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Le système nerveux subit des changements importants dans la structuration, le remodelage et la spécification cellulaire au cours du développement. Chez les mammifères matures, il est constitué de réseaux de cellules qui atteignent chaque organe et partie du corps pour conduire les impulsions dans les deux sens afin de contrôler les réponses physiologiques essentielles aux stimuli internes et externes en temps opportun. Pour accomplir ses tâches, le système nerveux utilise un grand nombre de cellules aux propriétés différentes pour former des structures extrêmement complexes et dépend d’un ensemble de mécanismes élaborés de régulation des gènes pour son développement et son fonctionnement. Les microARN (miARN) ont été ajoutés en tant que nouveaux acteurs clés dans la régulation du système nerveux. Les miARN sont une classe d’ARN abondants, d’environ 22 nucléotides de long, exprimés de manière endogène dans un large éventail d’organismes et dans chaque type de cellule de ces organismes. En régulant l’expression d’un grand nombre de gènes codant pour des protéines, les miARN contrôlent une variété de processus biologiques importants (Ambros, 2004). Cette revue résume notre compréhension actuelle des rôles des miRNAs dans le système nerveux des mammifères.

miRNAs : la biogenèse et les mécanismes d’action. Un miARN peut être situé dans un intron ou un exon d’un gène hôte ou constituer une unité de transcription indépendante (Rodriguez et al., 2004). Il est transcrit initialement comme partie d’un transcrit primaire beaucoup plus long, généralement par l’ARN polymérase II (Cullen, 2004). Chez les mammifères, le transcrit est clivé par une RNase appelée Drosha, ainsi que sa sous-unité régulatrice DGCR8, pour libérer un précurseur en épingle à cheveux d’environ 65 nucléotides dans le noyau. Un petit nombre de précurseurs peut également être généré de manière indépendante de Drosha (Berezikov et al., 2007 ; Okamura et al., 2007 ; Ruby et al., 2007). Le précurseur est ensuite exporté vers le cytoplasme par Exportin5 et son cofacteur Ran lié au GTP. Une fois dans le cytoplasme, le précurseur est encore traité par une autre RNase, Dicer, pour produire un intermédiaire ARN duplex d’environ 22 paires de bases. La liaison d’une protéine Argonaute au duplex et les réarrangements structurels qui s’ensuivent entraînent la rétention du miRNA mature, simple brin, dans le complexe Argonaute : miRNA. Comme l’expression des ARNm, l’expression des miARN peut être régulée de manière transcriptionnelle et post-transcriptionnelle, et certains des exemples seront discutés plus tard.

Le complexe Argonaute:miARN assure la médiation des effets biologiques directs du miARN via l’interférence ARN et les mécanismes connexes (He et Hannon, 2004). De nombreuses protéines ont été signalées pour interagir avec la protéine Argonaute, bien que leurs fonctions ultérieures n’aient pas été fermement établies. La partie miRNA fournit clairement une spécificité au processus d’extinction de l’ARN en se liant à sa séquence cible, généralement située dans les régions 3′ non traduites d’un ARNm animal. La complémentarité entre l’extrémité 5′ du miARN, appelée région germe, et l’ARNm cible semble être disproportionnellement critique pour la spécificité de la liaison, alors que l’extrémité 3′ du miARN contribue moins à la reconnaissance de la cible (Lewis et al., 2005). Étant donné qu’un miARN animal n’est presque jamais parfaitement apparié à ses cibles, et que des complémentarités partielles sont en fait suffisantes pour la fonction des miARN, un miARN peut réguler l’expression de centaines de gènes ; d’autre part, un ARNm peut contenir plusieurs sites de ciblage de miARN (Lewis et al., 2005 ; Xie et al., 2005 ; Miranda et al., 2006). L’interaction entre un miARN et son ARNm cible conduit principalement à une diminution de la production du produit du gène cible (c’est-à-dire la protéine), bien que le mécanisme détaillé reste insaisissable (Filipowicz et al., 2008). La protéine Argonaute interagit probablement avec la machinerie de traduction pour inhiber la synthèse des protéines, ce qui pourrait se produire à divers stades (par exemple, les étapes d’initiation et d’élongation) pendant la traduction, peut-être en fonction de la nature du miARN et du transcrit cible. Les ARNm dont la traduction est empêchée présentent souvent une accumulation réduite. D’autres modes d’action ont également été attribués aux miARN. Par exemple, les miARN peuvent réprimer l’expression des gènes dans les cellules cultivées en cycle mais augmenter l’expression des gènes dans les cellules arrêtées (Vasudevan et Steitz, 2007 ; Vasudevan et al., 2007). Bien que cette dernière possibilité ait des implications significatives pour les neurones postmitotiques, les efforts de recherche se sont jusqu’à présent concentrés sur la compréhension de la répression génique médiée par les miRNA dans les systèmes nerveux.

