Comment l’activité neuronale désassemble les condensats ARN - Protéines

Bien que la compartimentalisation des cellules eucaryotes ait traditionnellement été définie par la mise en place d’organelles délimitées par des membranes, il est récemment devenu clair que des organelles sans membranes, les condensats biomoléculaires, jouent un rôle clé dans la ségrégation spatiotemporelle des biomolécules. Ces compartiments ont l’avantage de s’assembler et se désassembler de façon rapide, permettant ainsi une réponse cellulaire dynamique et flexible à des signaux physiologiques et/ou environnementaux. Cette propriété est particulièrement importante pour les cellules neuronales qui doivent répondre rapidement et localement à différents types de signaux.

Afin d’étudier la dynamique des condensats (ou granules) ribonucléoprotéiques (RNP) riches en ARN réprimés et protéines régulatrices, les chercheurs ont utilisé comme modèle expérimental les neurones des corps pédonculés de drosophile adulte. Par des techniques d’imagerie à haute résolution, ils ont mis en évidence le rôle déclencheur de la tyramine, un neuromodulateur conservé mais peu étudié, dans un processus réversible de remodelage des granules (RNP). Ce remodelage est caractérisé par la décondensation des protéines constituant les granules ainsi que par la libération des ARN associés. Grâce à l’utilisation du système d'amplification SunTag, qui permet la détection spatiale dynamique des sites de synthèse protéique, les chercheurs ont également découvert que ce remodelage est lié à l'activation de la traduction des ARNm associés à ces granules.

Afin de caractériser la signalisation contrôlant ce processus, les chercheurs ont combiné approches fonctionnelles et purifications biochimiques. Ainsi, ils ont pu démontrer que l’action de la tyramine est médiée par le récepteur GPCR TyrR, qui induit l’activation des cellules neuronales, et par la kinase conservée CamkII. Cette kinase, activée par le calcium, interagit avec une protéine associée aux granules RNP, Imp, et est nécessaire à sa décondensation en réponse à la tyramine.

Grâce à la combinaison d’approches cellulaires et fonctionnelles, cette étude a donc permis d’identifier une voie de signalisation connectant activation neuronale et synthèse protéique, jetant un nouvel éclairage sur les mécanismes de régulation dynamique de l’expression génique dans les cellules neuronales. De plus, en illustrant comment les propriétés des condensats RNP peuvent contribuer à la régulation dynamique et spécifique des ARNm neuronaux, ce travail ouvre de nouvelles perspectives sur la régulation et la fonction de ces assemblages macromoléculaires dans des contextes physiologiques

Pour en savoir plus : 
Tyramine induces dynamic RNP granule remodeling and translation activation in the Drosophila brain.
Formicola N, Heim M, Dufourt J, Lancelot AS, Nakamura A, Lagha M and Besse F.
ELife. 23 avril 2021.  DOI: 10.7554/eLife.65742