CaMKII et les cellules musculaires lisses

L’intérêt de CaMKII au niveau vasculaire passe également via son importance au niveau des CMLs. Plus particulièrement, son rôle dans la prolifération et la migration cellulaire a largement été détaillé. Le patron d’expression de CaMKII au niveau des CMLs dépend de l’état prolifératif et donc phénotypique de ce type cellulaire. Les CMLs qui sont dans un état prolifératif expriment plus fortement l’isoforme δ comparativement aux CMLs différenciées qui expriment principalement l’isofome γ [501]. L’activation de CaMKII est une étape essentielle pour la migration et la prolifération des CMLs. Par exemple, l’inhibition de CaMKII avec le KN-62 ou le KN-93 élimine la migration cellulaire induite par l’ajout de molécules attractantes telles que le PDGF (pour Platelet-derived growth factor) [502, 503]. Cette corrélation entre l’augmentation de prolifération des CMLs et l’activation de CaMKII a été transposée en condition pathologique où une augmentation de l’épaisseur de la média due à une augmentation de la proportion de CMLs était observée. Dans cette condition, une augmentation de l’expression de CaMKIIδ était notée. Inversement, une réduction de la prolifération des CMLs était observée dans un modèle de souris déficientes pour cette isoforme. Ces résultats suggèrent que la présence de CaMKII favorise l’établissement de cette condition pathologique [504]. Des CMLs provenant de souris déficientes en CaMKIIγ présentent une augmentation de leur capacité proliférative tandis que la surexpression de CaMKIIγ réduit d’environ 40% la prolifération observée en culture cellulaire [505]. Ces résultats suggèrent que CaMKIIγ agit comme un facteur inhibiteur de la prolifération comparativement à CaMKIIδ qui la favorise impliquant la modulation de plusieurs voies distinctes par CaMKII. Entre autres, CaMKII est un facteur modulant la transition entre la phase G1 (état quiescent) et S (initiation et réplication de l’ADN) du cycle cellulaire (Figure 22) [506]. Cette transition requiert plusieurs facteurs tels que des régulateurs de transcription ou des protéines kinases de type Cdk (pour Cyclin-dependent kinase) [506, 507]. Il a été démontré que CaMKII influence l’expression de plusieurs de ces éléments régulateurs comme la Cdk2 ou la cycline E qui agissent en concert. Une déficience en CaMKIIδ permet de prévenir l’augmentation d’expression de ces deux éléments observés dans un modèle pathologique induit par la ligation de la carotide [504]. Ces éléments sont régulés par p21, un répresseur de la progression du cycle cellulaire. Il s’avère qu’une augmentation de

l’expression de p21 est observée dans les souris CaMKIIδ-/- _{ayant subi la ligation [504]} suggérant que CaMKII favorise une réduction de l’expression de p21 et la progression dans le cycle cellulaire. Cette modulation de l’expression de p21 par CaMKII a également été démontrée dans des fibroblastes [508] signifiant que le rôle de CaMKII dans la progression du cycle cellulaire ne serait pas exclusif aux CMLs. Comme pour les cardiomyocytes, CaMKII régule la transcription génique du muscle lisse en favorisant la phosphorylation des HDAC. Suite à une stimulation par le PDGF ou à une surexpression de CaMKII constitutivement active, une augmentation de la phosphorylation de HDAC4/5 est observée relevant ainsi l’inhibition qu’elles exercent sur la transcription génique [509]. Ainsi, le rôle de CaMKII dans les fonctions de base ne semble pas restreint à un type cellulaire et pourrait être ubiquitaire.

La migration et la prolifération nécessitent une interaction entre les cellules et la matrice extracellulaire afin de favoriser leur déplacement. Il est suggéré que CaMKII influence entre autres les métalloprotéinases (MMP pour Matrix metalloproteinase) qui ont pour fonction la dégradation de la matrice extracellulaire. Une comparaison entre des CMLs présentant une délétion de l’expression de CaMKIIδ et des CMLs contrôles démontre une diminution de la présence de MMP9 dans le milieu de culture des CMLs CaMKIIδ-/-. Une réduction d’expression de MMP9 dans les carotides provenant de souris CaMKIIδ-/- _est également observée [510] suggérant un rôle de CaMKII dans la régulation de l’expression de

Figure 22. Rôle de CaMKII dans la progression du cycle cellulaire des cellules musculaires lisses.

