Kinases impliquées dans le déroulement de la différenciation mégacaryocytaire

Pour les besoins de l’étude, seules les kinases impliquées dans le déroulement de la différenciation mégacaryocytaire les kinases ayant un lien avec Chk1 décrit dans un autre contexte cellulaire sont présentées ici.

6.1. Les kinases Aurora

L’étude de l’impact d’Aurora A sur la différenciation hématopoïétique révèle que l’invalidation de cette kinase dans les progéniteurs hématopoïétiques entraine une mortalité importante dans presque tous les lignages hématopoïétiques. Cependant, de manière intéressante, la déplétion d’Aurora A entraine une augmentation de la différenciation et de la polyploïdisation des mégacaryocytes, in vivo et in vitro. Ces résultats suggèrent que Aurora A est nécessaire pour l’hématopoïèse, mais n’est pas requise pour le déroulement de la polyploïdisation même si elle semble la réguler négativement (Goldenson et al., 2015; Huang et al., 2004).

Le statut d’expression et la fonction de Aurora B, aussi appelée AIM-1, au cours du processus d’endomitoses demeure peu connu. Durant la différenciaiton mégacaryocytaire, elle est localisée au niveau de la zone centrale en anaphase, puis du midbody en télophase (Geddis and Kaushansky, 2006). Elle est active, car MgcRasGAP, son substrat principal, est phosphorylé, ce qui entraine la cytocinèse au cours d’une mitose classique. Cependant, dans ce contexte, l’activité de Aurora B n’empêche pas la régression mitotique des progéniteurs mégacaryocytaires (Lordier et al., 2010). Il semblerait que son niveau d’expression diminue chez le mégacaryocyte en cours de polyploïdisation. En accord avec ces données, la suppression artificielle de Aurora B induit la polyploïdisation des progéniteurs mégacaryocytaires, alors que son expression ectopique la bloque (Katayama et al., 1998; Kawasaki et al., 2001; Vinci et al., 1984; Zhang et al., 2004).

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Par ailleurs, les kinases Aurora ont été décrites comme intéragissant avec le facteur de transcription RUNX, acteur majeur de la progression de la différenciation mégacaryocytaire, dans un contexte de mitose classique. En effet, elles sont responsables de la phosphorylation du facteur de transcription Runx sur les résidus thréonine 14 et thréonine 173, lors de l’entrée en mitose. Ces phosphorylations favorisent l’entrée des cellules en mitose. Par ailleurs, elles entraînent le recrutement de RUNX au niveau des structures mitotiques, notamment les centrosomes ou le midbody durant la cytocinèse. Runx pourrait interagir à ce niveau avec de nombreuses protéines pour permettre le bon déroulement de la mitose (Chuang et al., 2016).

6.2. La kinase BubR1

Les fonctions de BubR1, composant majeur du point de contrôle d’assemblage du fuseau mitotique, ont été étudiées grâce à la génération d’une souris mutée pour cette protéine. Le knock-out de BubR1 est létal au stade embryonnaire E 8.5, et les souris hétérozygotes Bubr1+/- présentent une splénomégalie et une mégacaryocytopoïèse anormale. En effet, ces souris présentent un nombre important de mégacaryocytes dans la rate et la moelle osseuse, associé à une diminution du nombre de progéniteurs érythrocytaires. Cependant, les souris BubR1+/- ne présentent pas de thrombocytose périphérique, à cause notamment d’un défaut lors de la formation des proplaquettes. Ainsi, BubR1 est requis pour le développement embryonnaire et pour les étapes terminales de la différenciation mégacaryocytaires (Wang, 2003)

6.3. Les kinases Plk

Une étude menée par Yagi et al. a visé à regarder l’expression de plusieurs protéines impliquée dans la mitose au cours de la différenciation mégacaryocytaire de progéniteurs murins en culture, et leurs effets sur la polyploïdisation. Les résultats montrent que les mégacaryocytes expriment de nombreuses protéines impliquées dans la régulation de la transition métaphase – anaphase, dont Aurora B, et Mad2, et une protéine impliquée dans l’élongation du fuseau mitotique et de la cytocinèse, PRC1 (Protein Regulating Cytokinesis 1). De façon surprenante,

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les mégacaryocytes n’expriment ni CDC20 ni Plk1, protéines impliquées dans l’initiation de l’anaphase entre autres fonctions. L’expression ectopique de Plk1 dans des progéniteurs mégacaryocytaires murins provoque une diminution de la polyploïdisation de ces cellules, ce qui semble indiquer que les mégacaryocytes immatures mettent en place des mécanismes particuliers de régulation du cycle cellulaire lors des étapes précoces de la polyploïdisation

(Yagi and Roth, 2006).

