Contexte biologique autour de TIF1 γ

L’implication du facteur transcriptionel TIF1γ dans la signalisation canonique du

TGF-β repose sur les travaux de deux ´equipes [37, 51, 36] et ont abouti `a consid´erer

TIF1γ soit comme un inhibiteur de la voie canonique, soit comme un inducteur d’une voie

alternative.

1.2.1 TIF1γ : un inhibiteur de la voie canonique

C’est en recherchant les prot´eines responsable de la diff´erentiation de l’endoderme que

l’´equipe de Piccolo, a identifi´e TIF1γ comme ´etant un r´epresseur de la voie canonique du

TGF-β[37]. Dans cette ´etude Dupontet al ont d´emontr´e que TIF1γ interagit avec SMAD4

et que cette association conduit `a l’ubiquitination de SMAD4 par TIF1γ l’empˆechant

ainsi de se fixer `a SMAD2 phosphoryl´e (pS2), allant mˆeme jusqu’`a dissocier les complexes

Fig.1.2: Les diff´erents effets du TGF-β en conditions physiologiques (en rouge) et

patho-logiques (en vert) d’apr`es [142]

SMAD2 phosphoryl´e/SMAD4 (pS24). Par cons´equent la diminution de complexe pS24

aboutit `a une diminution du signal TGF-β dans le noyau et traduit un rˆole fortement

inhibiteur de TIF1γ sur la signalisation TGF-β. Ces r´esultats sont compl´et´es dans une

autre ´etude par de nouvelles analyses montrant que l’ubiquitination de SMAD4 n’est

pas un processus entraˆınant la d´egradation de la co-SMAD, mais qu’il existe un signal

d’exportation nucl´eaire, la prot´eine ´etant d´e-ubiquitini´ee dans le cytoplasme par la prot´eine

FAM afin de r´eg´en´erer la prot´eine SMAD4 [36].

1.2.2 TIF1γ : vers une voie de r´egulation alternative `a la voie canonique

Dans le mˆeme temps, l’´equipe de Massagu´e a identifi´e une interaction entre TIF1γ et

les prot´eines SMAD2 (et SMAD3) phosphoryl´e conduisant `a un nouveau signal r´egulant la

diff´erentiation cellulaire [51]. Leurs travaux d´emontrent que l’association TIF1γ / SMAD2

phosphoryl´e n’inhibe pas le signal TGF-β et ne trouve aucune ubiquitination de SMAD4

par TIF1γ contrairement au r´esultats de [37, 36]. Cependant une faible association entre

TIF1γet SMAD4 est observ´ee lorsque ce dernier est surexprim´e sugg´erant que l’association

de TIF1γ avec SMAD2-3 n’est pas incompatible avec une association avec SMAD4.

Si ces r´esultats semblent antagonistes, les deux ´equipes s’accordent sur certains points.

Le rˆole de TIF1γ est d´ependant de la signalisation TGF-β et les effets ne sont observ´es

qu’apr`es fixation de la cytokine. La diminution de l’effet TGF-β d´ependant de SMAD4 est

observ´ee, soit parce que SMAD4 est en comp´etition avec TIF1γ pour le pool de SMAD2

phosphoryl´ee [51], soit parce que SMAD4 est ubiquitin´ee par TIF1γ [37, 36]. De plus TIF1γ

est toujours dans le noyau et ses effets sont fonction de sa concentration. Afin d’explorer

diff´erentes hypoth`eses nous avons compos´e un mod`ele diff´erentiel de la voie canonique du

TGF-β pour y ajouter les informations relatives `a TIF1γ.

1.3 Mod`eles quantitatifs de la voie canonique du TGF-β

Depuis plusieurs ann´ees la voie canonique du TGF-β `a fait l’objet d’approches de

mod´elisation diff´erentielle. Ainsi d’un cot´e le trafic des r´ecepteurs membranaires a ´et´e

mod´elis´e par Vilar et al [146], d’un autre l’importance des r´egulations sur les prot´eines

SMAD tel que le transport [132], la complexation [102] ou la phosphorylation [26]. Des

mod`eles plus r´ecent regroupent l’ensemble de la voie et observe le comportement de leurs

mod`eles en fonction de la concentration et du temps d’exposition au TGF-β[25, 158].

