Le clivage protéolytique de l’ectodomaine et du domaine cytoplasmique de la

En plus de l’internalisation et de l’endocytose, la VE-cadhérine peut subir un clivage protéolytique au niveau de son domaine extracellulaire aussi bien au niveau de son domaine extracellulaire qu’au niveau de son domaine intracellulaire. Nous verrons que dans le second

cas le processus est étroitement lié au mécanisme d’endocytose.

2.2.1. Le clivage de l’ectodomaine

Il a été rapporté que le VEGF et le TNF-α induisent une augmentation significative de la libération de l’ectodomaine de VE-cadhérine dans le surnageant d’une culture de cellules endothéliales. (Zhang et al., 2012)

Le clivage protéolytique de l’ectodomaine de la VE-cadhérine est dû à l’action de différentes enzymes telles que les métalloprotéases transmembranaires de la famille des A Desintegrin And

Mettaloprotease (ADAM). Parmi les membres de cette famille, ADAM-10 est la

métalloprotéase la plus connue pour son implication dans le clivage protéolytique de l’ectodomaine de la VE-cadhérine. Par conséquent, ADAM-10 joue sur la stabilité des jonctions adhérentes et régule la perméabilité endothéliale. Ainsi, il a été montré que la perméabilité endothéliale induite par la thrombine dans les HUVECs est médiée par le clivage protéolytique

de l’ectodomaine de la VE-cadhérine par ADAM-10. Le prétraitement des HUVECs avec

l’inhibiteur pharmacologique d'ADAM-10 (GI254023X) ou la diminution des taux d’expression d’ADAM-10 avec un ARN interférent dans le même modèle cellulaire a diminué la migration trans-endothéliale des lymphocytes. (Schulz et al., 2008) Des résultats similaires ont été obtenus en utilisant des HUVECs primaires transfectées avec un ARN interférent ciblant

ADAM-10. (Reyat et al., 2017) D’autre part, l’utilisation de la même stratégie d’ARN

interfèrent dans les lymphocytes, a également réduit le taux de leur migration trans- endothéliale. Ceci suggère un rôle supplémentaire de la métalloprotéase ADAM-10 exprimée par les leucocytes dans le clivage protéolytique de la VE-cadhérine au niveau des jonctions inter-endothéliales. (Schulz et al., 2008)

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2.2.2. Le clivage du domaine cytosolique de VE-cadhérine la et son recyclage

Le clivage du domaine cytosolique de la VE-cadhérine nécessite son endocytose. Ainsi, les mutants de la VE-cadhérine qui sont résistants à l'endocytose, sont également résistants au clivage. En outre, la surexpression de la p120 bloque à la fois l'internalisation et le clivage de la cadhérine (Figure 18). (Su and Kowalczyk, 2017) La VE-cadhérine est clivée par la calpaïne, une protéase non-lysosomale, lors de son internalisation au niveau des domaines enrichis en

clathrine. Le clivage médié par la calpaïne s’effectue entre les domaines de liaison de la β-

caténine et de la pl20 au niveau du domaine cytoplasmique de la cadhérine (Figure 18). (Su

and Kowalczyk, 2017)

L'endocytose constitutive de la VE-cadhérine et son recyclage membranaire contribuent à la dynamique des jonctions adhérentes sans entraîner de désassemblage des jonctions. (Nanes et

al., 2017) Cependant, le clivage du domaine intracellulaire de la VE-cadhérine altère le trafic

post-endocytaire de la cadhérine, entraînant un taux de renouvellement plus élevé en raison d'une diminution du recyclage et d'une dégradation accrue (Figure 18). (Su and Kowalczyk,

2017)

Figure 18. Mo dèle de clivage du doma ine cytoplasm ique de la V E-cadhérine par la calpa ïne

