Des travaux montrent que cette protéine est activée pendant les phases G2/M (Pandita et al., 2000) et qu’il existe deux arrêts en G2/M distincts dont le plus immédiat, après irradiation, est dépendant d’ATM (Xu et al., 2002). Comme nous l’avons vu précédemment, ATM est une protéine kinase capable de phosphoryler un certain nombre de substrats en réponse aux RI. En général, ATM phosphoryle Chk2 et induit ainsi la cascade permettant l’arrêt en G2 (Melchionna et al., 2000). Cependant des travaux récents montrent qu’elle est aussi capable de phosphoryler Chk1 sur la serine 317 suggérant une implication de Chk1 dans l’arrêt en G2 via ATM après irradiation dans des cellules AT (Gatei et al., 2003). L’histone H2AX et la protéine de liaison à p53, 53BP1( p53 binding protein 1), sont des cibles de phosphorylation d’ATM qui semblent être impliquées dans l’arrêt en G2 radio-induit (Rappold et al., 2001; Rogakou et al., 1998). Les travaux de Fernandez-Capetillo et al., effectués sur des cellules provenant de souris transgéniques dont les gènes ATM ou H2AX ou 53BP1 ont été inactivés, montrent que ATM est requis pour la phosphorylation de H2AX. De plus les cellules déficientes pour H2AX ou 53BP1 présentent un défaut d’arrêt en G2M comme les cellules ATM-/- suggérant l’implication de ces deux protéines dans le contrôle du G2 en réponse aux RI via ATM (Fernandez-Capetillo et al., 2002). Le gène BRCA1 qui code une protéine largement impliquée dans les cancers (notamment les cancer du sein et de l’ovaire) est aussi impliquée dans le contrôle du G2 (Welcsh et al., 2000). En effet des cellules murines déficientes pour ce gène présentent une forte instabilité génétique, une diminution de la réparation par recombinaison homologue et un défaut d’arrêt en G2/M (Xu et al., 1999) (Moynahan et al., 1999). Li et al. montrent que la protéine CtIP, qui interagit avec BRCA1 est hyperphosphorylée en réponse aux RI entraînant sa dissociation de BRCA1, donc la répression de GADD45. Cette phosphorylation est effectuée par ATM suggérant un lien fonctionnel entre ATM et BRCA1 en réponse aux RI (Li et al., 2000). Xu et al., montrent aussi l’implication de BRCA1 dans le contrôle du G2/M en réponse aux RI (Xu et al., 2001a). Ils
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confirment le lien entre ATM et BRCA1 en mettant en évidence un site de phosphorylation (Ser 1423) de BRCA1 par ATM impliqué dans le contrôle du point de contrôle G2/M post-irradiation. L’ensemble de ces travaux montre une large implication d’ATM dans l’arrêt en G2 induit par les rayons g.
La protéine p53 est décrite dans le contrôle de l’arrêt en phase G2 suggérant donc son rôle dans cet arrêt du cycle en réponse aux RI (Taylor and Stark, 2001). Le rôle de p53 dans le contrôle de l’arrêt en G2/M semble assez redondant ; p53 entraîne une répression de l’activité kinase de Cdk1/Cycline B soit en réprimant la transcription de Cdk1 et de la Cycline B, soit en ciblant des effecteurs qui iront interagir avec le complexe Cdk1/CyclineB afin de l’inhiber. D’autres travaux montrent le rôle de PLK1 et PLK3 qui sont des protéines régulatrices de CDC25C. Elles appartiennent à la famille des Polo Kinases qui jouent un rôle crucial dans différents événements de la mitose (Glover et al., 1998). PLK1 est un régulateur positif de l’activité de Cdc25C dans les cellules non irradiées et permet l’entrée en mitose en phosphorylant Cdc25C. Certaines hypothèses suggèrent que ATM ou ATR phosphorylerait PLK1, privant ainsi la cellule de l’activité de Cdc25C consolidant alors l’arrêt en G2M (Smits et al., 2000a) (van Vugt et al., 2001) en réponse aux RI.
Une autre inhibition de la progression en mitose en présence de lésions sur l’ADN est accompli par l’inhibiteur des CDK : p21 via PCNA (Ando et al., 2001). Il apparaît que la liaison p21/Cdc25 à PCNA/Cdk1-CyclineB exclut l’interaction Cdc25C avec Cdk1, donc la déphosphorylation de Cdk1 nécessaire à l’entrée en mitose. L’implication de p21 dans l’arrêt en G2 implique aussi p53 dans le maintien de l’arrêt et ce par l’activation de trois des protéines cibles de p53 :GADD45, p21, 14-3-3 (Hermeking et al., 1997) (Taylor and Stark, 2001). De plus p21 semble bloquer la phosphorylation activatrice sur le résidu Thr161 de Cdk1/CyclineB1 par CAK (Smits et al., 2000b).
Certaines drogues comme la caféine, la pentoxiftlline ou la staurosporine sont capables d’abolir l’arrêt en G2 et de radiosensibiliser les lignées tumorales . la caféine, molécule appartenant à la famille des méthyl-xanthines, a la propriété de réduire le retard en G2 après irradiation de nombreuses lignées cellulaires, en inhibant entre autre les protéines de la superfamille des PI3K (ATM, ATR) `(Jha et al., 2002) (Zhou et al., 2000). La pentoxifylline appartient aussi à la famille des méthyls-xanthines et a été décrite comme agent radiosensibilisant certaines lignées tumorales (Strunz et al., 2002). UCN-O1, un dérivé de la la staurosporine, est capable de supprimer l’arrêt en G2 et de radiosensibiliser certaines lignées cellulaires de tumeurs colorectales (Playle et al., 2002). De plus cette molécule radiosensibilise des cellules de carcinome du colon humaines probablement en inhibant la kinase Chk2 et donc l’arrêt en G2 radio-induit. (Yu et al., 2002).
4-3-2-4 Mécanismes moléculaires du point de contrôle en M.
L’apparition de cellules géantes multinuclées en réponse aux RI est due à une succession de mitoses abortives dont la cause peut être un défaut du point de contrôle en mitotique.
-Mécanisme général.
L’entrée en mitose est provoquée par l’activation du MPF. Il existe deux points de contrôle importants pour l’entrée mitose. : le premier correspond à la transition Prophase/Prométaphase qui définit la transition G2/M et qui est régulée par les mêmes mécanismes que la fin du G2. Le second correspond à la transition Métaphase/Anaphase qui permet le contrôle de l’alignement des chromosomes avant de poursuivre la division de la cellule. La transition Métaphase/Anaphase (M/A) n’intervient qu’après l’alignement du dernier chromosome : c’est seulement à ce stade que la cohésion entre les chromatides sœurs est rompue (Fig.9).
Cdk1 CyclineB APC (ε3) D-Box ε2 Ub Ub Ub Ub Ub Ub Ub Ub Ub Ub Ub MPF Fizzy APC (E3) Fizzy CyclineB securine CyclineB securine ε2 Ubiquitinylation Protéasome 26S Dégradation ε1 ATP ε1 AMP D-Box