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Tableau 1 : Taille en paires de bases des différents exons du gène OCRL1 et localisation des exons par rapport à la séquence codante du gène OCRL1 (http://research.nhgri.nih.gov/lowe/). 5'-non traduit -216 TCTCAG CTCCCAGCTC CCCGCTCCCG GCTCCCGGCG - Exon 1 180 CCCGGCGCCC GGCGCGGAGC TGTTCCTCAA ACGACACGCA GCCGAGGTGG GTGGGTGTGG -120 GGACGCGGGA GCCAGTGTCG TCGGATCGGC CCGCAGTCCG CTGTCCTGCT GAGCCCGGAG -60 GCCGCCTGGA TGGAGCCGCC GCTCCCGGTC GGAGCCCAGC CGCTTGCCAC TGTCGAGGGT ADNc codant Exon 2 Exon 3 1 ATGGAGATGA AGGGTCCTCT CCGGGAGCCC TGCGCCCTGA CCCTAGCCCA GAGGAACGGG Exon 4 61 CAATATGAGT TAATAATCCA GTTGCATGAG AAGGAACAGC ATGTTCAAGA TATCATTCCT Exon 5 121 ATAAATAGCC ACTTCAGATG TGTTCAAGAA GCAGAAGAAA CTCTTTTGAT TGACATAGCT 181 TCTAACAGTG GCTGCAAAAT TCGGGTTCAG GGGGACTGGA TCAGAGAGCG CCGCTTTGAA Exon 6 241 ATCCCTGATG AGGAACACTG TTTGAAGTTC CTCTCAGCTG TCCTTGCTGC TCAGAAAGCT 301 CAGTCACAGC TTCTTGTTCC AGAGCAAAAG GACTCATCTA GCTGGTACCA GAAATTAGAC Exon 7 361 ACTAAGGACA AACCTTCTGT TTTTTCAGGG CTTCTTGGAT TTGAAGACAA TTTTTCTTCT 421 ATGAATTTGG ACAAGAAAAT AAATTCACAA AATCAGCCTA CTGGGATTCA TCGGGAACCC 481 CCACCTCCAC CCTTTTCAGT GAATAAAATG CTTCCACGTG AAAAAGAAGC TTCTAACAAG Exon 8 541 GAGCAGCCCA AAGTGACCAA CACCATGCGG AAGCTCTTTG TACCAAATAC CCAATCTGGG Exon 9 601 CAGCGGGAGG GTCTCATCAA ACATATCCTG GCAAAGCGAG AGAAAGAATA TGTCAACATT 661 CAGACTTTCA GATTTTTTGT TGGAACTTGG AATGTGAATG GCCAGTCTCC AGATAGCGGG Exon 10 721 TTAGAACCTT GGCTGAACTG TGATCCCAAT CCTCCTGATA TCTACTGCAT TGGATTCCAA 781 GAACTGGACT TGAGCACAGA AGCCTTCTTC TACTTTGAAT CTGTGAAGGA ACAAGAATGG Exon 11 841 TCCATGGCTG TAGAGAGAGG TTTGCATTCC AAAGCCAAGT ATAAGAAAGT TCAACTGGTG 901 CGCCTTGTTG GGATGATGCT TCTTATATTT GCCAGAAAGG ATCAGTGTCG ATACATTCGT Exon 12 961 GATATTGCTA CAGAAACAGT TGGAACTGGA ATCATGGGGA AAATGGGAAA CAAAGGTGGG 1021 GTAGCTGTGA GATTTGTATT TCACAACACC ACCTTTTGCA TTGTCAATTC CCATCTGGCT 1081 GCACACGTGG AGGACTTTGA GAGAAGGAAT CAAGATTATA AGGACATTTG TGCGAGAATG 1 Exon 13 141 AGTTTTGTGG TCCCAAATCA GACCCTCCCG CAGTTGAACA TCATGAAACA TGAGGTTGTC 1201 ATTTGGTTGG GAGATTTGAA TTATAGACTT TGCATGCCTG ATGCCAATGA GGTGAAAAGT 1 Exon 14 261 CTTATTAATA AGAAAGACCT TCAGAGACTC TTGAAATTCG ACCAGCTAAA TATTCAGCGC 1321 ACACAGAAAA AAGCTTTTGT TGACTTCAAT GAAGGGGAAA TCAAGTTCAT CCCCACTTAT 1 Exon 15 381 AAGTATGACT CTAAAACAGA CCGGTGGGAT TCCAGTGGGA AATGCCGGGT TCCAGCCTGG 1441 TGTGACCGAA TTCTTTGGAG AGGAACAAAT GTTAATCAGC TTAATTATCG GAGTCACATG 1 Exon 16 501 GAACTGAAAA CCAGCGACCA CAAGCCTGTT AGCGCCCTCT TCCATATTGG GGTGAAGGTT 1561 GTGGATGAAC GAAGGTACCG GAAAGTCTTT GAAGATAGTG TACGCATCAT GGACAGAATG 1621 GAAAATGACT TCCTTCCTTC CTTAGAACTC AGCAGGAGGG AGTTTGTGTT TGAAAATGTG 1 Exon 17 681 AAGTTTCGGC AACTACAAAA GGAGAAGTTC CAGATCAGCA ACAATGGACA GGTTCCCTGC 1741 CATTTTTCTT TCATCCCTAA ACTTAATGAC AGCCAGTACT GCAAGCCATG GCTTCGGGCT 1801 GAACCTTTTG AGGGCTACTT GGAGCCAAAT GAGACAGTGG ACATTTCTCT TGATGTGTAT 1 Exon 18 861 GTCAGCAAAG ACTCTGTAAC CATCCTGAAC TCGGGAGAAG ATAAGATTGA AGATATTCTC 1921 GTCCTTCACC TGGATCGAGG CAAAGATTAC TTCTTGACTA TCAGTGGAAA TTACCTCCCA 1 Exon 18a 981 AGTTGTTTTG GCACATCCTT AGAGGCTCTG TGCCGTATGA AAAGACCAAT CCGAGAAGTT 2 Exon 19 041 CCTGTTACCA AACTCATAGA CTTGgaagaa gacagcttcc tagaaaagGA GAAATCCCTT 2 Exon 20 101 CTGCAAATGG TTCCTTTGGA TGAAGGTGCC AGTGAGAGAC CCCTTCAGGT TCCCAAGGAG 2161 ATCTGGCTTC TAGTAGATCA CCTATTCAAA TACGCCTGTC ACCAGGAGGA CCTGTTCCAG 2221 ACCCCTGGAA TGCAGGAAGA GCTCCAGCAG ATCATTGATT GTCTGGATAC CAGCATTCCT 2 Exon 21 281 GAGACAATCC CTGGCAGCAA CCACTCTGTG GCTGAAGCAC TGCTCATTTT CTTGGAAGCC 2341 CTGCCAGAGC CAGTCATCTG TTACGAGCTG TATCAGCGAT GTCTTGACTC TGCTTATGAT 2 Exon 22 401 CCCCGGATCT GCCGACAGGT GATCTCCCAG CTTCCGAGAT GCCATAGAAA