Un défi biochimique
Selon de récentes études, 95 à 100% des gènes font l’objet d’une régulation par épissage alternatif chez l’homme. « Les conséquences de ce type d’épissage sont encore très peu étudiées », indique Pierre Close. « Plusieurs publications scientifiques sont récemment sorties et soulignent le rôle de l’épissage alternatif dans la régulation d’oncogène. Certains oncogènes seraient en effet plus puissants selon la manière dont ils sont épissés », précise le chercheur. La régulation des gènes par épissage alternatif est jusqu’ici principalement étudiée dans le cadre des cancers et des maladies neurodégénératives.
Grâce à une bourse de l’EMBO, Pierre Close a rejoint en 2006 le laboratoire du Dr Jesper Svejstrup au Cancer Research UK, London Research Institute, Clare Hall Laboratories, pour un séjour post-doctoral. « Ce laboratoire étudie les mécanismes biochimiques de la transcription des gènes au sens large. C’est là que la présente étude a été initiée », souligne-t-il. « Le but du projet était d’établir de nouvelles connections entre les ARN nouvellement synthétisés et la transcription par l’ARN polymérase II en purifiant des complexes associés à l’ARN naissant », explique le scientifique. Pour ce faire, les chercheurs ont relevé un gros défi technique en termes biochimiques : « Nous avons purifié les complexes protéiques associés à l’ARN naissant et donc toujours connectés à l’ARN polymérase II, au niveau de la chromatine », résume Pierre Close.
Parmi les complexes protéiques purifiés, les scientifiques en ont identifié un particulièrement intéressant puisqu’il était à la fois lié à la formation de l’ARN et à la transcription. « Nous l’avons baptisé DBIRD. Ce complexe protéique est composé de deux protéines : la DBC1 (Deleted in Breast Cancer protein 1) et une autre protéine, inconnue jusque là, que nous avons appelée ZIRD (ZNF-protein interacting with nuclear RNPs and DBC1) », continue Pierre Close.
Quand DBIRD donne un coup d’accélérateur
Une fois DBIRD identifié et baptisé, les scientifiques se sont mis à la tâche pour caractériser le rôle que ce complexe protéique pourrait jouer au niveau de la transcription. « Nous avons fait des études de DNA-microarray (ou puces à ADN) qui nous ont permis de mesurer l’abondance de chaque exon dans les cellules à un moment donné », indique Pierre Close. « Nous avons utilisé des cellules contrôles et des cellules déficientes pour le complexe DBIRD et nous avons analysé l’abondance de chaque exon dans l’un et l’autre type de cellule », poursuit-il. Les chercheurs ont ainsi obtenu une liste d’environ 3000 exons dont l’abondance varie en fonction de la présence ou de l’absence de DBIRD dans la cellule. « Ces exons sont donc épissés différemment selon que DBIRD est fonctionnel ou non », précise Pierre Close.
Pour comprendre comment DBIRD influence l’épissage de ces exons, les scientifiques ont réalisé, en collaboration avec une équipe du Gene Center de Munich (Allemagne), une étude bioinformatique de ces séquences. « Nous avons trouvé une corrélation assez puissante entre l’abondance de paires de bases azotées adénine-thymine (A/T) et les exons qui étaient différemment épissés », révèle le chercheur. Ainsi, les séquences riches en séquences A/T seraient particulièrement sensibles au complexe DBIRD puisqu’elles sont plus ou moins incluses dans l’ARN messager final en fonction de l’absence ou de la présence de ce complexe.
Reste à savoir comment DBIRD régule l’inclusion ou l’exclusion de ces exons. « Dans une cellule normale, l’ARN polymérase II se déplace le long du simple brin d’ADN correspondant au gène et le transcrit. Lorsque ce complexe enzymatique rencontre un exon riche en A/T cela pose problème car ce sont des séquences qu’il a du mal à traverser et donc à transcrire », explique Pierre Close. « Nous pensons que le complexe DBIRD aide d’une certaine manière, par un mécanisme que nous ne connaissons pas encore, l’ARN polymérase II à transcrire ces séquences riches en A/T », poursuit le post-doctorant. C’est ce qu’ont démontré les résultats de la mesure de la vitesse d’élongation de l’ARN polymérase II au niveau des gènes comprenant ces exons. La vitesse de transcription est en effet diminuée lorsque DBIRD est absent. « Or la vitesse de l’ARN polymérase II influence directement l’inclusion ou l’exclusion d’exons au cours du processus d’épissage », indique Pierre Close.
