The functions of quaking proteins in gliogenesis and myelination

Les protéines liant l'ARN jouent un rôle central afin de contrôler l'expression génique, l'épissage alternatif et la localisation des ARN messagers.Pour qu'une cellule se différencie, les gènes doivent être régulés au niveau de leur expression et de la localisation de leurs ARNm.Un des phénomènes physiologique de différentiation au niveau du système nerveux est la myélinisation des axones.En vulgarisant, la gaine de myéline serait l'isolant entourant le fil électrique étant l'axone.Un des modèles de choix pour l'étude de la myéline est la souris quaking.La souris viable quaking possède des anomalies de myélinisation au niveau du système nerveux central et périphérique.Au stade de 10 jours post-natal, les souris quaking développent un tremblement au niveau des membres postérieurs.Auparavant, certains auteurs avaient démontrés par des analyses histologiques que la souris quaking a un problème de différentiation au niveau des oligodendrocytes et de mauvais compactage de la gaine de myéline du système nerveux central et périphérique.Génétiquement, les souris quaking se caractérisent par une délétion de 1.3 Mb de la région promotrice/amplificatrice du gène quaking.Le gène quaking est sujet à un épissage alternatif résultant à trois isoformes majeurs de la protéine QUAKING (QKI) qui se distinguent de 8 à 30 acides aminés différents dans la région C-terminal.L'isoforme QKI-5 est nucléaire contrairement aux isoformes QKI-6 et QKI-7 qui sont principalement cytoplasmiques.Les isoformes QKI ont tous un domaine KH responsable de lier l'ARN.Au début de cette étude, aucun ARN cible pour les protéines n'avait été découvert.v Tout d'abord, l'objectif était d'identifier un élément d'ARN étant régulé par les protéines QKI.Parmi les ARNm majoritaires présents dans la gaine de myéline, l'ARNm de MBP (protéine basique de la myéline) s'est avéré une cible pour la protéine QKI.Nous avons établi que QUAKING est capable de se lier à une région précise de la séquence d'ARNm non-traduite 3'-UTR de MBP.Cette région a été nommée QRE (Elément Responsable de la liaison de QKI).Nous avons aussi récapitulé le phénotype de la souris viable quaking en surexprimant QKI-5 dans le cerveau de souris saines.À l'instar de la souris viable quaking, la surexpression de QKI-5 cause une rétention de l'ARN messager de MBP au niveau du noyau des oligodendrocytes.Par conséquent, l'expression de la protéine MBP est diminué drastiquement.Cette étude démontre qu'un mauvais balancement des protéines QKI mène à une faible myélinisation.Finalement, nous avons tenté d'expliquer le changement d'expression des trois isoformes QKI-5, QKI-6 and QKI-7 lors de la myélinisation et la différentiation des cellules gliales responsables de la synthèse de myéline: les oligodendrocytes et les cellules de Schwann.En effet, l'expression des isoformes cytoplasmiques QKI-6 et QKI-7 est augmentée lorsque les oligodendrocytes myélinisent les axones.De plus, la surexpression des isoformes QKI-6 et QKI-7 dans les cellules gliales progénitrices a démontré un arrêt du cycle cellulaire en G1 et favorise la différentiation des oligodendrocytes en culture.La protéine p27 Kip1 , qui est un joueur clé dans l'arrêt du cycle cellulaire et la différentiation, fut démontré comme étant le facteur augmenté via l'expression de QKI-6 et QKI-7.Des expériences de liaison ont démontré que la vi séquence d'ARNm de p27 Kip1 au niveau de la région 5'UTR est une cible pour les protéines QKI-6 et QKI-7.Afin d'étudier l'effet de QKI sur la myélinisation, un modèle de myélinisation en culture cellulaire mixte utilisant des neurones DRG avec des cellules de Schwann a révélé que les isoformes QKI-6 et QKI-7 permettaient d'obtenir une gaine de myéline plus épaisse.De plus, l'expression de la protéine p27 Kip1 dans les cellules de Schwann est proximale avec les axones myélinisées.De surcroît, l'expression du régulateur de cellules de Schwann, Krox-20, est augmentée par QKI-6 et QKI-7.En particulier, l'ARN messager de Krox-20 est une cible pour les protéines QKI au niveau de la région 3'-UTR.Ces données réunies démontrent bien que les protéines QKI sont importantes pour la gliogénèse et la myélinisation du système nerveux central et périphérique.En conclusion, cette thèse démontre, en utilisant l'exemple des protéines QKI, que les protéines liant l'ARN sont activement impliquées dans la différentiation cellulaire par leur métabolisme de certains ARN clés pour la myélinisation.De plus, cette étude ouvre de nouvelles perspectives au niveau de la régulation des gènes via leurs ARNm correspondants.Ainsi, de telles études permettront d'adresser des questions clées dans le domaine fascinant de la neurobiologie.

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