La protéine kinase II dépendante du complexe calcium/calmoduline (CaMKII) diminue l’expression du répresseur du cycle cellulaire p21. CaMKII favorise l’expression de cdk2 et de la cycline E qui pemettent le passage de la phase G1 à la phase S. Ces deux protéines sont

MMP9. Cette relation a également été soulevée au niveau du myocarde [511, 512]. Par ailleurs, l’activation des molécules d’adhésion génère des augmentations calciques transitoires qui activent CaMKII et qui favorisent la migration des CMLs [513]. L’inhibition de certaines de ces intégrines diminue de 2 fois l’activation de CaMKII perçue par une altération de l’état phosphorylé en Thr286 suite à une stimulation au PDGF [514].

Le rôle de CaMKII dans la modulation des courants ioniques semble sans équivoque (Figure 23). Tout comme pour les cardiomyocytes, CaMKII favorise l’entrée de Ca2+ _{par les} Cav1.2 des CMLs. Dans des CMLs provenant de souris transgéniques qui expriment le peptide inhibiteur de CaMKII, une réduction de la phosphorylation de la sous-unité Cavβ3 est observée [515]. Conséquemment, les propriétés électrophysiologiques de la CML des souris

Figure 23. Voies de signalisation modulées par CaMKII et pouvant contrôler la contraction de la cellule musculaire lisse.

La protéine kinase II dépendante du complexe calcium/calmoduline (CaMKII) favorise l’activité de la MLCK ce qui augmente la phosphorylation des chaines légères de myosine et favorise la contraction de la cellule musculaire lisse (CML). CaMKII favorise l’entrée de calcium (Ca2+_{) par les canaux calciques voltage-dépendants (VDCC) en phosphorylant la sous-} unité Cavβ3 du canal. La phosphorylation par CaMKII du phospholamban (PLB) diminue le Ca2+ intracellulaire en favorisant l’activité de SERCA (Sarcoplasmic/Endoplasmic Reticulum

Calcium-ATPase). CaMKII module l’équilibre ionique en réduisant le courant chlore (ICl) ce qui potentialise la dépolarisation et la contraction subséquente de la CML. MLCK : Kinase des chaines légères de myosine, SR : Réticulum sarcoplasmique, P : Phosphate

transgéniques sont modifiées puisque l’entrée de Ca2+ _{est réduite suite à une stimulation} d’ANGII comparativement aux CMLs de souris contrôles [515]. Par ailleurs, une diminution du contenu en Ca2+ du SR est observée dans les CMLs exprimant le peptide inhibiteur. Ces résultats sont corrélés avec une réduction de la phosphorylation du PLB suggérant une réduction de la recapture de Ca2+ par SERCA en présence d’une inhibition de CaMKII [512]. Il a été rapporté dans des cellules HeLa que αKAP permet d’ancrer CaMKII à proximité de la pompe SERCA. Cette proximité permet de contrôler le niveau de phosphorylation du PLB par CaMKII [516]. Cette relation pourrait également être présente dans les CML, mais cette hypothèse reste à évaluer. En plus de moduler les courants calciques, CaMKII semble contrôler les courants chlore (Cl-) (ICl) dans les CMLs. Ce courant est fortement impliqué dans l’établissement du potentiel membranaire de cette cellule excitable [517]. L’utilisation d’AIP engendre une augmentation des ICl dépendants du Ca2+ telle qu’observée dans des CMLs provenant d’artères coronaires ou d’artères pulmonaires de lapin [518, 519] suggérant que CaMKII peut réduire ces courants.

L’utilisation d’agonistes qui favorisent la contraction des CMLs démontre une augmentation importante du niveau d’activité de CaMKII [520]. Il a donc été suggéré qu’une relation entre CaMKII et le mécanisme de contraction des CMLs pouvait être établie. De ce fait, CaMKII contrôle positivement l’état d’activité de la MLCK résultant en une augmentation de la phosphorylation de la chaine légère de myosine, étape essentielle à la contraction [521]. Une inhibition spécifique de CaMKIIγ2 réduit la phosphorylation de ces chaines légères suggérant un rôle spécifiquement pour cette isoforme dans la contraction. Bien qu’il ait été démontré dans les cardiomyocytes que CaMKII peut directement phosphoryler les chaines légères de myosine [522], ceci ne semble pas avoir été évalué au niveau des CMLs qui possèdent une organisation distincte des cardiomyocytes. Plusieurs autres études ont établi le rôle de CaMKII dans la contraction des CMLs, que ce soit au sein des mêmes ou d’autres voies de signalisation. Par contre, plusieurs d’entre elles ont été effectuées avec le KN-93 qui possède plusieurs cibles non spécifiques présentes dans la CML et qui peuvent fortement influencer ces mécanismes de contraction. Ainsi, il serait essentiel de reproduire ces études avec les nouveaux outils disponibles pour s’assurer de la validité des résultats.