TGTTTTCCGT 2461 TACTTGATGG CATTCCTTCG AGAACTCTTA AAATTCTCTG AATACAATAG CGTCAATGCC 2 Exon 23 521 AACATGATCG CTACTCTCTT CACTAGTCTT CTCCTGAGGC CTCCACCCAA CCTTATGGCA 2581 AGACAGACTC CAAGTGACCG CCAGCGTGCT ATTCAGTTCC TTCTGGGCTT TCTGCTTGGG 2641 AGCGAAGAAG ACTAA 3'-non traduit 2656 GGCTT TTACTGTTCT CTGATATTCT AGAAGCAGAC GATCTCGGGC 2701 TCCAAGTATT TCAGAATGAT TTAAAAAGTC ATGCCACAGG AAGGGTCTAT TGCAGAATTT 2761 CAAGTTCTGT TTATAGTAAA AAGGAAGAGC GTTTCCTAAT CCCTCCTTTA CCATATCCTA 2821 CACAGAAAAA TACTTTTAGA CTTATATTGC CAAGCCAAAG TTACCATATT TTGGTGTTTT 2881 TGTGTTTTCT CTTTATAAGG CAAAAAGATC TGTATTTACA CTCCTTCACC TAAGGATGTG 2941 TTTGTTGCCC TCCTACCCAA TTGTCATGAT TGTCCTTAGT ACCCTAGGCC TAGATTCTGA 3001 GATCTTCCCA TTCTAGGCCT ACAAGCACTA CTTGCTGTAG CTGAGACTTG TCTAGAGTCC 3061 TTTGTTTTGC ACTTTTGACC CACCCCTTCC TGGATCACTC CTTTGCACTC CACTCCCGGA 3121 ATTCCTGTCA CTTTGAACGA AGTCTGAGTG AGGCTAGTGA CTCCTTGGGT GTCCTCAACA 3181 GTGAATTCAC TGTCTGCGTG CAGTTATTAC ATGCATTTGT GCATTCTACT ACAATGGCAT 3241 CTTTATGTCT CTGTAACATT GGCCTTTTCA TGGCTCCACA CTGGGTGGAA GGATATTCTC 3301 TTAGATCACA TTTAGTAGCA TAACTGTAGG GACTATTAGA GATGGCATCT CATCGATGAG 3361 AGAGAATCAC AATCAGAATG GAAGCACTTT GAGTATCTGA AGAGTGAGAG CATTCATGTT 3421 TGACAGGTCC TGCTTCCCAC TATCCTTTTC CTGTTATTAT TCAAATTTTA CACAAGGACT 3481 AATCCTGGGT GTCTCTGAGA CCCATCTCCT GCCTAGACAT CCACCTCCAG AGCAACACTG 3541 GCCCCACAGT AAAAGAGGAA GTCTTGTACC TCAGGCAGGC CCATCTAGAG CTATTGCTCC 3601 TTCCCACAGC AAAGGTATTG TGGATGACCC TTAGAATCCA TTCTCTGGTC TTCTGAAATA 3661 CCAAGGGCAG ATGTCACCTC CTTCCTCAGC AGGACTGACT CTGGGCTCTA CAACCAGCTC 3721 CTTCACATAA AGGGTTTAGA GACTCCCCTT GGCTCCCAGT CACCATATCC AGTGTTGTGT 3781 AAAGAGACTG GCCAACAGGA CCAACCAAGC ACCTTACCTC TCCCATACAA GATGACCCTC 3841 TGAGCTTTTC ATTTATTCAA GCTCTGTGGT ACAGCCTTTT TTTAAAATAA ATTAATCTAT 3901 ATTGGTTGAC AAACAAGCCA CCAACCACTG ACTGCAAAAC TGCCTGATGC AGTTGGGTTC 3961 CTCCTGGTTT TCTTTTGTTA CAACCACCCT TGCCTGTTTA CATTAATTGC AAGGAGCATA 4021 ACGTACAGGC TGTATGTACA ATCCTGGGCA TTGACTCTGT GACATTTCTA GCATATCCAA 4081 GGCACCACCA GTGATTTCTC CTGTTTCTTG GTGGGGGTGG GGGGGAAGGT TACGTATTCT 4141 GCAATATGGC TAAACCCTTT CCTGATTGAG AGTTAAAGCA ATAGGAGTCA AGTTACTGGT 4201 GCCACAGATC TGGAGGTATG ATAGGTCAGG GGCTAGGTGT TGAACTTAGT TAATGGAAGA 4261 CTGAGAGCAG AACAGGTTTG TCAnTCTCCG CAAGGCCAGA AAGTnTCACA AAAAGAGGCA 4321 GATGATAGAC ACTGGGGTAG GGTCATACCA CAGGGAAATA CCTTTCCTGG CTTGTTTTCT 4381 AGCATATCAC TGACCTGGGA TCTTTGGGTG AnnAAGGGTG TGGnnACTGG AGGCTCTGTG 4441 CAGCACGTGA TGCAGATCCT ATCTCTTTCT ACATCAGATC AAAACACTAA GTTGGTGTAC 4501 TGCCTCGACC TTTTTTCAGC TCATCCTGGA ACATATACAG AGTTGAGAGT TTTAGACAAT 4561 CTCTAGGTAG AGGAGACAAG AATGTAGACC CAGACAGAAG AAATCTGCTT CCCTACCATG 4621 GCTATTCCAG CACCCGAACC TGTAATTGCC AAGTCCCTAA GGTACTAATT TGTAGCTGCT 4681 CTGAAGTAAG GATTTCGGAT TCAGCTGGTn AAAGACTCTG TCACCTGCTG TCTTCAGGGA 4741 AGAAATGGTT CAAATCCATG TGGTGACATT GCATTAGTCT CCCTTTCACT GTTTTCTTAT 4801 TCTGTAATTG TTTGTTATAT TTCCCAAAAA CGTCTTGATC ACTAAGCAAA GCTGCTAGTG 4861 GCATTCTATA TTTCGTGTCA TCTTTTTTAT TATAATTTAT TGCAAATTTT TTTCTGAATA 4921 AATATATGTT GTGTGAAAAA AAAAAAAA Figure 3 : Séquence de l'ADNc d'OCRL1 (http://research.nhgri.nih.gov/lowe/). La séquence des différents exons est alternativement représentée en noir et en rouge au niveau de l'ADNc codant et de la partie 5'-non traduite pour les exons 1 et 2.
