Bcl-2

4.2.1.1. Expression et fonctionnement

Bcl-2 est une protéine anti-apoptotique de la famille Bcl-2 composée de 239 acides aminés, possédant quatre domaines BH et un domaine transmembranaire lui permettant de se localiser dans la membrane mitochondriale ou du réticulum endoplasmique. Bcl-2 possède aussi une boucle (FLD, Flexible Loop Domain) qui interagit avec de nombreuses kinases et caspases (63). Son gène se localise sur le chromosome 18q21.3, ce qui crée une protéine chimérique Bcl-2/IgH. Bcl-2 fût la première protéine anti-apoptotique découverte (64). Elle est très souvent surexprimée dans les cancers, notamment à cause d’une translocation entre le chromosome 18 et 14. Il existe deux isoformes de Bcl-2 qui assurent toutes deux le même rôle, mais présentent une légère différence d’affinité envers Bad et Bax. En effet, l’isoforme 1 présente une constante de dissociation plus élevée que l’isoforme 2 pour ces deux protéines pro-apoptotiques (64).

Son expression est constitutive dans de nombreuses cellules. Bcl-2 est soumise à un turnover afin d’éviter le développement de cancers. Son rôle est important notamment dans le renouvellement des cellules progénitrices peu différenciées (i.e : les cryptes des intestins ou les proches des lames basales). Son expression disparaît ensuite dans les cellules différenciées. Son rôle est aussi important dans l’élimination de cellules surnuméraires par l’apoptose physiologique (65).

L’ARNm (Acide ribonucléique messager) de Bcl-2 comme celui de Bcl-xL possède une coiffe IRE qui permet directement l’initiation de la traduction et permet la poursuite de la traduction de l’ARNm. Cette coiffe IRE est régulée différemment par des facteurs ITAFs (IRES Trans-Activating Factors), qui malgré l’apoptose, permet à Bcl-2 d’être exprimée, car son ARNm est toujours présent. Une autre protection de l’ARNm contre les ribonucléases est liée à la présence de régions d’instabilité ARE (AU-Rich Element) sur le partie 3’ non traduite (NT) de son ARNm. Ces séquences ARE sont présentes sur la plupart des ARNm de protéines régulant le cycle cellulaire ou la mort cellulaire (66).

4.2.1.2. Régulation de Bcl-2 dans la mort cellulaire

Bcl-2 joue un rôle important dans le renouvellement des cellules progénitrices et son expression est placée sous le contrôle d’hormones de croissance tels les récepteurs aux estrogènes ou sous le contrôle d’IL3 (67), ou de c-jun qui peut se fixer sur son promoteur. En résumé, l’expression de Bcl-2 est régulée par des facteurs de croissance ou protéines jouant un rôle dans le renouvellement des cellules souches (i.e. c-Myc) (68). Récemment, il a été démontré que la protéine RRM2 (Ribonucléotide Reductase M2), impliquée dans la phase G1/S et co-localisée avec Bcl-2, régule l’expression du gène et de la protéine Bcl-2 de façon indépendante de p53 ou de Akt (69).

L’expression du gène bcl-2 peut aussi être inhibée par l’expression de miRs (MicroRNA), notamment les miR15 et 16. La délétion de ces derniers a été démontrée dans plus de 70% des leucémies lymphoïdes chroniques pouvant être liée ou non à une hypométhylation des gènes (70).

La protéine Bcl-2 est majoritairement régulée par phosphorylation ou déphosphorylation, mais elle peut être clivée par des caspases. En effet, il a été démontré qu’une suractivation de Akt, provoque une diminution de PTEN (Phosphatase and TENsin homolog), corrélée à une surexpression de Bcl-2 chez des patients développant un cancer, notamment des carcinomes (71). Par ailleurs, un blocage du cycle cellulaire en G2/M et une altération de la tubuline, induisent une phosphorylation de Bcl-2 sur la Ser70 ainsi que sur deux autres résidus Tyr69 et Ser87 et conduisent à sa protéolyse et à l’induction de l’apoptose (72). A contrario une simple phosphorylation sur le résidu Ser70 renforce la liaison avec Bax et protège de l’apoptose. Cependant il n’est pas encore bien défini comment ces balances de phosphorylation organisent l’apoptose. Ainsi une phosphorylation prolongée de Bcl-2 pourrait constituer une première étape de l’apoptose qui sera induite ensuite après déphosphorylation de Bcl-2 par la phosphatase PP2A (Protein Phosphatase 2) (66). Le devenir de Bcl-2 et son rôle dans l’apoptose sont étroitement liés à ses nombreuses phosphorylations.

