Les corps de Cajal ou corps pelotonnés (CB : Cajal Body ou anciennement " Coiled Bodies ") sont des structures nucléaires sphériques de 0,1 à 2,0 µm de diamètre, présentes à raison de 0 à 10 par noyau(The Cajal body 2008 et The Cajal Body and Histone Locus Body 2010).
Les corps de Cajal sont surtout observés dans les cellules à forte activité proliférative (cellules embryonnaires, tumorales) et dans certaines cellules très actives sur le plan métabolique, comme les neurones, où ils ont été décrits près du nucléole et initialement désignés « nucleolar accessory bodies » par Santiago Ramón y Cajal en 1903).
Les corps de Cajal, comme les histone locus bodies, sont généralement détectables tout au long de l’interphase, puis se désassemblent lors de la mitose.
Ils ne sont pas strictement indispensables à la viabilité cellulaire dans de nombreuses conditions basales.
Toutefois, ils optimisent l’efficacité de la maturation et de l’assemblage des complexes ribonucléoprotéiques (RNP) nucléaires et leur contribution devient plus critique lorsque la demande en biogenèse/traitement des RNP augmente ou en contexte de stress.
Composants spécifiques
Les corps de Cajal sont constitués d’un ensemble spécifique de protéines structurales, de facteurs d’assemblage des ribonucléoprotéines et d’ARN spécialisés, qui assurent leur formation, leur organisation et leur fonction dans la maturation et le trafic des RNP nucléaires (Cajal’s organization of neuronal nucleus revisited 2025).
Protéine structurale centrale
La coiline, protéine structurale centrale et marqueur principal des corps de Cajal, interagit avec de nombreux composants des RNP nucléaires et constitue l’échafaudage moléculaire nécessaire à la formation et à l’organisation de ce compartiment.
Coiline et phosphorylation
(Figure : vetopsy.fr d'après Taliansky et coll)
2. L’état de phosphorylation de la coiline régule sa capacité d’auto-association et conditionne ainsi la formation et la stabilité des corps de Cajal selon le type cellulaire et l’état physiologique.
Dans les cellules primaires présentant peu ou pas de CB, la coiline est fortement phosphorylée sur ses résidus sérine C-terminaux, ce qui limite son auto-association et la formation de CB.
Dans les cellules transformées ou fortement prolifératives, la coiline est moins phosphorylée, ce qui favorise son auto-association, la nucléation et le maintien des corps de Cajal.
Remarque : d’autres protéines contribuent à l’organisation fonctionnelle des corps de Cajal, notamment SMN, WRAP53/TCAB1, certaines sous-unités du complexe Integrator, la fibrillarine et la dyskérine (snoRNP), bien qu’elles ne constituent pas l’échafaudage structural primaire assuré par la coiline.
Nopp140 (Nucleolar phosphoprotein of 140 kDa) est une phosphoprotéine nucléolaire et nucléoplasmique qui interagit avec la coiline et participe à l’organisation fonctionnelle des corps de Cajal, notamment en facilitant le recrutement et la modification des snRNP et des scaRNP impliqués dans la maturation des snRNA.
GEMIN2, également appelée SIP1 (SMN-interacting protein 1), interagit directement avec SMN et participe à la reconnaissance et à l’organisation des protéines Sm autour des snRNA.
Ces snRNP immatures sont ensuite importés dans le noyau, où ils transitent par les corps de Cajal, qui constituent des sites de maturation, de modification et de contrôle qualité des snRNP.
Des protéines spécifiques de chaque snRNP, comme U2B" et U2A′ pour le snRNP U2, s’y associent, avant leur redistribution vers les speckles nucléaires.
2. Une déficience de SMN1 entraîne la SMA (Spinal Muscular Atrophy), une maladie neurodégénérative caractérisée par une altération de la biogenèse des snRNP et un dysfonctionnement global de l’épissage.
Remarque: la protéine SMN a initialement été observée dans des structures nucléaires distinctes mais étroitement associées aux corps de Cajal, appelées Gems (Gemini of Cajal bodies), d'où leur nom en relation avec les gémaux, qui sont morphologiquement similaires, mais dépourvues de coiline.
Dans la plupart des cellules, SMN et coiline colocalisent dans les corps de Cajal, tandis que les Gems correspondent probablement à des structures dynamiques contenant des complexes SMN engagés dans différentes étapes de la biogenèse et du recyclage des snRNP.
