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Hématologie

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Des progrès dans l’étude fonctionnelle du gène ATRX Volume 10, numéro 2, Mars-Avril 2004

Auteur
  • Page(s) : 173-4
  • Année de parution : 2004

Auteur(s) : Dominique Labie

Les α-thalassémies sont des anémies héréditaires très fréquentes. Elles sont dues le plus souvent à la délétion d’un ou plusieurs gènes α-globine, plus rarement à des mutations ponctuelles ou des microdélétions. L’existence de formes mineures d’α-thalassémies associées à un ensemble d’anomalies du développement et à un retard mental lié au chromosome X a été décrite pour la première fois en 1981 [1]. Ce syndrome ATRX a, depuis lors, été l’objet de nombreux travaux et a donné lieu à une revue parue récemment dans Hématologie [2]. On sait que le gène ATRX code pour une protéine de la famille SWI2/SNF2 qui, dans un complexe multiprotéique, présente une activité ATP-dépendante de remodelage de la chromatine. La protéine ATRX, localisée dans les sous-compartiments nucléaires PML et au niveau de l’hétérochromatine péricentromérique, interagit avec les composants de l’hétérochromatine et perturbe l’expression d’un certain nombre de gènes dont l’α-globine. Le mécanisme de cette dérégulation reste, cependant, mal compris. Deux articles plus récents apportent un complément d’information concernant la fonction du gène ATRX et son rôle dans le remodelage de la chromatine et la régulation de la transcription.
Une α-thalassémie acquise a été décrite dans quelques cas rares, accompagnée de myélodysplasie et touchant plusieurs lignages. C’est l’étude d’un nouveau cas d’ATMDS (α-thalassaemia myelodysplasia syndrome) qui a permis au groupe d’hématologie moléculaire de Cambridge, G.-B., d’avancer dans l’étude fonctionnelle du gène ATRX [3]. Au cours de cette étude, les auteurs ont observé que la dérégulation touchait les quatre gènes α, ce qui, par absence totale de synthèse des chaînes α, aurait dû s’avérer létal au cours du développement. Aucune anomalie structurale n’était retrouvée, le contrôle négatif de synthèse des quatre chaînes se présentait donc comme associé à une mutation transactivatrice. Le gène ATRX était évidemment un candidat. Aucune mutation n’ayant été mise en évidence au cours de l’étude de cas précédents par une recherche ciblée sur ce gène, les auteurs ont adopté une approche différente. Partant du phénotype de myélodysplasie, ils ont choisi d’explorer spécifiquement une population de cellules potentiellement sensibles à une mutation acquise. Ils ont pour cela purifié (à 95 %) les granulocytes du sang périphérique et ont étudié, sur des puces d’expression, la totalité des gènes exprimés par comparaison avec l’ARN de plusieurs témoins normaux. Ils ont constaté que le gène ATRX était très peu exprimé (3-4 % de la moyenne des autres gènes), et ont trouvé une mutation G > a dans le site donneur du premier intron, confirmée par RT-PCR, et qui n’existait que dans la lignée granulocytaire. Revenant alors à l’exploration de moelles osseuses archivées, ils ont retrouvé une mutation non sens et deux fois un ARNm anormalement épissé, la traduction dans ces trois cas étant une protéine tronquée.
La protéine ATRX serait impliquée dans la régulation transcriptionnelle de différents gènes, dont l’α-globine, par l’intermédiaire de la chromatine, ce qui explique la différence observée entre les familles α- et β-globine dont l’environnement chromati-nien est différent. L’observation de 60 mutations différentes vérifie que toutes entraînent un déséquilibre α/β (0,3 à 0,9) [1]. L’immunoprécipitation du complexe multiprotéique dont fait partie ATRX montre par ailleurs qu’aucune mutation innée n’abolit totalement la synthèse d’α-globine alors que l’invalidation du gène atrix chez la souris entraîne toujours une létalité embryonnaire avant le jour 9,5. Le syndrome ATMDS peut être considéré comme une invalidation à spécificité tissulaire touchant les progéniteurs hématopoïétiques dans lesquels l’invalidation est totale. Outre les gènes α-globine, ATRX modifie également l’expression d’autres gènes cibles. Comme d’autres complexes de remodelage de la chromatine, son effet est sans doute maximal quand les gènes sont réprimés, en particulier en fin de mitose quand la chromatine n’est pas complètement décondensée. Ce phénomène pourrait être en jeu dans le cas de l’α-globine, où une condensation nucléaire accompagne la maturation érythroïde terminale.
L’intérêt du travail est d’avoir permis l’étude d’une invalidation totale, létale au cours du développement, grâce à la mise en évidence d’une mutation somatique et à une technique permettant l’étude globale du transcrit dans le tissu concerné.
Un autre travail portant sur ATRX doit être signalé. Il est plus fondamental et dû à la collaboration de l’équipe du MRC de Cambridge avec plusieurs groupes américains, de Baltimore, de Houston et de Berkeley [4]. Partant du fait que les propriétés du complexe ATRX suggéraient fortement un remodelage chromatinien, les auteurs ont cherché à en connaître le mécanisme. Ce complexe a été isolé par immunoprécipitation à partir de cellules HeLa. L’analyse de sa composition polypeptidique a montré qu’il contenait en proportion sensiblement équimoléculaire le peptide ATRX de 300 kDa (ainsi qu’une forme tronquée due à un épissage alternatif) et un peptide de 110 kDa. Celui-ci a été identifié comme la protéine Daxx, protéine exclusivement nucléaire, décrite en 1997 chez la souris comme interagissant avec Fas au cours de l’apoptose, puis en 1998 chez l’homme dans les mêmes circonstances [5, 6]. Daxx est depuis lors connue pour son implication dans la répression transcriptionnelle et son interaction avec différents facteurs de transcription. L’étude présente révèle que les polypeptides ATRX et Daxx sont obtenus dans les mêmes proportions par les anticorps spécifiques de chacune des protéines, le fractionnement simultané se faisant dans un complexe d’environ 1-MDa. Le taux de ce complexe est diminué de façon significative dans les lignées cellulaires des sujets qui présentent le syndrome ATRX. L’activité de remodelage de la chromatine est attestée par le test dit de désintégration d’un nucléosome (nucleosome disruption) par la DNase1 en absence ou en présence d’ATP, le profil obtenu n’étant modifié qu’en présence d’ATP. Cette dépendance de l’ATP montre que l’activation transcriptionnelle est bien liée à un remodelage chromatinien qui a permis, par son ouverture, un meilleur accès à la chromatine [7]. Aucune activité hélicase n’a, en revanche, été mise en évidence, ce qui s’accorde avec l’absence d’anomalies chromosomiques ou de tendance à la malignité.
Une conclusion, au moins provisoire, est que l’action de modulation chromatinienne du complexe s’exercerait par l’intermédiaire de Daxx qui agit comme une sous-unité de ciblage sur des promoteurs spécifiques. Dans ce modèle le remodelage chromatinien peut s’appliquer à tous les gènes contrôlés par les facteurs de transcription qui interagissent spécifiquement avec Daxx. Les déficits moléculaires chez les sujets ATRX traduiraient un contrôle défectueux de ces gènes. La question est sensible, des compléments d’information sont sans doute à attendre. Et un modèle analogue pourrait être proposé dans d’autres pathologies. n

