Le PDGF (facteur de croissance dérivé de plaquettes)

Le PDGF est un facteur de croissance impliqué dans la survie, la prolifération et la motilité de plusieurs types cellulaires. Le PDGF a été isolé pour la première fois des plaquettes humaines. Le PDGF et son récepteur correspondant (PDGFR) ont d’importants rôles dans la régulation des fonctions physiologiques humaines. Il a été montré que le PDGF joue un rôle dans la formation des vaisseaux sanguins, la régulation de la cicatrisation et le maintien de la pression des fluides interstitiels (Berk et al., 1986; Robson et al., 1992; Rodt et al.,

1996). Une augmentation de l’expression du PDGFR a été observée dans le cancer du sein et l’inhibition du PDGFR et du c-Kit avec l’imatinib (inhibiteur de plusieurs tyrosine- kinases dont c-Kit, Abl, SCF et PDGFR), supprime la croissance et l’invasion des cellules cancéreuses (Roussidis et al., 2007). De plus, il a été montré que l’expression de l’ARN messager du PDGF est significativement plus élevée dans le liquide synovial des patients atteints de polyarthrite rhumatoïde comparativement aux patients atteints d’arthrose. Il a été démontré que le PDGF augmente l’infiltration des monocytes/macrophages dans la membrane synoviale des patients atteints de polyarthrite rhumatoïde, ce qui contribue à l’hyperplasie de celles-ci (Lafyatis et al., 1989; Ross et al., 1990).

Le PDGF est une molécule dimérique composée des chaines polypeptidiques A, B, C et D. L’association des chaines polypeptides homologues forment des homodimères (PDGF-AA, PDGF-BB, PDGF-CC et PDGF-DD) et les chaines polypeptidiques A et B peuvent s’associer pour former l’hétérodimère (PDGF-AB) (Heldin et al., 1998). Tous les isoformes de PDGF sont donc sous forme dimérique et possèdent par conséquence deux épitopes de liaison aux récepteurs ; ainsi chaque dimère de PDGF se lie à deux récepteurs simultanément (Fretto et al., 1993; Herren et al., 1993). Ces isoformes du PDGF ont des effets sur les cellules cibles en liant, avec différentes spécificités, les deux types de récepteurs de la tyrosine kinase structurellement apparentés appelés récepteur au PDGF α (PDGFRα) et récepteur au PDGF β (PDGFRβ). La plupart des récepteurs à activité tyrosine kinase sont activés par la liaison de leurs ligands, ce qui mène à la dimérisation ou à l’oligomérisation des récepteurs. Les différents ligands vont induire la dimérisation de différents types de PDGFR (Figure 7). Le PDGFRα lie la chaîne du ligand A, B et C, tandis que PDGFRβ lie uniquement à la chaîne du B et D (Andrae et al., 2008; Heldin et al., 1998). Les récepteurs α et β contiennent chacun cinq domaines extracellulaires et un domaine intracellulaire à activité tyrosine kinase. Les trois domaines extracellulaires les plus distaux de la membrane plasmique sont impliqués dans la liaison du ligand. La liaison du PDGF permet de former un pont entre les deux récepteurs. Le complexe récepteur- ligand est stabilisé par l’interaction directe entre les quatrièmes domaines extracellulaires des deux récepteurs (Heldin et al., 1998).

Figure 7 Interactions PDGF/PDGFR

La dimérisation des récepteurs du PDGF amène les domaines intracellulaires des deux récepteurs à se rapprocher, ce qui conduit à l'autophosphorylation des récepteurs en trans (Kelly et al., 1991). L’autophosphorylation joue un rôle important dans l'activité kinase du récepteur et dans la création de sites de liaison pour les molécules de signalisation en aval (Heldin, 1997). Les domaines SH2 des protéines se lient aux résidus tyrosine phosphorylés du PDGFR, ce qui mène à l’activation des voies de signalisation. Ceci comprend des molécules de transduction du signal, par exemple la PI3K, la phospholipase C γ (PLCy), la kinase Src, ainsi que des protéines adaptatrices, telles que Grb2, Shc, NCK, Grb7, Crk et les facteurs de transcription de type STATS (Songyang et al., 1993).