Il existe environ 600 gènes miRNA humains dans la base de données actuelle des miRNA, codant pour environ 1000 miRNA potentiels (Griffiths-Jones et al., 2008). Beaucoup d’entre eux sont conservés au cours de l’évolution chez les mammifères, certains même chez les vers et les mouches. Les gènes miRNA sont nommés dans l’ordre de leur découverte, comme miR-1, miR-2, etc., en tenant compte de la conservation des espèces, à l’exception de lin-4 et let-7, qui sont les deux premiers miRNA jamais identifiés. La découverte de miRNA a été grandement facilitée par les efforts massifs de séquençage et par la prédiction par programme informatique suivie de la confirmation par des méthodes sensibles de réaction en chaîne par polymérase. Ces approches présentent toutefois des inconvénients. Un petit nombre de miARN sont probablement mal annotés et représentent plutôt des produits de dégradation de transcrits non liés (Berezikov et al., 2006a). De plus, comme un miARN agit en se liant à ses ARNm cibles, qui sont potentiellement des centaines, la fonction d’un miARN dépend de façon critique de sa masse. Le nombre de copies des miRNA les plus abondants peut largement dépasser 10 000 par cellule ou neurone (Lim et al., 2003 ; Kye et al., 2007), mais il est possible que certains miRNA de base de données soient exprimés à un niveau trop faible pour être efficaces contre la plupart de leurs cibles autrement potentielles. D’autre part, même si un miRNA est rarement trouvé dans un échantillon de tissu total, il peut encore être fonctionnel s’il est fortement restreint à une sous-population de cellules d’un type de cellule particulier ou à un stade de développement, ce qui peut être pertinent pour la situation dans le système nerveux.

Expression des miRNA dans le système nerveux. Comme d’autres tissus et cellules, le système nerveux et les lignées cellulaires neurales expriment également des miARN, dont certains sont enrichis ou uniques dans le tissu et les cellules neurales (par exemple, miR-9, miR-124, miR-125, miR-128 et miR-129) (Lagos-Quintana et al., 2002 ; Dostie et al, 2003 ; Babak et al., 2004 ; Barad et al., 2004 ; Kim et al., 2004 ; Liu et al., 2004 ; Nelson et al., 2004 ; Sempere et al., 2004 ; Baskerville et Bartel, 2005 ; Berezikov et al., 2006b ; Hohjoh et Fukushima, 2007a ; Landgraf et al., 2007 ; Bak et al., 2008). Le nombre de gènes miRNA trouvés exprimés dans le système nerveux semble être plus important que dans de nombreux autres organes, ce qui reflète peut-être en partie le fait que le système nerveux contient de nombreux types et sous-types de cellules. Vers la compréhension de la complexité de l’expression des miARN, ces études ont en outre révélé que des zones anatomiquement distinctes du système nerveux central adulte (par exemple, le cervelet, l’hypothalamus et l’hippocampe) expriment des miARN similaires, mais que les niveaux relatifs de miARN peuvent varier de manière significative dans les différentes régions.

