Conséquences de l’activation de la voie PI3K/AKT

L’activation de l’axe PI3K/AKT module la fonction de nombreux substrats impliqués dans la régulation de la prolifération, la survie, la croissance, le métabolisme, et l’angiogenèse (Figure 21). La plupart des substrats phosphorylés par AKT porte la séquence consensus RXRXXS/T.

6.1. Prolifération cellulaire

L’effet prolifératif d’AKT est induit par des mécanismes multiples. La phosphorylation d’AKT inhibe l’activité de la protéine GSK3β (Glycogen Synthase Kinase 3β) empêchant ainsi la dégradation de la cycline D1. Sans dégradation, le cycle cellulaire peut théoriquement recommencer à l’infini [162]. AKT phosphoryle également la p21/Waf1/Cip1 et p27/Kip2, et induit leurs rétention cytoplasmique pour inhiber leurs effets antiprolifératifs [163,164]. AKT phosphoryle également la protéine ubiquitine ligase Mdm2 (Murine double minute 2), promouvant sa translocation nucléaire où elle peut former un complexe avec la p53 favorisant sa dégradation par le système ubiquitine/proteasome [165]. Or, l'inhibition de la p53 est particulièrement pertinente dans le contrôle et la réparation des lésions d’ADN induites au cours du cycle cellulaire.

6.2. La survie cellulaire

La protéine AKT fournit des signaux de survie qui empêchent la mort cellulaire programmée par plusieurs mécanismes indépendants qui influent à la fois sur la cascade des caspases et sur le contrôle transcriptionnel de l'apoptose [165,166]. L’enzyme AKT inactive par phosphorylation le facteur pro-apoptotique Bad, empêchant la libération du cytochrome C

à partir de la mitochondrie, l’événement déclencheur de la cascade des caspases [167]. En parallèle, AKT inhibe directement la cascade des caspases par phosphorylation du facteur

(pro) caspase-9, ainsi que par phosphorylation et stabilisation du facteur PED/PEA15, un inhibiteur cytosolique de la caspase-3 [168]. En même temps, la phosphorylation par AKT des facteurs de transcription de la famille Forkhead (FKHR/FoxO1, FoxO2, FKHRL1/FoxO3 et

Chapitre III : Voie PI3K/AKT et cancer

51 AFX/FoxO4) restreint l'entrée nucléaire, en favorisant leur rétention cytoplasmique, et empêchant la transcription des gènes pro-apoptotiques comme Fas ligand, TRAIL (TNF-Related Apoptosis Inducing Ligand), TRADD (TNF Receptor type 1 Associated Death Domain) et Bim [134,169].

Par contre, AKT favorise la translocation nucléaire de NF-κB par phosphorylation et activation de la kinase IκB (IKK). Ceci entraine la dégradation de la kinase IκB tandis que l’activation de NFκB conduit à la transcription des gènes anti-apoptotiques Bcl-XL, les inhibiteurs de caspase, et c-Myb [170,171].

Enfin, AKT phosphoryle et active le facteur de transcription CREB (Cyclic AMP Response Element Binding protein) qui augmente la transcription de gènes anti-apoptotiques, tels que ceux correspondant aux protéines Bcl-2, Mcl-1, et AKT elle-même [172, 173,174].

6.3. Le métabolisme cellulaire

La protéine AKT est également impliquée dans le métabolisme cellulaire, en particulier le métabolisme du glucose, et l’inactivation de son substrat GSK3 par phosphorylation conduit à la synthèse de glycogène [175]. Ainsi, l'insuline est connue pour stimuler le transport du glucose médié par la phosphorylation d’AKT et la translocation membranaire des transporteurs glucose GLUT1 et GLUT4 [176]. AKT stimule la glycolyse par la phosphorylation de la phosphofructokinase 2 [177] et activation de la transcription des enzymes de la glycolyse [178]. Il faut souligner que la réponse métabolique à l'activation d'AKT est étroitement liée à sa fonction anti-apoptotique. Cette interaction entre les différentes fonctions d'AKT est également évidente lors de la régulation d’AKT du mécanisme de croissance cellulaire.