La protéine OCRL1 composée de 884 acides aminés (http://research.nhgri.nih.gov/lowe/) est une inositol 4,5-diphosphate 5-phosphatase de 105 kDa appartenant à la famille des inositol 5-phosphatases de type II. Elle comporte deux domaines hautement conservés : un central correspondant au domaine inositol polyphosphate 5-phosphatase (résidus aminés 221 à 523) et une région d’homologie avec les domaines Rho-GAP (Rho GTPase activating protein), localisé en C-terminal (résidus aminés 716 à 873) (pour revue Lowe, 2005). Le domaine central phosphatase conservé est défini par la présence de 2 motifs, WXGDXN(F/Y)R et P(A/S)W(C/T)DRIL, séparés par 69 acides aminés (Lowe, 2005) (Figure 4). Ce domaine a été retrouvé chez au moins 10 5-phosphatases de mammifères et 4 de levure. Les acides aminés situés dans les domaines conservés contribuent à la liaison du substrat et à sa catalyse mais également au maintien de la structure du cœur hydrophobe du domaine. La cristallisation du domaine 5-phosphatase de la synaptojanine de Schizosaccharomyces pombe, une inositol 5-phosphatase de la même famille qu'OCRL1, a montré la présence d’un repliement et l’existence d’un site actif histidine – aspartate de nature proche des sites de diverses nucléases dépendantes du magnésium. Un modèle du site phosphatase d'OCRL1 a été proposé par l'équipe de Whisstock (2000) (Figure 5). A l'heure actuelle, la structure tridimensionnelle d'OCRL1 n'est pas connue.  1 MEMKGPLREPCALTLAQRNGQYELIIQLHEKEQHVQDIIPINSHFRCVQEAEETLLIDIA 61 SNSGCKIRVQGDWIRERRFEIPDEEHCLKFLSAVLAAQKAQSQLLVPEQKDSSSWYQKLD 121 TKDKPSVFSGLLGFEDNFSSMNLDKKINSQNQPTGIHREPPPPPFSVNKMLPREKEASNK 181 EQPKVTNTMRKLFVPNTQSGQREGLIKHILAKREKEYVNIQTFRFFVGTWNVNGQSPDSG 241 LEPWLNCDPNPPDIYCIGFQELDLSTEAFFYFESVKEQEWSMAVERGLHSKAKYKKVQLV 301 RLVGMMLLIFARKDQCRYIRDIATETVGTGIMGKMGNKGGVAVRFVFHNTTFCIVNSHLA 361 AHVEDFERRNQDYKDICARMSFVVPNQTLPQLNIMKHEVVIWLGDLNYRLCMPDANEVKS 421 LINKKDLQRLLKFDQLNIQRTQKKAFVDFNEGEIKFIPTYKYDSKTDRWDSSGKCRVPAW 481 CDRILWRGTNVNQLNYRSHMELKTSDHKPVSALFHIGVKVVDERRYRKVFEDSVRIMDRM 541 ENDFLPSLELSRREFVFENVKFRQLQKEKFQISNNGQVPCHFSFIPKLNDSQYCKPWLRA 601 EPFEGYLEPNETVDISLDVYVSKDSVTILNSGEDKIEDILVLHLDRGKDYFLTISGNYLP 661 SCFGTSLEALCRMKRPIREVPVTKLIDLEEDSFLEKEKSLLQMVPLDEGASERPLQVPKE 721 IWLLVDHLFKYACHQEDLFQTPGMQEELQQIIDCLDTSIPETIPGSNHSVAEALLIFLEA 781 LPEPVICYELYQRCLDSAYDPRICRQVISQLPRCHRNVFRYLMAFLRELLKFSEYNSVNA 841 NMIATLFTSLLLRPPPNLMARQTPSDRQRAIQFLLGFLLGSEED Figure 4 : Séquence de la protéine OCRL1. Le domaine 5-phosphatase est souligné en rouge avec les deux motifs catalytiques écrits en rouge, le premier domaine de liaison à la clathrine est souligné en jaune et la boîte clathrine de type I est écrite en jaune (motif LIDLE), le domaine Rho-GAP est souligné en violet. Le domaine d'interaction avec les protéines Rab est situé entre les domaines soulignés en jaune et violet.  Figure 5 : Modèle du site 5-phosphatase d'OCRL1 tiré de Whisstosck et al (2000). Le cœur de la strucuture est formé de deux feuillets béta Le résidu catalytique Asp-405 est en rouge, la paire His-508 / Asp-482 (en vert) oriente le groupe 5'-phosphate mobile en coordination avec l'Asn-407 (en jaune). His-358, qui interagirait avec l'atome oxygène du phosphate mobile est en jaune. Glu-261 (en orange), interagirait avec l'ion Mg2+, qui stabilise la transition d'un état à l'autre. L'Asn-231 (en violet) forme une liaison hydrogène avec l'Asp-405. Il existe deux isoformes de la protéine qui sont générées par un épissage alternatif tissu-spécifique. L’isoforme OCRL1-a comporte 8 acides aminés supplémentaires (exon 18a), son expression est ubiquitaire mais est particulièrement présente au niveau cérébral. L’isoforme b, plus courte (sans l'exon 18a), s’exprime de façon majoritaire dans tous les tissus sauf le cerveau où elle est absente (Lowe, 2005). Le motif codé par l’exon alternatif est immédiatement adjacent à un site de liaison à la clathrine (acides aminés LIDLE en position 685) suggérant qu’il pourrait exister une différence d’affinité entre ces deux isoformes pour la clathrine (Figure 6).  