L’expression des miARN pendant la différenciation neuronale et le neurodéveloppement a également été étudiée. Lorsqu’elles sont traitées avec de l’acide tout-trans-rétinoïque, les cellules de carcinome embryonnaire se différencient de façon terminale en cellules de type neurones. Parallèlement aux changements morphologiques, l’expression de miARN tels que miR-9, miR-124 et miR-125 est significativement induite au fil du temps, ce qui suggère que ces miARN peuvent jouer un rôle dans la différenciation ou la détermination du destin cellulaire, en plus de leurs fonctions potentielles chez les adultes (Sempere et al., 2004 ; Smirnova et al., 2005 ; Hohjoh et Fukushima, 2007b). De nombreux miARN qui ne sont pas spécifiques au système nerveux sont également affectés. Par exemple, la famille de miARN let-7 est fortement régulée à la hausse, ce qui a probablement une influence plus générale sur le processus de différenciation et de développement. Des changements similaires et profonds dans l’expression des miARN sont observés lorsque les cellules souches embryonnaires subissent une neurogenèse et une gliogenèse (Smirnova et al., 2005 ; Krichevsky et al., 2006). De plus, il a été démontré que le miR-124 et le miR-128 sont exprimés de manière préférentielle dans les neurones, tandis que le miR-23, le miR-26 et le miR-29 sont limités ou enrichis dans les astrocytes (Smirnova et al, 2005). Le profil d’expression des miRNA au cours du développement du système nerveux chez les mammifères a également été examiné, et là encore, on observe une vague d’expression des miRNA régulée dans le temps (Krichevsky et al., 2003 ; Miska et al., 2004 ; Smirnova et al., 2005 ; Wheeler et al., 2006 ; Dogini et al., 2008). Tous ces résultats suggèrent que le profil d’expression des miRNA peut servir de marqueur du développement neuronal et que des miRNA spécifiques peuvent contribuer au processus de développement.

Des miRNA ont été isolés à partir de polysomes de neurones en culture, ce qui est cohérent avec le rôle des miRNA dans le contrôle de la traduction (Kim et al., 2004 ; Nelson et al., 2004). Une facette stratégique de la régulation des gènes dans les cellules neuronales est que de nombreux ARNm sont concentrés près de structures spécifiques pour assurer une synthèse locale de protéines régulée par l’activité. Il est concevable que certains miRNAs suivent également de tels schémas de distribution subcellulaire. En effet, un enrichissement ou un appauvrissement sélectif des miARN dans les dendrites a été rapporté (Schratt et al., 2006 ; Kye et al., 2007). Ces résultats suggèrent que les miARN, comme les protéines de liaison à l’ARNm spécifiques à une séquence, pourraient réguler localement l’expression des gènes pour affecter la plasticité synaptique dans les cellules neuronales.

Fonction des miARN : Leçons tirées des études sur la perte globale des miRNAs. Les knockouts conditionnels de Dicer, le gène nécessaire à la biogenèse des miRNA, ont été largement utilisés pour examiner les rôles collectifs des miRNA dans des tissus et des types de cellules spécifiques chez la souris. La perte de Dicer dans les cellules de Purkinje matures est suivie d’une dissémination rapide des miRNA sans impact immédiat sur la physiologie ou la fonction cellulaire (Schaefer et al., 2007). Néanmoins, la mort cellulaire finit par se produire, entraînant une dégénérescence cérébelleuse progressive et le développement d’une ataxie, qui reflète les troubles neurodégénératifs chez l’homme. L’ablation de Dicer dans les neurones dopaminergiques postmitotiques du mésencéphale entraîne également une perte progressive des neurones in vitro et in vivo, et les souris mutantes ont une locomotion nettement réduite, ce qui rappelle les patients atteints de la maladie de Parkinson (Kim et al., 2007). Le knock-out homozygote de Dicer, à partir du jour embryonnaire 15,5, dans le cortex et l’hippocampe de souris entraîne des modifications de la morphologie des dendrites, une apoptose, une microcéphalie, une ataxie et la mort trois semaines après la naissance (Davis et al., 2008). Les souris avec une perte de Dicer dans les neurones dopaminoceptifs du striatum présentent également des phénotypes comportementaux et neuroanatomiques, bien que, contrairement aux neurones ciblés dans les autres études, les neurones affectés survivent pendant la durée de vie des animaux, qui est d’environ 10 semaines (Cuellar et al., 2008). Dicer est également nécessaire à la différenciation olfactive chez l’embryon, au maintien des progéniteurs olfactifs et à la différenciation des précurseurs olfactifs, alors qu’il n’est pas nécessaire au bon fonctionnement des neurones matures chez la souris (Choi et al., 2008). Une cause sous-jacente de ces phénotypes pourrait être que la déplétion en miARN entraîne une perte très progressive de protéines importantes et/ou une accumulation de certaines protéines à un niveau qui est finalement toxique pour les cellules. L’incertitude demeure quant à savoir si certains des phénotypes observés résultent de la perte des fonctions indépendantes des miARN de Dicer, car Dicer traite également d’autres petits ARN, tels que les petits ARN interférents. L’haplo-insuffisance de DGCR8, un autre gène impliqué dans le traitement des miRNA, entraîne une réduction de l’expression des miRNA et des déficits neuronaux et comportementaux chez les souris également (Stark et al., 2008). Dans l’ensemble, des arguments très solides peuvent être avancés en faveur des fonctions importantes des miRNA dans la différenciation et la survie des neurones, ce qui est cohérent avec l’expression ubiquitaire des miRNA et leurs fonctions dans d’autres tissus.