6.4. La croissance cellulaire

La protéine AKT participe également à la régulation de la croissance cellulaire qui est modulée par mTOR (mammalian Target of rapamycin), une kinase stimulant la synthèse des protéines [179]. Activée, mTOR va phosphoryler deux protéines majeures qui ont un impact immédiat sur l’induction de la traduction protéique [180-183]. La première, la protéine p70S6K (70 ribosomal protein S6 kinase) est impliquée dans la biogenèse des ribosomes [182, 184]. La seconde, la protéine 4EBP1, libère après phosphorylation le facteur de

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52 transcription eIF4E et induit la traduction des oncoprotéines impliquées dans le contrôle du cycle cellulaire (p27, cycline D1, et c-myc) et l’angiogenèse [185,186].

AKT stimule la croissance cellulaire par la phosphorylation du suppresseur de tumeurs TSC2 (Tuberous Sclerosis Complex) et inhibe la formation d'un complexe TSC1-TSC2. Ce complexe a un effet inhibiteur sur la croissance cellulaire via la voie de signalisation PI3K/AKT/ mTOR [187], en inhibant la p70S6K (un activateur de la traduction), et en activant 4E-BP1 (un inhibiteur de la traduction) [188,189]. La phosphorylation de TSC2

déstabilise et perturbe son interaction avec TSC1 [188,189]. Cela conduit à l’augmentation de l’activité GTPase de la protéine Rheb, ce qui se traduit par stimulation de la kinase mTOR [187].

6.5. L’angiogenèse

AKT joue un rôle important dans l’angiogenèse physiologique et pathologique par l'intermédiaire d'une production accrue d'oxyde nitrique en phosphorylant l'oxyde nitrique synthase endothéliale (eNOS) [190,191]. La libération d'oxyde nitrique stimule la vasodilatation, le remodelage vasculaire et l'angiogenèse [revue dans 192].

AKT conduit également à une augmentation de la production des facteurs de transcription de la HIF1α et HIF2α (Hypoxia Inducible Factor α), grâce à l’activation de mTORC1 [193,194] et l’activation du facteur HIFα dans les cellules endothéliales et autres cellules conduit à l'expression et la sécrétion de VEGF et d'autres facteurs angiogéniques stimulant ainsi l'angiogenèse [195].

Finalement, AKT joue un rôle dans l'invasion tumorale, et métastatique en stimulant la sécrétion des métalloprotéinases de la matrice extracellulaires [196].

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Figure 21. La voie de signalisation PI3K/AKT. L’activation des récepteurs tyrosine

kinases (RTK) par les facteurs de croissance induit le recrutement à la membrane les PI3Ks de classe IA (p110α/p85, p110β/p85 et p110δ/p85) à la membrane via l'interaction de la sous-unité p85 avec les récepteurs activés directement ou avec les protéines adaptatrices associées aux récepteurs. L’enzyme PI3K peut être activée également par la protéine Ras, via l’interaction avec la sous-unité catalytique p110, et la sous-unité p110β peut être régulée par les RCPGs (Récepteurs Couplés aux Protéines G). La sous-unité catalytique p110 activée catalyse la réaction de phosphorylation de PIP2 (phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate) en PIP3 (phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate ) à la membrane. La phosphatase PTEN déphosphoryle le PIP3 en PIP2, agissant ainsi comme un antagoniste direct de PI3K. Le PIP3 transduit le signal intracellulaire en fournissant des sites d'interaction avec les protéines kinases à domaine PH, la PDK1 et la serine-threonine kinase AKT.

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54 Au vue de ces données, cette voie de signalisation joue un rôle clé dans le maintien de la balance entre la prolifération et la mort cellulaire, et la rupture de cet équilibre conduit au développement et à la progression de tumeurs malignes.