Figure 6 : Représentation schématique de différentes 5-phosphatases. Le domaine 5-phosphatase est représenté en rouge, le domaine RhoGAP en violet et le domaine Sac1 en vert. OCRL1 a deux isoformes nommées a et b, qui contiennent ou pas 8 acides aminés immédiatement adjacent au motif LIDLE de liaison à la clathrine. Les synaptojanines comportent un domaine 5-phosphatase, un domaine N terminal d'homologie avec Sac1 mais pas de domaine de type RhoGAP (Lowe, 2005). Le domaine Sac1 possède une activité intrinsèque polyphosphoinositide phosphatase qui hydrolyse le PI(3)P, le PI(4)P et le PI(3,5)P2 en PI (Whisstock et al, 2002). A la différence de celles du type I, les inositol 5-phosphatases de type II agissent non seulement sur la fraction hydrosoluble des inositol polyphosphates mais aussi sur des substrats inositol polyphosphates lipidiques (Woscholski and Parker, 1997). OCRL1 a toutefois une préférence pour les substrats lipidiques et est plus active sur le phosphatidylinositol 4,5-diphosphate (PI(4,5)P2) que sur le phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate (PI(3,4,5)P3) (Zhang et al, 1995). L'expression de la protéine a été rapportée dans différents tissus incluant les fibroblastes mais d'après certains auteurs serait absente dans les leucocytes (Attree et al, 1992 ; Olivos-Glander et al, 1995). Des expériences réalisées au sein de notre laboratoire ont cependant montré que le gène OCRL1 était aussi transcrit dans les lymphocytes. La protéine OCRL1 participerait à la régulation des taux cellulaires de PI(4,5)P2 (Figure 7). F  igure 7 : Métabolisme partiel des phosphatidylinositol phosphates. PI : phosphatidylinositol ; P : phosphate ; Ins(1,4,5)P3 : inositol-1,4,5-triphosphate ; DAG : diacylglycérol. Les réactions catalysées par OCRL1 sont indiquées par une flèche rouge. La protéine OCRL1 a été tout d’abord localisée dans les fibroblastes, associée à l’appareil de Golgi (Olivos-Glander et al, 1995 ; Suchy et al, 1995). Une étude ultérieure réalisée sur des cellules rénales du tube proximal a montré que la protéine normale aurait une localisation lysosomale et régulerait le pool lysosomal de PI(4,5)P2 (Zhang et al, 1998). Cependant d'autres études réalisées sur des cellules rénales et des fibroblastes humains ont confirmé la localisation golgienne de la protéine OCRL1, plus particulièrement au niveau du réseau trans-golgien (Trans Golgi Network : TGN) (Dressman et al, 2000 ; Choudhury et al, 2005). C'est le domaine Rho-GAP d'OCRL1 qui serait responsable de la localisation golgienne de la protéine (Halstead et al, 2005). Le TGN est le compartiment du Golgi au sein duquel les protéines sont triées vers des vésicules destinées soit à la sécrétion, soit aux lysosomes. De plus, dans les cellules polarisées, ce réseau a un rôle important en séparant les protéines qui seront sécrétées soit au niveau de la membrane apicale soit au niveau de la membrane basolatérale. Ces cellules polarisées sont le plus souvent atteintes dans le syndrome de Lowe (Halstead et al, 2005). L'équipe de Nussbaum n'avait pas retrouvé de différence dans le taux cellulaire total de PI(4,5)P2 entre des fibroblastes normaux et des fibroblastes de patients atteints de syndrome de Lowe (Suchy and Nussbaum, 1998). Par contre, d'autres auteurs ont montré une élévation du taux de PI(4,5)P2 total dans des cellules rénales et des fibroblastes de patients atteints de syndrome de Lowe par rapport à des cellules contrôles (Zhang et al, 1998). Les études de l'équipe de Choudhury ont