Fonction des miRNA : Leçons des études des miRNAs individuels. Les fonctions des miRNA individuels dans les neurones en développement ont été étudiées. Dans la même étude qui a démontré les rôles combinés des miRNA dans le maintien des neurones dopaminergiques du mésencéphale (Kim et al., 2007), on a constaté que le miR-133b réprime la différenciation de ces neurones à partir de cellules souches embryonnaires et de cultures de mésencéphale. Les auteurs ont identifié une cible du miR-133b comme étant le facteur de transcription Pitx3, qui active normalement l’expression génétique dans les neurones dopaminergiques. Choi et al. (2008) ont montré que miR-200 est essentiel pour la différenciation des cellules progénitrices olfactives et que sa fonction peut dépendre de sa capacité à cibler les voies de signalisation Notch et du facteur de croissance transformant-β et Foxg1. Un autre exemple, peut-être le mieux étudié, est celui du miR-124, un miRNA abondant et caractéristique des neurones. L’expression du miR-124 est faible dans les cellules souches embryonnaires et les cellules précurseurs neuronales, mais elle augmente considérablement dans les neurones. La surexpression précoce du miR-124 avec un autre miRNA abondant, le miR-9, déplace la différenciation des précurseurs vers les neurones, ce qui suggère que le miR-124 et le miR-9 stimulent la différenciation neuronale (Krichevsky et al., 2006). Dans une étude distincte, la surexpression du miR-124 favorise alors que l’inhibition de la fonction du miR-124 retarde la croissance des neurites (Yu et al., 2008). Le miR-124 peut conférer des propriétés neuronales aux cellules, car la surexpression du miR-124 dans les cellules HeLa régule à la baisse de nombreux gènes dont l’expression est absente dans les neurones (Lim et al., 2005), tandis que le blocage de l’activité du miR-124 dans les neurones matures augmente les niveaux d’ARNm non neuronaux (Conaco et al., 2006). Le miR-124 exécute ses fonctions par au moins trois mécanismes. Premièrement, il inhibe l’expression de la petite phosphatase à domaine C-terminal 1, un composant du répresseur de transcription RE1-silencing (Visvanathan et al., 2007). Dans les tissus non neuronaux, le répresseur de transcription RE1-silencing arrête la transcription de nombreux gènes neuronaux, y compris le miR-124 (Conaco et al., 2006), qui est un exemple émergent de facteurs de transcription critiques régulant l’expression des ARNm et des miRNA. En raison de l’augmentation du miR-124 dans les neurones, la transcription de nombreux gènes spécifiques aux neurones est induite. Deuxièmement, le miR-124 bloque l’expression de la protéine 1 de liaison au tractus polypyrimidine, un répresseur global de l’inclusion alternative d’exon spécifique aux neurones dans les cellules non neuronales (Makeyev et al., 2007). Ainsi, le miR-124 gère deux régulateurs maîtres pour influencer l’expression d’un large spectre de gènes. Troisièmement, le miR-124 cible directement de nombreux gènes impliqués dans la régulation du cytosquelette, ce qui peut expliquer sa fonction dans la promotion de la croissance des neurites (Yu et al., 2008). Le miR-124 a probablement de nombreuses autres cibles directes également.

