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Dynamique de l’activation de la transcription d’un gèneActivation of gene transcription[Notice]

  • Raphaël Métivier

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Au sein d’un organisme, une information génétique identique conduit à l’élaboration de phénotypes cellulaires différents, ce qu’expliquent l’activation et/ou la répression sélectives d’un répertoire de gènes. Ces événements moléculaires permettent également la réponse appropriée de la cellule à une variation locale des concentrations en hormones. La transcription requiert la présence de l’ARN polymérase II (Pol II), recrutée au niveau du promoteur du gène sous l’influence de la liaison d’un ou de plusieurs facteurs de transcription dits enhancer sur des séquences cis précises. Cet enhancer va provoquer la mise en place du complexe de pré-initiation (CPI) au niveau du site d’initiation de la transcription. Le CPI inclut la Pol II inactive ainsi que les six complexes TFIIA, B, C, D, E et F [1]. D’autres complexes protéiques composés de plusieurs sous-unités, les TRAP/DRIP/Mediator (TRAP pour thyroid receptor-associated protein complex, DRIP pour vitamin D receptor interacting proteins),∈établissent un pont entre le CPI et l’activateur et permettent la transition entre le CPI et un complexe Pol II compétent pour la transcription. Cette transition est due à la phosphorylation de la sous-unité Rbp1 (ou extension carboxy-terminale) de la Pol II qui permet un échange des protéines de type Mediator pour des protéines spécifiques (de type Elongator) de la Pol II active. Au sein de la chromatine, l’ADN est compacté par les histones sous forme de nucléosomes. L’initiation de la transcription d’un gène se déroule donc in vivo dans un contexte très restrictif, car cette structure compacte est physiquement peu propice à la liaison des complexes protéiques de haut poids moléculaire formant le CPI. Au niveau du promoteur, la plasticité de la chromatine requise pour l’initiation de la transcription est assurée par le recrutement et l’assemblage de complexes protéiques spécifiques [2]. Ces événements impliquent soit des protéines de type SWI/SNF qui altèrent l’organisation spatiale des nucléosomes en présence d’ATP, soit des protéines qui, en modifiant les lysines et les arginines des histones tails par acétylation (activité HAT, histone acétyltransférase) ou méthylation (HMT, histone méthyltransférase), vont affaiblir les liaisons physiques entre les histones et l’ADN [3]. Il y a déjà maintenant près de 20 ans, s’est posé la question de la cinétique de ces événements : les complexes recrutés au niveau d’un promoteur sont-ils déjà préformés ou bien s’assemblent-ils sur le promoteur, et dans quel ordre ? Les oestrogènes, comme le 17β-oestradiol (E2), sont des hormones lipophiles qui contrôlent un grand nombre de processus physiologiques via la modulation de l’expression de gènes cibles. Cela s’opère par l’intermédiaire de récepteurs nucléaires spécifiques, les récepteurs des oestrogènes (ER), qui se fixent sur des séquences spécifiques (ERE pour estrogen responsive element) situées dans le promoteur du gène sélectionné. Ces facteurs de transcription majoritairement activateurs interagissent avec certains des composants du CPI, SWI/SNF, des HAT (comme SRC1 et CBP/p300) et des HMT (comme CARM1 et PRMT1), ainsi qu’avec les complexes de type TRAP/Mediator [4]. En utilisant des techniques d’immunoprécipitation de complexes chromatiniens (ChIP) et une étude cinétique des remodelages de la chromatine au niveau du promoteur du gène pS2 contrôlé par les oestrogènes in vivo, nous avons récemment défini plusieurs points importants et novateurs pour la compréhension des mécanismes d’initiation de la transcription [5]. La première conclusion de ces expériences est que l’association des complexes régulateurs avec la chromatine est cyclique, et se produit toutes les 40 à 45 minutes sur notre promoteur modèle. L’activation de la Pol II se fait en cinq à dix minutes (Figure 1A). Lors de ces cycles, la structure chromatinienne du promoteur pS2 alterne entre des états permissifs et non permissifs pour la …

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