Une autre étude confirme l’implication de Plk1 dans la regulation de la polyploïdisation, par un modèle de souris déficientes pour Plk1. Ces souris présentent une déficience au niveau des mécanismes d’endomitose, accompagné d’une mortalité cellulaire par catastrophe mitotique. De plus, ces cellules ont des défauts au niveau de la maturation des centrosomes, et de la formation des fuseaux mitotiques. De ce fait, la formation des pôles multiples qui a normalement lieu dans les mégacaryocytes ne peut se faire. Dans ces conditions, les mégacaryocytes subissent un arrêt prolongé en mitose du fait de l’activation du point de contrôle de l’assemblage du fuseau mitotique, ce qui conduit à leur mort. Cet arrêt en mitose peut être aboli par l’inhibition de protéines du SAC. Ces résultats suggèrent d’une part que Plk1 est requis au cours de la polyploïdisation, et d’autre part que les mégacaryocytes possèdent un point de contrôle endomitotique efficient (Trakala et al., 2015).

Plk3 est aussi impliquée dans la régulation de la progression dans le cycle cellulaire. En particulier, elle est associée aux centrosomes et joue un rôle important dans la régulation de la dynamique des microtubules. Son niveau d’expression augmente dans des cellules de la lignée leucémique K562 stimulées par l’agent différenciant PMA. De plus, elle interagit avec les kinases Aurora A et BubR1 au cours de la polyploïdisation des progéniteurs mégacaryocytaires au niveau des centrosomes, ce qui suggère que ces 3 kinases pourraient appartenir à la même voie de signalisation pour participer à la maturation nucléaire de ces cellules (Huang et al., 2004).

6.4. Les kinases Pim

L’analyse du profil d’expression de gènes dans des progéniteurs mégacaryocytaires humains primaires a permis de montrer que Pim1 est exprimée de façon plus abondante dans ces

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cellules que des cellules souches hématopoïétiques CD34+ (Kim et al., 2002). De plus, l’invalidation de Pim1 dans la lignée cellulaire K562 ou dans des cellules primaires CD34+ conduit à une réduction de la polyploïdisation de ces cellules traitées par la TPO. A l’inverse, la surexpression de Pim1 provoque une augmentation de la polyploïdisation dans ces mêmes conditions. Ces résultats suggèrent que l’expression de Pim1 est nécessaire et suffisante pour induire la polyploïdisation des progéniteurs mégacaryocytaires. Toutefois, Pim1 ne semble pas nécessaire pour la regulation de la maturation cytoplasmique (Jung et al., 2006).

6.5. La kinase ATR

Les modèles de souris Seckel, déficientes pour ATR, développés par Murga et al., présentent une diminution importante du nombre de plaquettes circulantes par rapport aux souris contrôles, avec une diminution encore plus drastique chez les animaux étant en plus déficients pour p53. Ainsi, la voie ATR ou plus généralement la voie de réparation des dommages de l’ADN pourrait être impliquée dans la différenciation mégacaryocytaire ou dans la formation des proplaquettes (Murga et al., 2009).

6.6. Les kinases RSK

La kinase RSK1 semble aussi avoir un rôle au cours de la différenciation mégacaryocytaire puisque sa surexpression dans la lignées leucémique K562 favorise sa différenciation après traitement par l’agent différenciant PMA, alors que la surexpression d’une forme de RSK dominant négative (D205N) l’inhibe dans les mêmes conditions (Kim et al., 2001). En revanche, l’inhibition des kinases RSK par un inhibiteur pharmacologique (SL0101, 10µM) n’a pas d’impact sur la différenciation mégacaryocytaire de cellules primaires murines (Mazharian et al., 2009).

Il est à noter que la voie des signalisation MAPKinases et les kinases ERK1/2 jouent aussi un rôle majeur au cours du processus de mégacaryocytopoïèse (Avruch et al., 2001; Mazharian et al., 2009)

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La différenciation mégacaryocytaire est un processus en plusieurs étapes, avec notamment une maturation nucléaire, qui conduit à la formation de cellules polyploïdes géantes, par des cycles d’endomitose successifs. Certains régulateurs majeurs du cycle cellulaire semblent impliqués dans ce processus biologique. Aucune étude à ce jour n’a évalué le rôle de Chk1 dans la mégacaryocytopoïèse.

Nous avons jusqu’ici présenté les fonctions de Chk1 au cours d’un cycle cellulaire classique, et ses fonctions inhérentes à la différenciation hématopoïétique, 2 processus physiologiques majeurs.

De part les rôles majeurs que joue Chk1 sur plusieurs aspects du cycle cellulaire, cette kinase est aussi impliquée dans la tumorigenèse.