1. Chez les eucaryotes, les snoRNA de type H/ACA impliqués dans la maturation des ARNr s’accumulent principalement dans le nucléole, tandis que les scaRNA sont spécifiquement localisés dans les corps de Cajal, où ils interviennent dans la maturation des snRNAspliceosomaux.
Ces scaRNA possèdent des caractéristiques structurales similaires aux snoRNA, incluant les motifs conservés H/ACA ou C/D, ainsi qu’un signal de localisation spécifique appelé boîte CAB (Cajal body box), qui permet leur adressage vers les corps de Cajal et leur fonction dans la maturation des snRNP.
2. Les scaRNA s’associent à des protéines spécifiques pour former des scaRNP (small Cajal body-specific ribonucleoproteins), qui constituent les complexes fonctionnels responsables des modifications post-transcriptionnelles spécifiques des snRNA spliceosomaux essentielles à la stabilité structurale et à la fonction des snRNP, en particulier :
la 2′-O-méthylation, par les scaRNP de type C/D, fibrillarine, NOP56, NOP58 et SNU13,
la pseudouridylation. par les scaRNP de type H/ACA, dyskérine, NOP10, NHP2 et GAR1.
Remarque : ces scaRNP contiennent des protéines homologues à celles des snoRNP.
snRNP et trafic dans les corps nucléaires
(Figure : vetopsy. fr d'après Lamon)
Il assure notamment le clivage de leur extrémité 3′, étape essentielle à leur biogenèse.
Il contribue également au maintien de l’intégrité structurale et fonctionnelle des corps de Cajal, en assurant le couplage entre la transcription des snRNA et leur maturation, notamment via des sous-unités comme INTS4, impliquée dans le clivage et la maturation de l’extrémité 3′ des transcrits snRNA tels que U1 et U2.
Biogenèse, maturation et trafic des snRNP et snoRNP
1. Les corps de Cajal constituent des sites spécialisés de maturation des snRNP spliceosomaux.
a. Les snRNA, qui participent à la reconnaissance des sites d’épissage et à la catalyse des réactions d’excision des introns lors de la maturation du du pré-ARNm en ARNm, y subissent plusieurs étapes de maturation :
des modifications post-transcriptionnelles, notamment la 2′-O-méthylation et la pseudouridylation guidées par les scaRNA,
l’association avec des protéines spécifiques, conduisant à la formation de snRNP pleinement fonctionnels.
b. Les snRNA spliceosomaux sont d’abord transcrits dans le noyau par l’ARN polymérase II, puis exportés vers le cytoplasme où ils s’assemblent avec les sept protéines du cœur Sm et subissent une hyperméthylation de leur coiffe 5′, formant une coiffe triméthylguanosine (TMG), caractéristique des snRNP matures.
c. Les snRNP immatures sont ensuite réimportés dans le noyau et transitent par les corps de Cajal, où ils subissent leur maturation finale avant leur redistribution vers les speckles nucléaires, où ils participent à l’épissage des pré-ARNm.
d. La dynamique des snRNP dans les corps de Cajal est régulée notamment par l’état de phosphorylation de la coiline, qui module ses interactions avec le complexe SMN et les snRNP, contribuant à leur recrutement, leur maturation et leur libération.
Corps de Cajal, protéines Sm et U2
(Figure : vetopsy.fr d'après Smoliński et coll)
2. Les corps de Cajal interviennent également dans la biogenèse de certaines snoRNP, notamment celles contenant des ARN à boîte H/ACA, via l’association transitoire de composants tels que la dyskérine, NOP10, NHP2 et GAR1.
Biogenèse et maturation de la télomérase
Les corps de Cajal participent à la maturation et au trafic intranucléaire du complexe télomérase, notamment par l’intermédiaire de WRAP53/TCAB1 (Telomerase Cajal Body Protein 1), qui se lie à la boîte CAB de l’ARN télomérase TERC et assure la localisation de la télomérase dans les corps de Cajal, ainsi que son adressage vers les télomères (Biogenesis and Regulation of Telomerase during Development and Cancer 2025).
Complexe télomérase
(Figure : vetopsy.f r d'après Chen et coll)
1. Le complexe télomérase comprend notamment la transcriptase inverse TERT, l’ARN TERC et des protéines snoRNP associées de type H/ACA (dyskérine, NHP2, NOP10 et GAR1), qui contribuent à la stabilité et à la maturation du complexe.
2. Les mutations affectant les composants de la télomérase ou leur maturation peuvent entraîner des pathologies telles que la dyskératose congénitale et des syndromes de vieillissement prématuré.
télomères et protection des extrémités chromosomiques).