montré qu'OCRL1 est présente dans le TGN, dans les endosomes précoces ainsi qu'au niveau des intermédiaires situés entre ces deux compartiments : les vésicules recouvertes de clathrine, mais est absente dans les endosomes tardifs et des lysosomes (Choudhury et al, 2005 ; Ungewickell et al, 2004). OCRL1 se lie spécifiquement au domaine terminal des chaînes lourdes de clathrine. Un premier site de liaison a été identifié en C-terminal de la protéine composé par la séquence consensus des boîtes clathrine de type I (séquence LIDLE) mais il existe également un autre domaine indispensable pour la liaison à la clathrine situé entre les acides aminés 523 et 583 (Figure 8). Ce dernier domaine ne comporte pas de motifs de liaison connu à la clathrine (Choudhury et al, 2005).  Figure 8 : Les différents domaines de la protéine OCRL1. Le domaine 5-phosphatase est représenté en rouge, le premier domaine de liaison à la clathrine se situe dans le domaine en jaune, le deuxième est le motif LIDLE, le domaine Rho-GAP est représenté en violet et le domaine d'interaction avec les protéines Rab est situé entre les domaines jaune et violet. En plus de sa capacité de liaison à la clathrine, OCRL1 peut permettre in vitro l'assemblage de cette dernière. Son rôle in vivo est plus difficile à estimer, sachant que d'autres protéines intervenant à ce niveau ont un rôle dans l'assemblage de la clathrine (par exemple l'adaptateur de la clathrine AP-2). Des expériences de sur-expression ou au contraire de déplétion en OCRL1 ont montré que dans ces situations, il existe une perturbation du trafic entre le TGN et les endosomes. OCRL1 aurait donc un rôle de régulation du transport entre ces deux compartiments à la fois dans le sens TGN endosomes mais également dans le sens rétrograde des endosomes vers le Golgi (Choudhury et al, 2005). Chez la levure, l'accumulation de PI(4,5)P2 au niveau de la membrane interne entraîne une concentration trop importante à ce niveau-là de protéines se liant au PI(4,5)P2. Ceci a pour effet de gêner les processus d'endocytose, de trafic entre le TGN et les endosomes et l'assemblage de l'actine. OCRL1 pourrait également intervenir dans ces mécanismes en diminuant les concentrations de PI(4,5)P2 au niveau de la membrane interne (Lowe, 2005). Dans les cellules COS-7, sous l'effet de l'activation de Rac par EGF (Epidermal Growth Factor), une fraction d'OCRL1 est transloquée du TGN vers les replis de la membrane plasmique. Dans les fibroblastes de patients atteints de syndrome de Lowe après stimulation par les facteurs de croissance, il existe une accumulation de PI(4,5)P2 au niveau des replis membranaires. Ce phénomène n'est pas observé dans les fibroblastes normaux (Faucherre et al, 2005). D’autres expériences ont montré qu’après stimulation des cellules COS-7 par des facteurs de croissance, OCRL1 est transloqué au niveau des replis de la membrane plasmique. De ce fait, OCRL1 pourrait avoir un rôle dans les processus d'endocytose. Le mécanisme par lequel OCRL1 est dirigé du cytosol au TGN puis à la membrane endosomale est mal compris. OCRL1 pourrait s'associer à des membres de la famille rab ou de la famille des facteurs de ribosylation de l'ADP (ARF), petites GTPases qui ont une activité de recrutement d'effecteurs à la membrane (Faucherre et al, 2005 ; Lowe, 2005). Par l’intermédiaire du domaine de type Rho-GAP, OCRL1 se lie à la protéine Rac1. Cette protéine est une protéine Rho qui appartient à la famille des petites GTPases Ras. Ces protéines existent sous une forme active liée au GTP et une forme inactive liée au GDP. Les protéines