Coup de projecteur sur les récepteurs

Une fois le TGFE latent activé, la signalisation en aval de cette cytokine est déclenchée lorsque le ligand va se lier à ses récepteurs. Il existe 3 types de récepteur au TGFE : les récepteurs de type I, de type II et de type III (TERI, RII et RIII). Ils ont été identifiés par électrophorèse après cross-link de 125I-TGFE avec les protéines à la surface de différents types cellulaires [Massagué et al. 1985297 ; Cheifetz 1986298 ; Cheifetz 1988299].

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a) Les récepteurs de type II et I

Les récepteurs de type II sont constitués d’un peptide signal en N-terminal suivi d’un domaine extracellulaire, d’un domaine transmembranaire en hélice et d’un domaine cytoplasmique. Ce domaine cytoplasmique comprend un domaine kinase avec un seul site de fixation à l’ATP identifié (Fig. 21). Ils sont présents de manière constitutive sous la forme de dimères à la surface des cellules, ce qui est cohérent avec la structure dimérique du TGFE [Chen et al. 1994300]. Cette homodimérisation constitutive suggère une autoactivation constitutive. Une autophosphorylation du récepteur de type II au TGFE est observée en absence du ligand au niveau des acides aminés Ser 213, Ser223, Ser226, Ser 227, Ser409, Ser549 et Ser551 [Souchelnytskyi et al. 1996301 ; Huang et al. 2012302] (Fig. 21). De plus, bien que l’activité prédite de ces récepteurs soit une activité Serine/Thréonine kinase, TERII possède aussi une activité tyrosine kinase comme en témoigne l’autophosphorylation des Tyrosines 259, 336 et 424 du domaine kinase [Lawler et al. 1997303] (Fig. 21). De plus l’autophosphorylation de ces tyrosines est indispensable à l’activité kinase du récepteur, puisque leur remplacement par des phénylalanines inhibe l’activité kinase.

Les récepteurs de type I au TGFE possèdent les mêmes domaines que les récepteurs de type II, auxquels il faut rajouter le domaine GS (composé d’un tandem d’acides aminés GS) (Fig.21). Ce domaine GS est d’une importance capitale pour l’activité du TERI puisqu’il regroupe la majeure partie des acides aminés Sérine et Thréonine qui sont phosphorylés directement par TERII [Derynck et al. 1997280] (Fig. 21). La mutation de ces acides aminés aboutit à la perte de l’activité kinase, ce qui démontre que la phosphorylation du domaine GS au niveau de ces différents acides aminés est nécessaire à l’activité kinase du récepteur de type I [Wieser et al. 1995304]. Le domaine GS pourrait aussi servir de domaine d’accroche pour différentes protéines cytoplasmiques constituant les voies de signalisation en aval. En dehors du domaine GS, la phosphorylation de la Serine 165 et la Thréonine 200 sont elles aussi indispensables à l’activité kinase du récepteur de type 1 [Derynck et al. 1997280]. De manière intéressante, la mutation de la Serine 165 stimule l’inhibition de la croissance cellulaire et la production de MEC, mais inhibe l’apoptose induite par le TGFE [Souchelnytskyi et al. 1996301]. De plus, les Ser172 et Thr176, bien que non phophorylées par TERII, ont un rôle dans la signalisation induite par l’activation de TERI. En effet, muter ces deux acides aminés n’inhibe pas l’activité kinase du récepteur mais inhibe la fonction anti-proliférative du TGFE [Saitoh et al. 1996305]. Ainsi il est possible que cette région proche de la membrane soit nécessaire au recrutement de protéines permettant au TGFE d’exercer différentiellement ses fonctions.

90 Ainsi, lorsque le ligand TGFE est disponible, il se lie en premier à un dimère de récepteurs TER2, permettant ainsi le recrutement d’un dimère de récepteurs TERI [Luo et al. 1996306]. Les récepteurs TERII phosphorylent les récepteurs TERI au niveau de la région GS, activant ainsi le domaine kinase du récepteur de type I qui va phosphoryler ses substrats comme les R-SMADs (regulatory R-SMADs). Le maintien de la forme homodimérique de TERII en absence de ligand est permis par son activité kinase constitutive qui phosphoryle ses propres résidus Serine, Thréonine et Tyrosine. En effet, alors que des mutations dans le domaine kinase de TERII inhibe l’interaction entre les récepteurs de type II et de type I, la mutation d’acides aminés du domaine kinase de TERI ne rompt cette interaction mais seulement l’activité kinase de TERI [Chen et al. 1995307]. Bien que les récepteurs TERII et TERI soient capables d’interagir en l’absence de ligand s’ils sont surexprimés, le ligand permet de faciliter et surtout de stabiliser l’hétérotétramère. Alors qu’il est établi que le recépteur TERI agit en aval de TERII, il n’a jamais été montré que TERII était exclusivement la kinase de TERI [Derynk et al. 1997280]. Une fois les récepteurs activés et complexées sous forme d’hétéro-tétramères, plusieurs voies de signalisation en aval peuvent être déclenchées.

