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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 intégrative de Toulouse et de Kostya Panov à la Queen’s University Belfast montrent que l’histone-déméthylase KDM4A joue un rôle majeur dans cette adaptation de la transcription des ARNr aux conditions extracellulaires.Cette étude est publiée dans la revue Nature Communications.

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 par la cellule et leur coordination avec les conditions extra-cellulaires. L’histone-déméthylase KDM4A, également appelée JMJD2A, catalyse 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 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 cellulaire, à l’environnement (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, 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 visant à diminuer la synthèse des ribosomes et donc la prolifération et la survie des cellules cancéreuses.

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

Références :

Contacts :

  • Marie Vandromme
    Laboratoire de Biologie Cellulaire et
    Moléculaire du Contrôle de la Prolifération
    CNRS UMR 5088, Université Paul Sabatier
    Centre de Biologie Intégrative de Toulouse - LBCMP/CBI FR3743
    Bât. 4R3B1. 118, Route de Narbonne
    31062 Toulouse cedex 09

    Tel: 05 61 55 81 11