Figure 18. Modèle de clivage du domaine cytoplasmique de la VE-cadhérine par la calpaïne. (A) ancrage membranaire de la VE-cadhérine qui forme les jonctions en s’associant à ses partenaires. (B) la dissociation de la p120 du complexe formé avec la VE-cadhérine, engendre son internalisation via des vésicules recouvertes de clathrines. Voie alternative en (B) Suite à son endocytose dans les vésicules de clathrines, la calpaïne peut cliver le domaine cytoplasmique de la VE-cadhérine permettant son recyclage à la membrane cellulaire. (C) endocytose et dégradation de la VE-cadhérine. (Su and Kowalczyk, 2017)

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2.3. Rho GTPases

La fonction d’adhérence inter-cellulaire de la VE-cadhérine associée au maintien de l’intégrité endothéliale peut être régulée par les Rho GTPases. Il s’agit de la super famille des protéines Ras monomériques.

Dans leur état inactif, ces protéines cytosoliques interagissent avec des protéines régulatrices de la famille Guanine nucleotide Dissociation Inhibitors (RhoGDI) qui sont associées au

nucléotide GDP (Guanine diphosphate). Lors de l’activation des Rho GTPases, le GDP est

échangé contre la forme triphosphate, le GTP (Guanine triphosphate) via des protéines GEF (Guanine nucleotide Exchange Factors) et se dissocie des RhoGDI (Figure 19). Les Rho GTPases actives peuvent interagir avec différents effecteurs de voies de signalisations.

Les Rho GTPases les plus étudiés dans la régulation du maintien de l’intégrité endothéliale

sont : Rac1, Cdc42 et RhoA. (Komarova et al., 2017)

Figure 19. L’activation réversible des RhoG TPases

Figure 19. L’activation réversible des RhoGTPases. Rho inactif est lié un GDP et interagit avec un GDI. Grâce à l’action des protéines GEF, Rho est activée en échangeant le GDP contre un GTP. Le retour à l’état inactif se fait via la protéine GAP, qui stimule l’activité GTPasique intrinsèque de Rho, ce qui induit l’hydrolyse du GTP en GDP. (Komarova et al., 2017)

L’activation de Rac1 et de Cdc42 est initiée par la VE-cadhérine engagée dans une interaction homophilique au niveau des jonctions adhérentes. (Birukova et al., 2012; Kouklis et al., 2003) Il a été montré que Cdc42 et Rac1 favorisent la réorganisation du cytosquelette en intervenant

59 plus particulièrement sur l’organisation des filaments d'actine lors de la protrusion de filopodes et lamellipodes entraînant ainsi la stabilisation des jonctions. (Komarova et al., 2017)

La Rho GTPase Cdc42 peut également générer une tension de faible amplitude aux jonctions par l'activation de la myosine II jonctionnelle. (Komarova et al., 2017) Elle peut également

contrôler l’association de l’α-caténine avec le complexe VE-cadhérine-β-caténine et donc

indirectement la stabilité des jonctions adhérentes. (Broman et al., 2006) Ainsi, Cdc42 joue un rôle crucial dans l'assemblage et la maintenance des jonctions protégeant ainsi la barrière endothéliale. Dans un modèle de perméabilité utilisant des cellules endothéliales pulmonaires stimulées par la thrombine, l'activation de la Cdc42 et sa translocation du cytosol vers la membrane plasmique ont induit la restauration des jonctions inter-endothéliales. De plus, l'expression du dominant négatif de Cdc42 (N17Cdc42) a retardé cette restauration. (Kouklis et

al., 2003) D’autre part, une augmentation de la résistance électrique trans-endothéliale a été

mise en évidence dans une culture en monocouche de cellules endothéliales HUVEC dont l’expression de Cdc42 est déficiente. (Amado-Azevedo et al., 2017) La Rho GTPase Cdc42 a donc un rôle important dans le maintien des jonctions adhérentes pour limiter la perméabilité. Concernant la Rho GTPase Rac1, en fonction du stimulus, le signal induit peut avoir des effets divergents sur les jonctions allant de la stabilisation au désassemblage du complexe VE- cadhérine. En réponse au sphingosine-1-phosphate (S1P), un médiateur lipidique circulant associé à la lipoprotéine de haute densité (HDL pour High Density Lipid), l'activation de Rac1 limite la perméabilité endothéliale. (Zhao et al., 2009) Dans d'autres cas, comme lors de la stimulation des cellules endothéliales avec le TNF-α, le facteur d'activation plaquettaire (PAF), ou le VEGF, l'activation de Rac1 a induit une altération de la barrière endothéliale et a augmenté la perméabilité. (Komarova et al., 2017)