Figure 21 : Structure et phosphorylations des récepteurs de type II et I. Le TGFE peut se fixer au niveau du domaine extracellulaire. Le récepteur de type II est constitutivement activé et est présent à la membrane sous forme de dimère. Son activation constitutive est due à de nombreuses auto-phosphorylations au niveau du domaine cytoplasmique. Le récepteur de type II phosphoryle le récepteur de type 1 au niveau du domaine GS sur de nombreuses sérines et thréonines permettant l’activation de son domaine kinase et la phosphorylation des substrats en aval de TERI dont font partie les R-SMADs.

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b) Récepteurs de type III

Betaglycan et endoglin sont les deux récepteurs de type III au TGFE identifiés [Derynck et al. 1997280]. Ils sont constitués d’un peptide signal en N-terminal suivi d’un long domaine extra-cellulaire. L’hélice transmembranaire et la région cytoplasmique sont homologues (Fig. 22). Ils ne possèdent pas de domaine kinase au niveau de leur domaine cytoplasmique en C-terminal, mais sont constitutivement phosphorylés au niveau de Serines/Thréonines du domaine cytoplasmique, indépendamment de la liaison du TGFE [Lopez-Casillas et al. 1991308 ; Lastres et al. 1994309].

Figure 22 : Structure des récepteurs de type III. Le TGFE peut se fixer au niveau de la partie extracellulaire des récepteurs. Les deux sites de clivage protéolytique permettent la libération d’une forme soluble du récepteur capable d’inhiber la signalisation TGFE en l’empêchant de se fixer aux récepteurs de type II et I (catalytiques). La PKC peut phosphoryler le domaine cytoplasmique des récepteurs, ce qui peut être à l’origine du recrutement de protéines adaptatrices sur ces sites phosphorylés.

92 Cependant, l’utilisation de l’inhibiteur de kinase H7 empêche la phosphorylation de ces Serines/Thrénonines, suggérant l’implication de la protéine kinase C (PKC) dans ce processus, en accord avec la présence d’un domaine cible putatif de la PKC au niveau du domaine cytoplasmique [Derynck 1997280] (Fig. 22). Le Betaglycan existe également sous forme soluble, après le clivage du domaine extracellulaire en amont de l’hélice transmembranaire, par des protéases reconnaissant les dimères de Lysine [Lopez-Castillas et al. 1991], ou par la plasmine [Lamarre et al. 1994310] (Fig. 22). D’ailleurs les récepteurs de type III au TGFE se comportent comme des activateurs ou des inhibiteurs de la signalisation TGFE selon qu’ils sont ancrés à la membrane ou solubles dans le milieu extracellulaire respectivement. En effet, alors que le betaglycan ancré à la membrane lie le TGFE et le présente aux récepteurs de type II afin d’enclencher la signalisation en aval, la forme soluble empêche le TGFE de se lier à ses récepteurs [Lopez-Castillas et al. 1994311]. Quant à l’endogline, elle est capable d’interagir avec les récepteurs de type I et II au TGFE sous sa forme membranaire [Barbara et al. 1999312], et sa forme soluble peut inhiber la liaison du TGFE actif à ses récepteurs, contribuant à la pathologie de la préclampsie [Venkatesha et al. 2006313]. Cependant il n’est pas certain que la liaison de l’endogline avec les récepteurs au TGFE active réellement la voie de signalisation en aval [Wrana et al. 2008314].

Ainsi les récepteurs de type III sont des récepteurs accessoires qui favorisent la présentation du ligand aux récepteurs de type I et II lorsqu’ils sont exprimés à la membrane, et qui peuvent réguler la biodisponibilité du TGFE lorsqu’ils sont présents sous forme soluble. Les récepteurs à activité catalytique sont les récepteurs de type II et I.