Rho-GAP favorisent le retour de la protéine Rho à son état inactif (Ménager and Kaibuchi, 2003). La liaison à Rac1 se fait de façon équivalente pour la forme liée au GDP ou celle liée au GTP in vitro et in vivo (Faucherre et al, 2003). Cependant in vivo il demeure des incertitudes sur la fonction d'OCRL1 en tant que protéine Rac1-GAP (Lowe, 2005). L'analyse de la séquence d'OCRL1 montre qu'il n'y a pas de domaine transmembranaire ou de séquence consensus de myristoylation ou de prénylation. Les protéines Rho subissent une prénylation post-traductionnelle d'une cystéine conservée en C-terminal permettant ainsi leur interaction avec les membranes. L'association d'OCRL1 avec les protéines Rho pourrait permettre son interaction avec les membranes endocellulaires. OCRL1 pourrait ainsi s'associer au TGN en se liant à la Rac GTPase par l'intermédiaire de son domaine Rho-GAP (Faucherre et al, 2003). Dans la protéine OCRL1 le résidu arginine localisé au niveau du site catalytique des autres protéines Rho-GAP est remplacé par une glutamine (acide aminé 740 d'OCRL1). Cette substitution pourrait expliquer l'activité GAP très minime (Peck et al, 2002 ; Lowe, 2005). L'alignement du domaine Rho-GAP d'OCRL1 avec les bases de données sur les familles de protéines Pfam (http://pfam.janelia.org/) et SMART (Simple Modular Architecture Research Tool, http://smart.embl-heidelberg.de/) montre qu'il existe une différence au niveau de 3 acides aminés qui sont critiques pour l'activité GAP : l'arginine en position 85, la lysine (position 122) et l'asparagine (position 194) par rapport à la séquence de la protéine Rho-GAP humaine (Z23024 (également notée ARHGAP1 ou p50rhoGAP), NCBI http://www.ncbi.nlm.nih.gov/). Les deux derniers résidus sont impliqués dans la liaison aux protéines G et ainsi stimulent l'activité GTPase. La perte de l'arginine serait plus critique car ce "doigt arginine" semble essentiel pour l'activité GAP (Lichter-Konecki et al, 2006). Cependant des protéines GAP actives (par exemple RanGAP) n'utilisent pas ce "doigt arginine" pour l'hydrolyse du GTP, suggérant ainsi l'existence de mécanismes alternatifs (Faucherre et al, 2003). Les deux autres résidus aminés du site critique des Rho-GAP ne sont pas non plus conservés dans OCRL1 : la lysine est une leucine (position 775) et l'asparagine est une méthionine (position 842). Dans une étude récente, deux protéines OCRL1 mutantes dans le domaine Rho-GAP (mutations p.Ile751Asn et p.Ala780Pro) ont été analysées par expression dans un système hétérologue. L'analyse par Western blot a montré que le niveau d'expression des ces deux protéines correspond à 75 % de celui de la protéine sauvage. Le dosage de leur activité phosphatase in vitro est réduite de 85 à 90 %, signifiant donc que le domaine Rho-GAP est important pour cette activité enzymatique (Lichter-Konecki et al, 2006). L'analyse in vitro d'un fragment C terminal de la protéine OCRL1 sauvage correspondant aux 253 derniers acides aminés n'a pas montré d'augmentation de la conversion du GTP en GDP par rapport à l'activité basale des protéines RhoA, Rac1 et Cdc42. Selon ces auteurs, le fragment C-terminal sauvage n'a pas de rôle sur l'activation de la GTPase, ceci réduit donc la possibilité que des mutations dans ce domaine aient une action sur la fonction GTPase. Néanmoins, ce domaine Rho-GAP peut être un domaine d'interaction protéine-protéine par l'intermédiaire duquel des petites protéines G pourraient se lier et faciliter d'autres évènements cellulaires. Les membres de la famille des petites protéines G Arf sont directement impliqués