Dans les neurones matures, la synthèse locale des protéines régulée par les miRNA aux synapses est un modèle attrayant pour établir la plasticité synaptique. Dans les neurones hippocampiques de rat, le miR-134 est concentré dans le compartiment synaptodendritique (Schratt et al., 2006). La surexpression du miR-134 diminue significativement le volume des épines dendritiques, qui correspond approximativement à la force synaptique, alors que l’inhibition de la fonction du miR-134 augmente le volume des épines. Au niveau des dendrites, le miR-134 empêche la traduction de la protéine kinase 1 contenant un domaine lim (Limk1), un régulateur de la dynamique des filaments d’actine. La surexpression de Limk1 contrecarre les effets du miR-134 sur la morphologie des épines, indiquant que l’inhibition de l’expression de Limk1 est une voie majeure par laquelle le miR-134 limite la taille des épines dendritiques. L’interaction fonctionnelle entre Limk1 et miR-134 peut être régulée par les activités neuronales, car elle est soulagée par le facteur neurotrophique dérivé du cerveau libéré lors de la stimulation synaptique par des mécanismes qui restent à déterminer. L’implication est que si l’association d’un miRNA, comme celle des protéines de liaison spécifiques à l’ARN, avec un ou plusieurs ARNm cibles est contrôlée par un stimulus, alors le stimulus peut moduler l’interaction entre le miRNA et le(s) ARNm pour réguler l’expression des gènes de manière rapide et coordonnée. Bien que le miR-134 soit jusqu’à présent le seul miRNA de mammifère à avoir une fonction localisée dans les neurones, la découverte que des protéines impliquées dans la biogenèse et la fonction des miRNA sont présentes dans les densités postsynaptiques, les axones et les cônes de croissance suggère que les fonctions spécifiques d’autres miRNA peuvent être identifiées à ces endroits (Lugli et al., 2005 ; Hengst et Jaffrey, 2007). Faisant allusion à un rôle des miRNA dans le contrôle de la libération des neurotransmetteurs, il a été rapporté que miR-130a et miR-206 inhibent la synthèse du neurotransmetteur substance P dans les cellules neuronales humaines dérivées de cellules souches mésenchymateuses, alors que l’interleukine-1α réduit l’expression des miRNA, soulageant ainsi l’inhibition (Greco et Rameshwar, 2007).

L’expression et la fonction des miARN neuronaux sont influencées par des signaux externes, notamment des agents pharmacologiques. Dans un modèle de culture de neurosphères dérivées du cortex cérébral d’une souris fœtale pour étudier comment l’éthanol affecte le développement du cerveau fœtal, il est démontré qu’une dose élevée d’éthanol supprime l’expression de miR-21, miR-335, miR-9 et miR-153, mais qu’une dose plus faible d’éthanol induit miR-335 (Sathyan et al., 2007). Les espèces réactives de l’oxygène modifient l’expression des miARN dans les cultures de cellules du cerveau humain (Lukiw et Pogue, 2007), une situation qui pourrait être pertinente pour la maladie d’Alzheimer (Lukiw, 2007). À titre d’exemple de médicaments psychothérapeutiques ciblant les miARN, le lithium et le valproate, deux importants stabilisateurs de l’humeur, affectent l’expression à long terme de let-7b, let-7c, miR-128a, miR-24a, miR-30c, miR-34a, miR-221 et miR-144 dans l’hippocampe du rat (Zhou et al., 2008). Les fonctions de ces miRNAs doivent être mieux définies. Les miRNA pourraient en partie médier les effets de l’éthanol, des espèces réactives de l’oxygène ou des stabilisateurs de l’humeur sur l’expression des gènes, et/ou ils pourraient signifier les changements adaptatifs dans les cellules du cerveau. À partir des miARN modifiés, on peut déduire et tester les changements d’expression de leurs gènes cibles afin de mettre en lumière les mécanismes d’action de divers agents et traitements. Dans l’une de ces études, il a été démontré qu’une stimulation hyperosmolaire à long terme augmente les niveaux de miR-7b dans l’hypothalamus et qu’une cible de miR-7b est identifiée comme étant Fos, un facteur de transcription critique qui intervient dans les réponses à de nombreux agents neuropharmacologiques (Lee et al., 2006). La transcription de miR-132 est contrôlée positivement par la protéine de liaison à l’élément de réponse de l’AMPc, qui, comme Fos, répond à un large éventail de stimuli et d’activités neuronales (Vo et al., 2005 ; Wayman et al., 2008). miR-132 régule à la baisse p250GAP, un membre de la famille Rac/Rho des protéines d’activation de la GTPase qui limite la croissance des neurites. La production de miR-132 dépendante de la protéine de liaison de l’élément de réponse à l’AMPc, induite par l’activité, entraîne l’inhibition de p250GAP et la croissance des neurites, contribuant ainsi à la plasticité dendritique. Une deuxième cible du miR-132 est la protéine 2 de liaison au méthyle CpG, un répresseur général de transcription (Klein et al., 2007). En outre, le miR-132 et un autre miRNA spécifique au cerveau, le miR-129, sont contrôlés par la lumière et l’horloge circadienne et modulent à leur tour le processus de synchronisation circadienne dans le noyau suprachiasmatique in vivo (Cheng et al., 2007).

