Classification des récepteurs nucléaires

 Classification des récepteurs nucléaires

Les RNs sont classés selon différentes nomenclatures basées sur plusieurs critères. Une première nomenclature, fondée sur l’alignement des séquences des deux domaines les plus conservés (le domaine de liaison à l’ADN et au ligand) et la phylogénie, a permis de définir 7 sous-familles.

De façon intéressante, il existe une nette corrélation entre la fixation à l’ADN, la capacité de dimérisation et la proximité philogénétique de ces RNs. La sous-famille 1 (NR1) comprend les RNs capables de former des hétérodimères avec RXR (Ex : TRs, RARs, VDR, PPARs, RORs, Rev-erbs, CAR, PXR, LXR et FXR). La sous famille 2 (NR2) peut agir sous forme d’homodimère et hétérodimère, elle est formée par les HNF4s, les COUP-TFs et les RXRs. La sous-famille 3 (NR3) contient les récepteurs des hormones stéroïdes (GR, ER, PR, ERRs, AR). La sous-famille 4 (NR4) est constituée des RNs orphelins Nur77, Nurr1 et Nor1. La sous-famille 5 (NR5) inclut le facteur de stéroidogénèse 1 (SF1/NR5A1) et le RN orphelin (LRH1/NR5A2). La sous-famille 6 (NR6) comprend le récepteur GCNF. Finalement, la sous-famille 0 (NR0) contient deux RNs orphelins atypiques ne contenant pas de domaine de liaison à l’ADN et ayant une activité répressive dominante et constitutive (DAX1/NR0B1 et SHP/NR0B2).

Une seconde classification plutôt fonctionnelle a divisé les RNs en trois sousgroupes mais est maintenant peu utilisée. La première sous-catégorie qui est également la plus caractérisée est composée des récepteurs aux hormones stéroïdes et thyroïdes (ER, AR, PR, MR, GR, T3Rs, RARs et VDR). La seconde sous-catégorie est composée des RNs dit orphelins pour lequel aucun ligand et molécule régulatrice n’a été identifiée pour le moment (NR4As et COUP-TFs). La plupart des récepteurs contenus dans cette catégorie comporte une zone de fixation du ligand soit absente soit occupée continuellement par un lipide (Wisely et al.,2002) ou un phospholipide (Krylova et al.,2005). La dernière souscatégorie regroupe des RNs précédemment caractérisés comme orphelin mais dont on a découvert un ligand naturel qui leur confère des fonctions physiologiques. On trouve dans cette sous-catégorie les RNs senseurs du métabolisme cellulaire et répondant à des molécules issues de ce métabolisme: les Rev-erb, les PPARs, les LXRs, les FXRs, RORs ainsi que PXR et CAR .

Structure des récepteurs nucléaires 

Les RNs partagent une structure commune divisée en six domaines nommés de A à F du domaine N-terminal au domaine C-terminal de la protéine. Ces différents domaines sont plus ou moins variables en fonction des récepteurs et ont des fonctions différentes. Le domaine A/B N-terminal, le domaine D ou région charnière et la région F C-terminale sont les plus variables, la région F est d’ailleurs absente de la séquence protéique de certains RNs. En revanche, les domaines de liaison à l’ADN (DBD) et de liaison au ligand (LBD) sont les plus conservés.

Le domaine A/B

Ce domaine N-terminal, très peu conservé entre les RNs et même entre des isoformes différents du même récepteur, a été très peu étudié. Néanmoins, les différences observées au niveau de la séquence protéique du domaine A/B sont associées à des variations d’activité des RNs notamment de l’affinité avec leurs éléments de réponse sur l’ADN, avec les facteurs du complexe d’initiation de la transcription ainsi qu’à des fonctions distinctes des isoformes de RN in vivo (Briançon &Weiss,2006; Börjesson et al.,2011; Hollenberg et al.,1996; Mascrez et al.,2001). La région A/B contient le domaine d’activation AF-1 indépendant de la fixation du ligand. Cependant, une communication et une activité synergique entre les domaines d’activation AF-1 et AF-2 (dépendant de la fixation du ligand) ont été décrites pour différents RNs (Bommer et al.,2002; Bugge et al.,2009; Gianní et al.,2003; Simons &Kumar,2013). Ainsi, le domaine A/B, bien que peu conservé, peut avoir un rôle important dans la fonction des récepteurs nucléaires.