dans la voie de signalisation du PI(4,5)P2 et sont localisés au niveau du TGN. Des études avec OCRL1 sauvage et le mutant p.Ile751Asn ont montré que seule la forme sauvage co-immunoprécipite avec les protéines Arf1 et Arf6 par l'intermédiaire du domaine Rho-GAP. La mutation est donc responsable d'une perte de l'interaction entre les deux protéines et cette interaction pourrait être importante pour la fonction normale de la protéine OCRL1 (Lichter-Konecki et al, 2006). En plus de son action préférentielle sur le PI(4,5)P2, OCRL1 a comme substrat le PI(3,4,5)P3 et dans une moindre mesure le PI(3,5)P2. Le PI(3,4,5)P3 est un lipide de la membrane plasmique synthétisé en réponse à la stimulation des récepteurs membranaires par des signaux extracellulaires. Ce lipide stimule l'activité du facteur d'ADP ribosylation des protéines activant les GTPases (ARF-GAP) de la protéine ARAP1 localisée dans l'appareil de Golgi (Lowe, 2005). Ces facteurs sont impliqués dans le trafic membranaire. La forme active d'ARF, ARF-GTP, est nécessaire pour la liaison des protéines du manteau aux vésicules et leur bourgeonnement à partir de la membrane (Suchy and Nussbaum, 1998). Les fibroblastes déficients en protéine OCRL1 ont un cytosquelette d'actine défectueux avec une perte des longues fibres d'actine et une sensibilité plus grande aux agents dépolymérisants. OCRL1 pourrait donc réguler la dynamique d'assemblage de l'actine par la modulation des taux de PI(4,5)P2 et PI(3,4,5)P3. OCRL1 pourrait également avoir un rôle sur la dynamique de l'actine par le biais d'une activité Rac1-GAP de son domaine Rho-GAP. En effet dans sa forme liée au GTP, Rac1 stimule l'assemblage de l'actine. Donc OCRL1 par son activité GAP devrait inhiber, au moins partiellement, cet assemblage. Les deux domaines conservés d'OCRL1 réguleraient donc la dynamique de l'actine et ainsi OCRL1 aurait un rôle de coordination entre le trafic membranaire et le cytosquelette d'actine. Ce cytosquelette d’actine a un rôle très important dans les cellules épithéliales pour la formation et le fonctionnement adéquat des jonctions serrées au niveau de l’épithélium rénal mais également dans la différenciation du cristallin. Différents gènes comme Oligophrenin1 (OPHN1) auraient un rôle dans la genèse du retard mental lié au chromosome X par l’intermédiaire de la famille des Rho GTPases qui modulent le cytosquelette d’actine ainsi que la croissance axonale et dendritique (Ménager and Kaibuchi, 2003). Le défaut cellulaire primaire dans le retard mental serait lié à la perte de la capacité du cytosquelette d'actine à réguler la croissance des neurites et à intervenir au niveau de la plasticité neuronale et synaptique (Endris et al, 2002). Le déficit en OCRL1 s'accompagnerait d'une absence de son activité Rho-GAP, altèrerait la dynamique d'assemblage de l'actine et serait ainsi responsable du retard mental. Les différents domaines d'OCRL1 ainsi que les interactions avec d'autres protéines sont synthétisés dans la figure 9.   Figure 9 : Différents domaines d'OCRL1 et leurs interactions protéiques Figure 9 : Différents domaines d'OCRL1 et leurs interactions protéiques La majeure partie des patients atteints de syndrome de Lowe présente soit une absence de transcrit OCRL1 (Attree et al, 1992), soit une perte ou une diminution significative de l’activité 5-phosphatase associée à des mutations non sens ou faux sens (Lin et al, 1997a), suggérant que la perte de fonction d’OCRL1 est effectivement responsable du syndrome de Lowe. Bien que la protéine ait une expression ubiquitaire, seuls certains organes comme