Références

1. Weatherall DJ, Higgs DR, Bunch C, Old JM, Hunt DM, Pressley I, Clegg JB, Bethlenfalvay NC, Sjolin S, Koler RD, Magenis E, Francis JL, Bebbington D. Hemoglobin H disease and mental retardation : a new syndrom or a remarkable coincidence ? N Engl J Med 1981 ; 305 : 607-12.

2. Cardoso C, Badens C, Mattei MG, Fontès M. Aspects cliniques et bases moléculaires du syndrome d’α-thalassémie associée à un retard mental. Hématologie 2003 ; 9 : 283-90.

3. Gibbons RJ, Pelagatti A, Garrick D, Wood WG, Malik N, Ayyub H, Langford C, Boultwood J, Wainscoat JS, Higgs DR. Identification of acquired somatic mutations in the gene encoding chromatin-remodeling factor ATRX in the α-thalassaemia myelodysplasia syndrom (ATMDS). Nature Genet 2003 ; 34 : 455-9.

4. Xue Y, Gibbons R, Yan Z, Yang D, Dowell TL, Sechi S, Qin J, Zhou S, Higgs D, Wang W. The ATRX syndrom protein forms a chromatin-remodeling complex with Daxx and localizes in promyelocytic leukemia nuclear bodies. Proc Natl Acad Sci USA 2003 ; 100 : 10635-40.

5. Yang X, Khosravi-Far R, Chang HY, Baltimore D. Daxx, a novel Fas-binding protein that activates JNK and apoptosis. Cell 1997 ; 89 : 1067-76.

6. Pluta AF, Earnshaw WC, Goldberg IG. Interphase-specific association of intrinsic centromere protein CENP-C with HDaxx, a domain-binding protein implicated in Fas-mediated cell death. J Cell Sci 1998 ; 111 : 2029-41.

7. Xue Y, Wong J, Moreno GT, Young MK, Côté J, Wang W. NURD, a novel complex with both ATP-dependent chromatin-remodeling and histone deacetylase activities. Molec Cell 1998 ; 2 : 851-61.