La région N-terminale est également une zone d’interaction avec des corégulateurs transcriptionnels activateurs comme SRC-1 et SRC-2 , P300 et CBP (Kressler et al.,2007; Onate et al.,1998; Tian et al.,2006; Wansa et al.,2002) ou corépresseurs (Noriega Reyes et al.,2015; Suzuki et al.,2010; Varlakhanova et al.,2010). De plus, le domaine AF-1 est une zone de modifications post-traductionnelles très fréquentes des RNs pouvant affecter leur localisation subcellulaire mais également leur potentiel transactivateur en modulant la fixation des coactivateurs sur ces RNs (Pawlak et al.,2012).

Le domaine de liaison à l’ADN 

Le domaine de liaison à l’ADN fut le premier des domaines des RNs dont la structure moléculaire a été déterminée par RMN ou par cristallographie à rayon X. Il est lié aux éléments de réponse sur les régions régulatrices des gènes cibles du récepteur. Ce domaine est constitué d’environ 66 résidus parmi les plus conservés entre les différents RNs et confère une fixation aux éléments de réponse de ces récepteurs très spécifique (Freedman,1992; Glass,1994).

Les RNs se fixent sur des éléments de réponse situés sur les « enhancers » et sur les régions promotrices soit sous forme de monomère à travers la fixation sur un demi-site de type 5’-AGGTCA-3’ et pour GR, MR, AR et PR sur un demi-site de type 5’-AGAACA-3’, soit sous forme d’homodimère ou d’hétérodimère en se fixant à deux demi-sites de géométries différentes et séparés par un nombre variable de nucléotides (Figure 2). Le domaine de liaison à l’ADN est composé de deux motifs en doigt de zinc comportant des séquences particulières : la boîte P responsable de la spécificité de liaison à l’ADN (Zilliacus et al.,1994) et la boîte D intervenant dans la dimérisation et stabilisant la liaison à l’ADN (Lee et al.,1993; Moras &Gronemeyer,1998; Rastinejad et al.,1995). Le DBD comporte deux hélices α dont l’hélice N-terminale ou hélice 1 va interagir avec le demisite de six nucléotides de l’élément de réponse. L’hélice C-terminale ou hélice 2 va contribuer à la stabilisation de la structure du DBD et du complexe protéine-ADN en établissant des liaisons faibles et non-spécifiques avec l’ADN (Helsen et al.,2012).

Cette région a été également décrite comme un site de modifications posttraductionnelles. La phosphorylation du DBD semble avoir un rôle répressif sur la fixation des RNs sur leurs éléments de réponse (Chen et al.,1999; Sun et al.,2007; TzagarakisFoster &Privalsky,1998; Viollet et al.,1997).

La région charnière 

La région charnière, aussi appelée l’extension C-terminale du DBD (CTE), relie le domaine de liaison à l’ADN au domaine de liaison au ligand (E/F) et est une région assez variable des RNs.

La région charnière des RNs a été très étudiée d’un point de vue moléculaire. Ces études ont tout d’abord montré que cette région contient des motifs responsables de leur localisation subcellulaire (NLS). Ceci a été démontré pour de nombreux RNs comme ER (Burns et al.,2011), AR (Tanner et al.,2010), VDR (Shaffer et al.,2005) et DAX-1 (Bernard et al.,2006).

La région charnière est impliquée dans l’activité de type « tethering » de GR (Yoshikawa et al.,2008). D’autres études mettent en exergue le rôle de ce domaine comme zone flexible reliant le DBD au LBD car la mutation de la région charnière affecte l’action synergique entre l’AF-1 et l’AF-2 du récepteur des oestrogènes (Zwart et al.,2010). La région charnière de FXR diffère entre ses différentes isoformes par une insertion de 4 acides aminés MYTG qui affecte l’activité transcriptionnelle de ces isoformes sur une partie de ses gènes cibles (Anisfeld et al.,2003; Anisfeld et al.,2005).

La région charnière a été également identifiée comme une interface de dimérisation avec RXR. Ainsi, l’analyse cristallographique du complexe PPAR-RXR-ADN révèle une zone de dimérisation entre la région charnière de RXR et le domaine de liaison au ligand de PPARγ (IJpenberg et al.,1997). C’est également une zone de fixation de coactivateur comme en témoigne l’interaction entre les protéines de la famille des protéines Ku, impliquées dans la réparation de l’ADN, avec la région charnière de FXR (Ohno et al.,2009). La région charnière est également un lieu de modifications post-traductionnelles des RNs. Ainsi, la sumoylation de la région charnière du récepteur PPARα accroît le recrutement du corépresseur NCoR et diminue son activité transcriptionnelle (Pourcet et al.,2010). L’acétylation de ce domaine du récepteur nucléaire ERα régule son activité et sa sensibilité à son ligand (Wang et al.,2001). De nombreuses modifications posttraductionnelles affectent le domaine charnière du récepteur PR et régulent la cinétique de son activité transcriptionnelle ainsi que sa localisation subcellulaire (Daniel et al.,2010).

