression génique dans les cellules neuronales. De plus, en illustrant comment les propriétés des condensats RNP peuvent contribuer à la régulation dynamique et spécifique des ARNm neuronaux, ce travail ouvre de nouvelles perspectives sur la régulation et la fonction de ces assemblages macromoléculaires dans des contextes physiologiques.

Pour en savoir plus:
Tyramine induces dynamic RNP granule remodeling and translation activation in the Drosophila brain.
Formicola N, Heim M, Dufourt J, Lancelot AS, Nakamura A, Lagha M and Besse F.
ELife. 23 avril 2021. DOI: 10.7554/eLife.65742

laboratoire
Institut de Biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) Valrose (Université Côte d'Azur, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...), Inserm) - Parc (Un Parc est un terrain naturel enclos,[1] formé de bois ou de prairies, dans lequel ont été...) Valrose, Nice.

Contact:
Florence Besse - Chercheuse CNRS à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de biologie Valrose (iBV) - (CNRS/Inserm/Univ. Nice Sophia Antipolis) - Florence.BESSE at univ-cotedazur.fr
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