D’autres approches ont explor´e l’interface entre la voie canonique du TGF-β et celle de

l’EGF [71], ou encore la r´egulation par ADAM12 [49].

Pour impl´ementer la r´egulation du signal TGF-β par TIF1γ, nous avons utilis´e le

mod`ele du trafic des r´ecepteurs propos´e par Vilaret al [146] ainsi que le mod`ele du

trans-port des prot´eines SMAD de Schmierer et al [132] afin de repr´esenter le plus fid`element

possible la voie canonique de signalisation du TGF-β.

1.3.1 Trafic des r´ecepteurs

Ce mod`ele couvre le d´ebut de la signalisation intracellulaire du TGF-β, apr`es la fixation

de ce dernier sur les r´ecepteurs membranaires puis d´ecrit les m´ecanismes d’internalisation

des r´ecepteurs, activation, d´esactivation, production et d´egradation. Les constantes ont

´et´e d´etermin´ees de fa¸con exp´erimentale et le mod`ele v´erifi´e `a posteriori. Le tableau 1.1

reprend les 6 entit´es, et 8 param`etres du mod`ele, dont l’organisation est illustr´es par la

Figure 1.3A

1.3.2 Transport des SMADs

Publi´e par l’´equipe de Hill en 2008 [132], ce mod`ele apporte une description pr´ecise

des m´ecanismes de transport des prot´eines SMAD entre cytoplasme et noyau, forme

mo-nom`erique et complex´e, en pr´esence ou en absence de TGF-β. Les r´ecepteurs sont abstraits

`

a une seule entit´e, qui peut ˆetre activ´ee en pr´esence de TGF-β. Le transport des SMAD

est une part importante de la cin´etique du signal TGF-β permettant une r´eponse adapt´ee,

`

a la concentration du ligand. Le mod`ele comporte 15 entit´es et 8 param`etres pr´esent´es

dans le tableau 1.1. La Figure 1.3B montre sch´ematiquement les r´eactions pr´esentes dans

ce mod`ele.

1.3.3 Mod`ele compos´e

Pour offrir une mod´elisation la plus r´ealiste possible, nous avons pris en compte les

deux m´ecanismes importants que sont le trafic des r´ecepteurs et le transport des SMAD

pour composer un unique mod`ele de la voie canonique de la signalisation TGF-β qui

servira de support `a l’int´egration des donn´ees sur le nouveau composant TIF1γ. Pour se

faire, nous avons remplac´e les entit´es relatives `a l’activation/inactivation des r´ecepteurs

dans le mod`ele de Hill (R, Ract, Rinact, SB), par le mod`ele complet de Vilar. R´eunir

deux mod`eles diff´erentiels en un seul requiert d’homog´en´eiser les concentrations initiales

des entit´es, les param`etres et les constantes.

Nous avons choisi d’exprimer les concentrations en nano molaire (nM) et le temps en

seconde (s). Pour cela, nous avons calcul´e une concentration initiale de r´ecepteurs dans

une cellule, en nous basant sur un nombre de 10000 r´ecepteurs [149] (5000 RI et 5000 RII).

Ce nombre `a ´et´e converti en mole en le multipliant par le nombre d’Avogadro. Puis en

nano molaire, en consid´erant le volume ´equivalent `a celui du cytoplasme (2.27∗10

−12

L).

De la mˆeme mani`ere, les taux de production pRI et pRII exprim´es en unite.min´

−1

ont

´et´e convertis en nM.s

−1

.

Dans le document Modélisation dynamique de la signalisation cellulaire : aspects différentiels et discrets; application à la signalisation du facteur de croissance TGF-beta dans le cancer (Page 77-80)