D’après l’ensemble des preuves qui s’accumulent rapidement, il est clair que les miRNA régulent l’expression de gènes impliqués dans une gamme diverse de processus pour affecter de nombreuses étapes et aspects de la maturation et du fonctionnement du système nerveux des mammifères. Les études futures élucideront la façon dont les miARN agissent, de concert avec les facteurs de transcription, les protéines de liaison à l’ARNm et d’autres protéines régulatrices, pour régler finement l’expression des gènes en réponse à des stimuli internes et externes dans le temps et dans l’espace.

Association des miARN avec les maladies neurologiques chez l’homme. L’expression et la fonction aberrantes des miRNA ont été impliquées dans le cancer et d’autres troubles du système nerveux. Les miRNA sont exprimés de manière différentielle dans les glioblastomes et les neuroblastomes (Chan et al., 2005 ; Ciafre et al., 2005 ; Laneve et al., 2007 ; Lukiw et al., 2009 ; Silber et al., 2008). Par exemple, le glioblastome présente des niveaux accrus de miR-21, miR-221 et miR-222 mais des niveaux réduits de miR-7, miR-124 et miR-137. miR-21 est un oncogène présumé fréquemment surexprimé dans les cancers. Les cibles potentielles de miR-221 et miR-222 incluent p27 et p57, des inhibiteurs de la progression du cycle cellulaire (Gillies et Lorimer, 2007 ; Medina et al., 2008), tandis qu’une diminution de miR-7 peut réguler à la hausse l’expression du récepteur du facteur de croissance épidermique et de la voie Akt (Kefas et al., 2008) et Fos (Lee et al., 2006).

De nombreuses études de knock-out de Dicer ont révélé des phénotypes de souris similaires à ceux présentés dans les maladies neurodégénératives humaines (voir ci-dessus), suggérant que la perte de miRNA globaux et/ou spécifiques peut contribuer aux maladies. Chez l’homme, un polymorphisme à un seul nucléotide dans le site de liaison du miR-189 dans la région 3′ non traduite de l’ARNm codant pour un gène candidat fort pour le syndrome de la Tourette, SLIT et Trk-like 1, a été identifié (Abelson et al., 2005). Le changement de nucléotide renforce la répression génique médiée par le miRNA, selon un test de rapporteur. L’expression du miR-133b est déficiente dans le mésencéphale des patients atteints de la maladie de Parkinson, bien que la relation causale entre la perte du miR-133b et la maladie de Parkinson reste à déterminer (Kim et al., 2007). Un certain nombre de miRNA sont trouvés différentiellement exprimés dans le cortex préfrontal de patients atteints de schizophrénie (Perkins et al., 2007) ou dans le cerveau de patients atteints de la maladie d’Alzheimer (Lukiw, 2007 ; Lukiw et al., 2008). Par exemple, le miR-146a est élevé dans les cellules du cerveau des patients atteints de la maladie d’Alzheimer, alors que l’expression de sa cible putative, le facteur H du complément, est déprimée. La transcription du miR-146a est stimulée par le facteur nucléaireκB (Taganov et al., 2006 ; Lukiw et al., 2008), ce qui est cohérent avec l’implication des réponses inflammatoires et autres réponses au stress dans la pathogenèse de la maladie d’Alzheimer. La maladie d’Alzheimer est en outre corrélée à la perte des miR-29 et miR-107 du cerveau, qui suppriment normalement l’expression de la β-sécrétase (Hebert et al., 2008 ; Wang et al., 2008). Enfin, une expression altérée des miRNA, y compris une réduction du miR-132, est signalée chez les patients atteints de la maladie de Huntington (Johnson et al., 2008). Une fois qu’une corrélation est établie entre l’expression des miRNA et les troubles neurologiques, une tâche redoutable consiste à élucider la contribution des miRNA à ces diverses maladies.

