La voie de signalisation Notch chez la drosophile

Morgan grˆace une mouche mutantes pr´esentant des “notches” (encoches) dans ses ailes. La voie de signalisation Notch fait partie des voies canoniques d´ eve-loppementales tr`es conserv´ees et impliqu´ees dans de nombreux processus de d´eveloppement chez les m´etazoaires. En particulier, la voie Notch contrˆole le “destin cellulaire” (cell fate) via un processus d’inhibition lat´erale (Ca-brera 1990). L’inhibition lat´erale est la capacit´e qu’`a une cellule d’inhiber la diff´erenciation des cellules l’entourant au sein d’un groupe (Fig. 1.11).

La voie Notch est aussi associ´ee au contrˆole de la neurog´en`ese, de la morphog´en`ese, de la survie, de la prolif´eration ou encore de l’´etablissement de la polarit´e planaire de l’œil de Drosophile (Lai 2004).

Globalement, l’activation de la voie Notch est induite par la fixation d’un ligand sur le r´ecepteur Notch. Il en r´esulte un clivage prot´eolytique de ce r´ecepteur lib´erant ainsi le domaine intracellulaire de la prot´eine (Notchintra). Ce domaine intracellulaire sera ensuite transloqu´e dans le noyau afin d’acti-ver les g`enes cibles de la voie en se liant `a un facteur de transcription li´e `a l’ADN. Alors que l’activation de cette voie est tr`es lin´eaire, les m´ecanismes nucl´eaires permettant l’expression des g`enes cibles se r´ev`ele ˆetre tr`es com-plexes. L’ensemble des ´etapes de la voie sont d´etaill´ees dans les paragraphes suivants.

Dans la majorit´e des cas l’activation de la voie Notch se fait en trans, c’est-`a-dire que la cellule exprimant le ligand du r´ecepteur Notch est diff´erente de celle recevant le signal. Dans certains cas Notch peut ˆetre activ´e en cis, c’est `a dire que le ligand et le r´ecepteur sont produits par la mˆeme cellule. Cette activation de Notch sur la mˆeme cellule permettrait de r´eguler le signal ´

Fig. 1.11. Sch´ema d’inhibition lat´erale au sein d’un groupe de neurones en diff´erenciation. A partir d’un groupe de neurones (proneural cluster), une des cellules va se diff´erencier en exprimant plus de Delta (le ligand de Notch) que les autres (B). Les cellules voisines activeront alors la voie Notch qui bloquera les g`enes de diff´erenciations en neurone. NICD=Notch intracellular domain (A). Au final une seule cellule au sein de chaque cluster sera diff´erenci´ee (C). Image adapt´ee de (Formosa-Jordan et al. 2013).

Fig. 1.12. Structure de Notch et ses ligands. Delta et Serrate poss`edent des domaines DSL permettant l’interaction avec le r´ecepteur Notch. Les r´ep´etitions EGF-like de Notch permettent d’int´eragir avec les ligands. Dans la partie intracellulaire de Notch, le domaine RAM (RBPjk Associate Molecule) permet l’interaction dans le noyau avec Su(H). Le domaine PEST est impliqu´e dans la d´egradation de Notch. Image de (Fi´uza and Arias 2007).

Fig. 1.13. Tableau pr´esentant les diff´erents composants de la voie Notch(ligand, r´ecepteur, facteur de transcription) chez le n´ematode, la mouche et les mammif`eres (Lai 2004).

Chez la Drosophile, les ligands de Notch sont deux prot´eines transmem-branaires Delta (Dl) et Serrate (Ser) (D’Souza et al. 2008). Les mammif`eres (souris et humain) poss`edent cinq ligands pour Notch. Trois sont proches de Delta (DLL 1, 3 et 4) et deux sont proches de serrate (Jag 1 et 2) (Radtke and Raj 2003). Dl et Ser codent des prot´eines transmembranaires de Type I et contenant des motifs EGF-like dans leur domaine extracellulaire (V¨assin et al. 1987, Fleming et al. 1990 ; Fig. 1.12 et 1.13).

Concernant le r´ecepteur Notch, une seule prot´eine est pr´esente chez la mouche alors que l’on trouve quatre r´ecepteurs Notch chez les mammif`eres (Notch 1-4) (Radtke and Raj 2003). Chez la mouche, le r´ecepteur Notch contient 36 r´ep´etitions EGF-like suivies par trois domaines LNR (Cys-rich Lin-12/Notch Repeat) (Lieber et al. 1993). Au niveau de son domaine intra-cellulaire, le r´ecepteur Notch contient un site de liaison `a RBP-j(k) (RAM pour RBP-j(k) Association Module), un NLS (Nuclear Localisation Signal),

et un domaine de transactivation (Aster et al. 1997, Kurooka et al. 1998). Le r´ecepteur Notch est traduit sous forme d’un pr´ecurseur de 300 kDa (p300) qui sera ensuite cliv´e au niveau du golgi par des furines. Les deux sous-unit´es de Notch s’associent ensuite de mani`ere non covalente (li´ees via Ca²⁺) au niveau de la membrane pour former un r´ecepteur h´et´erodim´erique (Logeat et al. 1998, Fig. 1.14).

Il est important de noter ici que le r´ecepteur Notch peut ˆetre modifi´e post-traductionnellement par l’ajout de sucre au niveau des r´ep´etitions EGF-like. Ces modifications permettent, mˆeme si cela n’est pas encore bien compris de discriminer les deux ligands. Par exemple, la surexpression de Ofut1, une 0-fucosyl-transf´erase in vivo entraine une sur-activation de la voie Notch via le ligand Serrate alors que la voie Delta-Notch est compl`etement inhib´ee (Okajima et al. 2003).

La fixation d’un des ligands sur le r´ecepteur Notch conduit `a une cascade de clivages prot´eolytiques. Le premier clivage d´epend de prot´eases de la fa-mille ADAM (Sapir et al. 2005). Ce clivage lib`ere le domaine extracellulaire de Notch (Next notch extracellular truncation) (Brou et al. 2000). L’action de Y-secretase va ensuite conduire `a la lib´eration du domaine intracellulaire (Nintra). Il est int´eressant de noter ici que les prot´eases ADAM peuvent aussi cliver directement les ligands Dl et Ser (Qi et al. 1999, Six et al. 2003). A l’heure actuelle on ne connait pas la fonction de ces domaines de ligands cliv´es, mˆeme il se pourrait par exemple que le domaine extracellulaire de Dl cliv´e puisse agir comme un ligand s´ecr´et´e et agir `a distance (Qi et al. 1999).