l'œil, le cerveau et le tubule rénal proximal, semblent être affectés chez les patients atteints du syndrome de Lowe. Dans les autres tissus, il pourrait exister un phénomène de compensation par une enzyme de même spécificité comme l'INPP5B (inositol polyphosphate-5-phosphatase de 75kDa). La protéine OCRL1 et la protéine INPP5B ont la même organisation en domaines, une identité de séquence de 45 % et sont les seules 5-phosphatases chez l’homme et la souris à comporter un domaine de type Rho-GAP. Chez la souris, l'invalidation du gène Ocrl1 ne s'accompagne d'aucun signe clinique évocateur du syndrome de Lowe. Ceci suggère qu'Ocrl1 ne jouerait pas le même rôle sur le métabolisme des phosphoinositides chez la souris par rapport à OCRL1 chez l'homme ou qu'une autre enzyme, comme Inpp5b compenserait l'activité d'Ocrl1 chez la souris. L'invalidation du gène murin Inpp5b est responsable d'une dégénérescence testiculaire aboutissant à une stérilité, à l'exclusion semble-t-il d'autres conséquences phénotypiques (Jänne et al, 1998). Par contre, l'invalidation concomitante des deux gènes ne permet pas le développement embryonnaire et confirme la redondance au moins partielle de leurs activités enzymatiques (Jänne et al, 1998). L'homme exprimerait de façon moins importante la protéine INPP5B que la souris, en particulier dans les tissus cibles du syndrome de Lowe. Une autre hypothèse pour expliquer la spécificité des organes atteints pourrait être que les processus cellulaires déficients du fait de l'absence d'OCRL1 seraient plus importants dans les cellules du cristallin, du cerveau et des cellules des tubules proximaux. U 32 ne fonction majeure des cellules du tubule proximal rénal est la réabsorption des protéines ayant échappé à la filtration glomérulaire. La réabsorption par endocytose des protéines de bas poids moléculaire est médiée par deux récepteurs multiligands présents en abondance au niveau de la bordure en brosse des cellules tubulaires : la mégaline et la cubuline. Dans les conditions physiologiques, une petite partie de chaque récepteur est éliminée par clivage protéolytique au niveau de la membrane apicale des cellules. Les patients atteints du syndrome de Lowe excrètent moins de ces deux récepteurs dans leurs urines par rapport à des sujets sains car il existe une diminution de ces récepteurs au niveau de la membrane apicale. Cette diminution pourrait être due soit à un défaut d'apport de la mégaline du TGN à la membrane apicale soit à une baisse du niveau de recyclage à partir des endosomes apicaux (Lowe, 2005). Au niveau des cellules tubulaires proximales, la capture des endosomes et le transfert des protéines vers les lysosomes sont catalysés respectivement par Rab5 et Rab7 alors que la progression dans les étapes de l'endocytose dépend de l'acidification endosomale. Le canal chlore ClC-5 voltage-dépendant, presque exclusivement exprimé dans les cellules tubulaires proximales est localisé dans les endosomes. Dans le modèle murin de maladie de Dent obtenu par invalidation du gène CLCN5 et caractérisé par le même défaut de réabsorption que dans le syndrome de Lowe, il a été montré que le déficit du canal chlore endosomal empêchait le recyclage de la megaline et la cubuline en altérant le pH endosomal. Il y a donc une perte sélective des deux récepteurs au niveau de la bordure en brosse (Christensen et al, 2003). Un processus du même genre gênant le recyclage de ces deux protéines au niveau de la membrane apicale pourrait survenir dans le syndrome de Lowe (Lowe, 2005). |
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