Intervention thérapeutique basée sur nos connaissances des miRNA. En raison de l’expression différentielle des miRNA dans diverses maladies, il est tentant de surexprimer les miRNA ou d’inhiber la fonction des miRNA pour traiter ces affections. Bien que tous les résultats soient encore préliminaires, il est démontré que l’inhibition de la fonction du miR-21 induit l’apoptose dans les cellules de glioblastome et sensibilise les cellules à la thérapie tumorale cytotoxique chez les souris (Chan et al., 2005 ; Corsten et al., 2007). La surexpression de miR-221 et miR-222 dans les cellules de glioblastome favorise l’entrée prématurée dans le cycle cellulaire, ce qui conduit à la mort cellulaire (Medina et al., 2008). De même, la surexpression du miR-7 diminue la viabilité et l’invasivité des lignées primaires de glioblastomes in vitro (Kefas et al., 2008). Ces études démontrent que l’expression différentielle des miRNA a des conséquences fonctionnelles et que les miRNA peuvent servir de cibles pour des interventions médicamenteuses. Par exemple, des miRNA conjugués au cholestérol ou leurs inhibiteurs, ou encore leurs vecteurs d’expression viraux, peuvent être introduits par injection ciblée dans le cerveau pour modifier la fonction des miRNA. D’autre part, des médicaments qui régulent l’expression des miRNA peuvent être développés, ou une fois que les effecteurs en aval des miRNA seront révélés, ils deviendront également des cibles médicamenteuses.

Des miRNA artificiels ou des ARN en épingle à cheveux courts ont également été conçus et utilisés pour réprimer l’expression des gènes via l’interférence ARN dans des modèles de maladies. Dans ce cas, les miARN fonctionnent comme de petits ARN interférents pour cibler des gènes viraux ou des gènes endogènes connus pour causer des maladies. Dans une étude, une seule administration intracrânienne d’ARN en épingle à cheveux courts codés par des lentiviraux protège des souris contre l’encéphalite létale induite par le virus de l’encéphalite japonaise (Kumar et al., 2006). Dans une autre étude, l’injection intracérébelleuse de virus adéno-associés recombinants exprimant des ARN à épingle à cheveux courte contre l’ataxine-1 mutante, la protéine responsable de la maladie de l’ataxie spinocérébelleuse de type 1, a amélioré la coordination motrice, restauré la morphologie cérébelleuse et diminué les inclusions nucléaires d’ataxine-1 dans un modèle de maladie murin (Xia et al., 2004). Une troisième étude vise la maladie de Huntington (McBride et al., 2008), qui est causée par une protéine huntingtine mutante dominante. Des miARN artificiels contre la protéine sont codés par des virus adéno-associés recombinants et délivrés par injection dans le striatum de souris exprimant la protéine huntingtine humaine mutante. Les miARN sont capables de réduire l’expression de la huntingtine mutante sans provoquer de toxicité apparente dans le cerveau des souris.

Perspective d’avenir. Il ne fait aucun doute que la collection de cibles et de fonctions validées des miRNA va s’étendre à un rythme soutenu dans un avenir proche. Pour approfondir notre compréhension des rôles complexes des miRNA dans la régulation du système nerveux, il sera très utile d’aborder un certain nombre des questions suivantes. Tout d’abord, est-il possible d’affiner la résolution de l’expression des miARN pour tenir compte des nombreux types et sous-types de cellules dans le système nerveux en développement et mature ? De plus, la localisation subcellulaire des miRNA est-elle dynamique et la fonction des miRNA est-elle régulée dans l’espace dans une cellule neuronale ? Deuxièmement, il convient d’adopter une vision systémique ou globale pour évaluer comment les changements dans l’expression des miARN entraînent des changements dans l’expression des protéines et, finalement, des changements dans les phénotypes. Un miRNA a probablement de nombreuses cibles. Bien que les rapports publiés n’aient examiné, pour chaque miARN, qu’une seule de ses cibles dont l’activité est cohérente avec la fonction globale du miARN, il est très probable qu’un miARN puisse réguler des gènes qui contrôlent à la fois positivement et négativement tout processus particulier in vivo. Les actions des miARN sont également intégrées aux actions d’autres molécules régulatrices (par exemple, les facteurs de transcription). Troisièmement, les approches génétiques (par exemple, le knockout conditionnel de miRNAs individuels) nous donneront des réponses plus définitives sur les fonctions des miRNAs dans le système nerveux des mammifères. Les analyses génétiques chez les vers, les mouches et le poisson zèbre ont considérablement fait progresser nos connaissances sur les miARN et ont en effet annoncé ou corroboré de nombreuses découvertes dans le système mammalien. Enfin, les liens de causalité entre les miARN et les troubles neurologiques doivent être établis, et ces informations devraient être utilisées pour concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques.