La voie PI3K / AKT

4.4.1 La PI3K

La phosphoinositide 3-kinases (PI3K) regroupe une famille d’enzymes impliquées dans diverses fonctions cellulaires telles que la croissance, la prolifération, la différenciation, la survie, la mortalité ou encore les mouvements intracellulaires. Cette famille est divisée en 4 classes (Class I, II, III, IV) suivant leur structure primaire, leur régulation et leur substrat (Leevers SJ et al, 1999). La PI3K de classe I joue un rôle central dans la modulation des réponses de l’immunité innée et adaptative. Elle est active au sein d’un complexe composé d’une partie catalytique, la sous-unité p110 divisée en 4 sous classes α, β, γ, δ, et associé à une portion régulatrice divisée en 5 variant (p50α, p55α/β, p85β ou p101γ). La PI3K est principalement localisée dans le cytosol des cellules non stimulées, l’activation des RCPG entraîne son recrutement au niveau des fractions membranaires (Naccache PH et al, 2000). Dans le neutrophile, le fPR active indirectement la PI3Kγ (p110γ-p101γ) au travers d’une interaction directe avec Gβγ, néanmoins peu de choses sont connues concernant le mécanisme précis de cette activation. Une fois activée, la PI3Kγ réagit avec les phospholipides membranaires et catalyse la phosphorylation du phosphatidylinositol (4,5)-bisphosphate (PtdlnsP2 ou PIP2) afin de former le phosphatidylinositol (3,4,5)-trisphosphate (Ptdlns(3,4,5)P3 ou PIP3) et qui ensuite régule une grande variété de fonctions biologiques et notamment l’activation de certaines PKC. En outre, le PIP3 a la capacité de recruter à la membrane les protéines comportant un domaine Pleckstrin Homology (PH) telles que AKT ou encore les tyrosines kinases.

4.4.2 AKT

La protéine AKT également nommée Protéine Kinase B (PKB), est une protéine de 60 kDa homologue cellulaire de l’oncogène viral v-AKT. Il s’agit d’une sérine/thréonine protéine kinase de la famille des AGC kinases et qui joue un rôle crucial dans de nombreuses fonctions biologiques comme dans la survie et la prolifération cellulaire (Revue Vivanco I et Sawyer CL, 2002). AKT constitue une famille de sérine/thréonine kinase contenant un domaine PH et un domaine catalytique. Il existe 3 isoformes d’AKT: AKT1 (PKBα), AKT2 (PKBβ) et AKT3 (PKBγ).

75 Schéma 24 : La famille des protéine kinases B

Les différentes isoformes d’AKT partagent une grande homologie de structure particulièrement au niveau du domaine kinase. Malgré cela, ces isoformes ont une répartition inégale dans l’organisme : AKT1 se retrouve dans la plupart des cellules eucaryotes où elle joue un rôle dans la synthèse protéique, le développement et la survie cellulaire en empêchant les processus d’apoptose, AKT2 est principalement distribuée dans les organes répondant à l’insuline et enfin AKT3 est exprimée dans la plupart des cellules de l’adulte à un plus bas niveau que les deux autres isoformes à l’exception du cerveau et des testicules où elle est très abondante.

Dans le neutrophile humain, on retrouve les 3 isoformes d’AKT (Patel et al, 2010). AKT1 et 2 interviennent dans le chimiotactisme, la dégranulation et la production d’O2- (Hannigan MO et al,

2004, Patel et Coll 2010). AKT possède un domaine Pleckstrin Homology (PH) qui lui permet de transloquer à la membrane plasmique pour se lier aux phospholipides comme le phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate. La translocation membranaire d’AKT peut donc être induite par le fMLP (Patel S et al, 2010) et est important pour l’activation de la kinase puisqu’elle lui permet de se situer à proximité de la kinase PDK1 qui la phosphoryle sur la Thr-308. Une autre phosphorylation sur la Ser- 473 est nécessaire ; elle est réalisée par PDK2 et mTORC2. Le contrôle de l’activation d’AKT par mTOR sera revu en détail dans le chapitre 5 traitant de mTOR.

AKT phosphoryle de nombreuses protéines probablement via la reconnaissance d’un site minimal consensus de la forme R-X-R-X-X-S/T-B (B représente des résidus hydrophobiques et R assurant la spécificité du substrat pour AKT par rapport à d’autres AGC kinases comme RSK et S6K1) (Alessi DR et al, 1996). Au niveau des neutrophiles, l’implication d’AKT dans l’activation de la NADPH oxydase a été suggérée in vitro. La kinase phosphoryle les sérines 304 et 328 de la p47phox

76 (Hoyal CR et al, 2003 ; Chen Q et al, 2003). L’équipe d’accueil a ainsi pu montrer à l’aide de lignées HL60 différenciées en neutrophile qu’AKT1 contribuait majoritairement à la génération d’anion superoxyde induite par le fMLP alors que la contribution d’AKT2 était plus réduite. En outre, ces travaux ont révélé qu’AKT contrôlait l’activité de la phospholipase D de manière dépendante de p44/42 MAPK (Patel S et al, 2010). Néanmoins, des travaux réalisés dans des neutrophiles de modèles murins, où AKT1 ou AKT2 ont été inactivés, ont, à l’inverse, mis en évidence qu’AKT2 jouait un rôle plus important qu’AKT1 dans la production d’anion superoxyde, la libération des granules et la migration cellulaire (Chen J et al, 2010). Au niveau de la NADPH oxydase, les auteurs ont pu évaluer qu’AKT2 contrôlait également la phosphorylation et la translocation membranaire de la p47phox (Chen J et al, 2010). Ainsi, les voies régulées par AKT sont au cœur de nombreuses fonctions du neutrophile.

Dans des lignées cellulaires, AKT induit l’activation du complexe mTORC1 selon deux mécanismes. Le premier implique une levée de l’inhibition de mTORC1 via l’inactivation de l’hétérodimère TSC1/TSC2 (Inoki K et al, 2002) et l’induction de la dégradation du répresseur PRAS40 (Wiza C et al, 2012). Récemment, il a été montré qu’AKT pouvait promouvoir la phosphorylation de mTORC1 par l’intermédiaire d’IKKα dans des lignées cancéreuses (Dan HC et al, 2014). Etant donné que mTORC1 est impliquée dans la migration du neutrophile induite par le GM-CSF et l’IL8 (Gomez-Cambronero et al, 2003), cela pourrait permettre d’apporter un nouveau regard sur la manière dont AKT contrôle également la migration des neutrophiles. Et inversement, étant donné qu’AKT contribue fortement aux fonctions de défenses anti-bactériennes du neutrophile, cette relation PI3K/AKT/mTOR pourrait suggérer que mTORC1 y contribuerait également. Des éléments de réponse sont apportés dans l’étude présentée au sein de ce manuscrit.