Bcl-2 est connue pour être une protéine-clé de la surveillance du stress oxydant subi par les cellules, notamment grâce à ses résidus cystéines (Cys). Sous l’effet d’un tel stress, les résidus cystéines forment des résidus Cys-SOH qui modifient la conformation de Bcl-2 et induisent une séparation de Bcl-2 et ERK qui forment normalement un complexe. Cette séparation permet l’activation de ERK et l’induction de l’apoptose par une dégradation de Bcl-2 par le protéasome (73).

Bcl-2 n’est pas seulement liée à l’apoptose mais elle joue aussi un rôle dans l’autophagie en se couplant à la protéine Beclin-1 par interaction de leurs domaines BH3. Cette liaison induit l’inhibition de Beclin-1, impliquée dans le mécanisme d’autophagie (70). Une fois phosphorylée, Bcl-2 change de conformation et se détache de Beclin-1. Il en résulte une induction de l’autophagie qui ne conduit pas à la mort puisque Bcl-2 phosphorylée est libre mais non dégradée et maintient ainsi son rôle anti-apoptotique (74). Par ailleurs, p62 est exprimée lors du processus d’autophagie, interagit soit directement avec Bcl-2 pour activer la séparation du complexe Bcl-2/Beclin-1, soit indirectement en induisant l’activité de kinases telles ERK ou PKC (Protein Kinase C). Ces kinases vont permettre un changement de conformation de Bcl-2 et une libération de Beclin-1 conduisant à l’autophagie et à la survie cellulaire (75).

4.2.1.3. Cible anti-cancéreuse

Bcl-2 a été découverte dans un lymphome non hodgkinien. Sa surexpression a ensuite été mise en évidence dans de nombreuses leucémies et dans des cancers peu différenciés. Sa présence est un marqueur de mauvais pronostic (70). De nombreuses études ont été réalisées afin de développer des inhibiteurs de cette protéine. Il en résulte la découverte de composés inhibant l’expression de la protéine en amont de sa traduction tels le butyrate de sodium ou le flavopiridole ainsi que des ARN antisens ciblant Bcl-2 (i.e. oblimersen sodium). Plus récemment, de nombreux inhibiteurs de Bcl-2, qui sont en réalité des « mimétiques des domaines BH3 », ont vu le jour et sont testés en clinique. Ces inhibiteurs tels AT-101, ABT-263 ou encore ABT-737 ont la particularité de ne pas affecter Mcl-1 ou A1 (76). Ces composés ont été conçus dans le but de cibler le domaine BH3 des protéines anti-apoptotiques de manière à inhiber la séquestration des protéines pro-apoptotiques et de permettre l’induction de l’apoptose (Tableau 1).

Tableau 1 : Inhibiteurs des protéines de la famille Bcl-2

Tableau regroupant des exemples de « mimétiques des domaines BH3 » ciblant des protéines de la famille Bcl-2. (U : Université) Extrait de (77)

Composés Cibles Fabricant Etape

Apogossypol Bcl-2, Bcl-XL, Mcl-1 Burnham (NCI) Préclinique

HA-14 Bcl-2 Maybridge Chem Préclinique

Antimycin A Bcl-2, Bcl-X_L U de Washington Préclinique

BH3Is Bcl-X_L Harvard U Préclinique

Oblimersen sodium Bcl-2 Genta Phase III

Gossypol (AT-101) Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w, Mcl-1 Ascenta (NCI) Phase I/II

ABT-737 (ABT-263) Bcl-2, Bcl-X_L, Bcl-w Abbott Phase I

GX15-070 Bcl-2, Bcl-X_L, Bcl-w, Mcl-1 Gemin X Phase I

Le gossypol fût le premier « mimétique des domaines BH3 » utilisé, mais il induit de lourds effets secondaires au niveau gastrointestinal, l’apogossypol est un analogue plus efficace. Le composé ABT-737 et son analogue oral ABT-263 ont montré un effet positif sur des xénogreffes et en traitement ou co-traitement de LLC, LAM, cancer du poumon, LAL, mais est limité dans le cas de cancers exprimant fortement la protéine Mcl-1 (78). L’intérêt serait de coupler un traitement ciblant Bcl-2 (i.e. ABT-737) avec un traitement ciblant Mcl-1 dans le cas de cancers qui expriment ces deux protéines.