Les topoisomérases I et II contrôlent l'épissage alternatif : exemple de la caspase-2

Topoisomerases I and II control alternative splicing : example of caspase-2

• Auteur / Autrice : Stéphanie Solier
• Direction : Laurent Corcos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine. Biochimie, biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Apoptose

Épissage alternatif

Mots clés libres

Caspase-2

Résumé

L’épissage alternatif permet un contrôle de l’activité génique, à partir d’une même matrice d’ARN, en générant des protéines structurellement et fonctionnellement distinctes. Il est impliqué au niveau de nombreux gènes de l’apoptose, dont le gène CASP-2 pour lequel deux épissages alternatifs sont connus : un épissage en 5’ conduisant à l’inclusion d’un premier exon non codant spécifique de chaque transcrit, et un deuxième épissage alternatif dans la région 3’ conduisant à l’inclusion de l’exon 9 dans l’ARN Casp-2S. Le pré-ARNm permet en effet l’assemblage de deux ARNm principaux : Casp-2L, qui contient 11 exons et code la procaspase-2L, forme d’environ 48 kDa, et Casp-2S qui contient 12 exons et code la procaspase-2S de 35 kDa. Les deux isoformes de la procaspase-2 ont des rôles distincts : l’isoforme longue est pro-apoptotique et l’isoforme courte, anti-apoptotique lorsqu’elle est surexprimée. Dans ce travail, nous avons observé que le traitement de cellules leucémiques humaines U-937 par un inhibiteur de la topoisomérase II, l’étoposide (VP16) à 50 M pendant 4h, entraîne une augmentation de l’inclusion de l’exon 9, une diminution du transcrit Casp-2L ainsi qu’une diminution de la procaspase-2L. En outre, la majorité des inhibiteurs spécifiques des topoisomérases I ou II induisent l’inclusion de l’exon 9, un effet post-transcriptionnel, dépendant en partie de la PKCzêta, prédominant en phase G1/S du cycle cellulaire, et dissociable de l’apoptose. Les autres agents anticancéreux, dont les cibles ne sont pas des topoisomérases, sont sans effet. Dans leur ensemble, nos résultats permettent de penser que l’activité des topoisomérases est responsable du contrôle de l’épissage alternatif du pré-ARNm Casp-2, ce qui pourrait permettre une reprogrammation du potentiel apoptotique associé aux procaspases-2, en addition du mécanisme de NMD (« Nonsense-Mediated mRNA Decay ») qui dégrade Casp-2S. De plus les inhibiteurs de topoisomérases modifient le profil d’épissage d’autres transcrits de caspases et contrôlent le répresseur d’épissage SRp38. Au total, les inhibiteurs de topoisomérases, et vraisemblablement les topoisomérases elles-mêmes, ont un impact étendu sur l’épissage alternatif et donc, entre autres, sur la modulation de l’apoptose.

Alternative splicing allows a control of genetic activity, starting from the same pre-mRNA, by generating structurally and functionally distinct proteins. It is involved in the control of expression of many apoptotic genes, such as the CASP-2 gene for which two alternative splicing events are known : a first one occurs in the 5' region, leading to the inclusion of a specific non coding first exon, and a second event occurs in the 3' region, leading to the inclusion of exon 9 in Casp-2S RNA. The pre-mRNA allows the assembly of two main mRNA species : Casp-2L, which contains 11 exons and encodes the 48 kDa procaspase-2L form, and Casp-2S, which contains 12 exons and encodes the 35 kDa procaspase-2S protein. These two procaspases-2 isoforms have distinct roles: the long isoform is pro-apoptotic and the short is anti-apoptotic when overexpressed. In this work, we observed that the treatment of human leukemic cells U-937 by an inhibitor of topoisomerase II, etoposide (VP16) at 50 µM during 4h, leads to an increase in the inclusion of exon 9, a decrease in Casp-2L transcript as well as a decrease in procaspase-2L. Moreover, the majority of topoisomerases I or II inhibitors induce the inclusion of the exon 9, a post-transcriptional effect, partly dependent on PKCzeta, predominant in the G1/S phase of the cellular cycle, and independent of apoptosis. The other anticancer drugs, whose targets are not topoisomerases, have no effect. Hence, our results strongly suggest that the activity of topoisomerases controls the alternative splicing of Casp-2 pre-mRNA, which could allow a modulation of procaspase-2-dependent apoptosis. In addition, we have obtained evidence suggesting that the short isoform of caspase-2 is likely not to be expressed or expressed only at very low levels since it’s transcript is subjected to Nonsense-Mediated mRNA Decay. Finally, topoisomerase inhibitors modify the splicing of others caspases transcripts and control the SRp38 repressor protein. Consequently, topoisomerase inhibitors, and probably topoisomerases themselves, have an extended impact on alternative splicing, and consequently on apoptotic modulation.