Table des matières

Introduction
Chapitre 1 : Contexte bibliographique
Partie I. Les récepteurs nucléaires
1) Classification des récepteurs nucléaires
2) Structure des récepteurs nucléaires
a) Le domaine A/B
b) Le domaine de liaison à l’ADN
c) La région charnière
d) Le domaine de liaison au ligand
e) Le domaine F
3) Mode d’action des récepteurs nucléaires
a) Ligands des récepteurs nucléaires
b) Expression et modification de la localisation cellulaire des récepteurs nucléaires
c) Effets génomiques des RNs
i) Transactivation et transrépression
(1) Reconnaissance des éléments de réponse à l’ADN par les récepteurs nucléaires
(2) Coactivateurs/Corépresseurs
(3) Transactivation
(4) Transrépression
(5) Mode d’action des récepteurs nucléaires sur les enhancers
ii) Coopération/Compétition entre différent RNs
iii) Association dynamique entre les RNs et la chromatine
d) Effets non génomiques des RNs
e) Les modifications post-transcriptionnelles modulatrices de l’activité des RNs
PARTIE II. Le récepteur nucléaire FXR : un régulateur essentiel du métabolisme et de l’activité du foie
1) Le foie : un régulateur clef du métabolisme
a) Rôle du foie dans le métabolisme des glucides
i) Le métabolisme glucidique dans le foie
ii) La régulation du métabolisme du glucose dans le foie
b) Rôle du foie dans le métabolisme des lipides
i) Le métabolisme des lipides dans le foie
ii) Régulation de la lipogénèse dans le foie
(1) La régulation de la lipogénèse par le facteur de transcription CHREBP
(2) La régulation de la lipogénèse par le facteur de transcription SREBP
iii)Régulation de l’oxydation des acides gras dans le foie
iv)La stéatose hépatique et le NAFLD : une pathologie liée à la dérégulation du
métabolisme des lipides dans le foie
c) Rôle du foie dans le transport des lipides et du cholestérol
d) Le foie : lieu de synthèse des acides biliaires
e) Les acides biliaires régulent le métabolisme énergétique
2) Le récepteur nucléaire FXR : un senseur des acides biliaires régulateur du métabolisme hépatique
a) Structure et expression de FXR
b) Mode d’activation de FXR par ses ligands
c) Rôle de FXR dans la régulation de l’activité hépatique
i) Rôle de FXR dans le métabolisme des acides biliaires
ii) Rôle de FXR dans le métabolisme des lipides
iii) Rôle de FXR dans le transport des lipides et du cholestérol
iv) Rôle de FXR dans le métabolisme du glucose
v) Rôle de FXR dans la protection et la prolifération des hépatocytes
3) Mode d’action et régulation du RN FXR
a) Mécanisme d’activation de FXR
b) FXR activateur de l’expression génique
c) FXR répresseur de l’activité transcriptionnelle
d) Modulation de l’activité transcriptionnelle de FXR
i) Régulation de son expression
ii) Modification de la composition en ligands
iii) Modifications Post-transcriptionnelles de FXR
iv) Interaction Protéine-Protéine avec d’autres facteurs de transcription et RNs
Partie III. Le facteur de transcription FOXA2 : un régulateur clef du métabolisme et de l’activité du foie
1) FOXA2 : sa structure, sa répartition
2) Régulation de l’expression génique de FOXA2
3) Les facteurs FOXA : des collaborateurs connus de la super-famille des RNs
4) FOXA2 : un facteur de transcription aux nombreux rôles hépatiques
a) Rôle de FOXA2 dans le développement du foie
b) Rôle de FOXA2 dans le métabolisme des acides biliaires
c) Rôle de FOXA2 dans le métabolisme des lipides
d) Rôle de FOXA2 dans le transport du cholestérol et des lipides
e) Rôle de FOXA2 dans le métabolisme des glucides
f) Rôle de FOXA2 dans la prolifération des cellules tumorales du foie
5) FOXA2 est modulée par les conditions physiologiques
Chapitre 2 : Objectif de l’étude
Chapitre 3 : Résultats
1) Introduction
2) Manuscrit
3) Conclusion
Chapitre 4 : Conclusion

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