En ce qui concerne l’activité de la Rho GTPase RhoA, en conditions physiologiques basales,

l'activité de RhoA, elle est absente au niveau des jonctions (contrairement à l’activité de Rac1

et Cdc42). (Komarova et al., 2017) Ainsi, l’inhibition de RhoA GTPases par ARN interférents

ou par l’endotoxine C3 dans les cellules endothéliales immortalisées EAhy926, n’a aucun effet

sur la perméabilité endothéliale basale. (Mikelis et al., 2015)

RhoA favorise la formation de fibres de stress formés de microfilaments d'actine reliés à des filaments de myosine. Ces fibres sont directement liées à la MEC permettant ainsi le déplacement des cellules. Dans le cas des jonctions, la contraction des fibres de stress par

60 l'activation d'effecteurs en aval de RhoA tels que Rho kinase (ROCK) et la formine conduit à la génération de tension intracellulaire au niveau des jonctions provoquant leur désorganisation. Ainsi, la signalisation RhoA contribue principalement à déstabiliser le complexe jonctionnel et à augmenter la perméabilité endothéliale. (Rho et al., 2017)

Plusieurs modèles de perméabilité endothéliale ont montré l’implication de la signalisation de

RhoA. La perméabilité des cellules endothéliales humaines EAhy926 induite par la thrombine est réduite après inhibition de RhoA. En outre, l'inhibition de la voie Rho-ROCK par Fasudile abolit la perméabilité vasculaire induite par l'anaphylaxie et fournit ainsi une protection contre l'anaphylaxie systémique létale chez la souris. (Mikelis et al., 2015)

Nous avons vu l’implication des différentes Rho GTPases de manière isolée. Seulement l’interaction des différentes Rho GTPases entre elle, permet de réguler l’effet de chacune sur la stabilité des jonctions et par conséquent sur la perméabilité endothéliale. Ainsi, RhoA est finement neutralisée par la signalisation Rac1. Cependant, le mécanisme par lequel Rac1 inhibe l'activité de RhoA au niveau des jonctions reste inconnu. (Daneshjou et al., 2015)

De plus, L’activité de RhoA est également régulée par une autre GTPase appelée Rap1. Cette GTPase interagit également avec la Cdc42 active en induisant son accumulation au niveau des

jonctions, elle est également capable d’activer la voie Rac1 afin de préserver l’intégrité

endothéliale. Toutes ces données, comme le montre la Figure 20 mettent en évidence que l’équilibre entre la voie Rho et Rac/Cdc42 est un point de contrôle clé de la perméabilité endothéliale (Figure 20). (Rho et al., 2017)

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Figure 20. La ba lance entre RhoA et Cdc42 /Rac1 est le p oint de contrôle de l’intégrité endothéliale.

Figure 20. La balance entre RhoA et Cdc42/Rac1 est le point de contrôle de l’intégrité endothéliale. Au repos, les cellules endothéliales sont jointives et forment une barrière intacte via une voie Cdc42/Rac prédominante médiée par Rap1. En conditions inflammatoires, la balance penche vers la voie Rho au détriment de Cdc42/Rac1 et favorise la perméabilité endothéliale (fuites et infiltration leucocytaire). L’absence de Rap1 et le prolongement de l’inflammation favorisent l’hyperperméabilité associée à différentes pathologies. (Rho et al., 2017)