A) Voie de signalisation du PI3K

Les PI3K sont des kinases qui phosphorylent le phosphatidylinositol sur sa position 3 du cycle inositol (Layton et al., 1998). Les PI3Ks de classe I contiennent une sous-unité catalytique (p110) et une sous-unité de régulation (p85). Les domaines SH2 de la sous- unité p85 lui permettent de se lier aux résidus tyrosine phosphorylés du PDGFR (Auger et al., 1989). Deux sites de liaison de PI3K au PDGFRβ ont été identifiés (Tyr740 _{et Tyr}751_),

ces sites sont conservés au niveau du PDGFRα (Fantl et al., 1992; Kashishian et al., 1992). Il a été démontré que la liaison de la sous-unité p85 aux protéines phosphorylées conduit à la modification de la conformation de la sous-unité p110 et augmente son activité

enzymatique (Yu et al., 1991). La PI3K activée génère le PI(3,4,5)P3, qui joue un rôle dans le recrutement de la kinase Akt à la membrane plasmique (Burgering et Coffer, 1995). Le PI(3,4,5)P3 permet la liaison du domaine homologue de la pleckstrine (PH) de l’Akt, conduisant à un changement de sa conformation et lui permettant l'activation subséquente de l’Akt par la phosphorylation du résidu sérine 473 par mTORC2 et la phosphorylation de du thréonine 308 par la PDK1 (Franke et al., 1997; Sarbassov et al., 2005). PI3K est également importante pour la réorganisation de l'actine induite par le PDGF, la migration et la prolifération cellulaire (Heldin et al., 1998). Il a été démontré que chez les cellules de cancer du sein, l’inhibition de la PI3K bloquait la formation des invadopodes ainsi que la dégradation de la matrice extracellulaire. Plus précisément, l’étude a montré que c’est la sous-unité p110α du PI3K de classe I qui est impliquée dans la formation des invadopodes (Yamaguchi et al., 2011). Dr. Bartok et Dr. Firestein ont pour leur part démontré une augmentation de l’expression du PI3Kδ dans la membrane synoviale des patients atteints de polyarthrite rhumatoïde comparativement aux patients atteints d’arthrose. De plus, cette étude a démontré que le PI3Kδ est un important régulateur de la prolifération et de la survie des fibroblastes médiées par le PDGF via Akt (Bartok et al., 2012).

B) Voie de signalisation de la phospholipase C γ

La PLCγ effectue l'hydrolyse du PI(4,5)P2, conduisant à la production de l'inositol (1,4,5) triphosphate (IP3) et du diacylglycérol (DAG). L’IP3 est relâché dans le cytosol jusqu'à atteindre des récepteurs de l'IP3 sur lesquels il agit pour accroitre la concentration

intracellulaire en cations Ca2+_{. Le DAG demeure localisé à la membrane plasmique où il}

peut activer certains membres de la famille des PKCs (Berridge, 1993). PLCγ1 et PLCγ2 peuvent être activés suite à une stimulation par le PDGF (Sultzman et al., 1991). Le rôle de la PLCγ1 a été étudié plus en détails dans la voie de signalisation du PDGF. Il a été montré qu’elle se fixe aux sites d'autophosphorylation Tyr1009 _{et Tyr}1021 _{du PDGFRβ (Kashishian et}

Cooper, 1993; Rönnstrand et al., 1992). L'activation de PLCγ par le PDGF conduit à plusieurs effets cellulaires tels que la prolifération, le réarrangement du cytosquelette et l'activation des canaux ioniques (Krawczyk et Matuszyk, 2011).

C) Voie de signalisation de Src

Les protéines de la famille Src kinase (SKF) dont Src, Fyn, Yes, Hck, Lck et Lyn jouent un rôle important dans la régulation de nombreux évènements cellulaires, y compris la survie cellulaire, la prolifération et la migration (Brown et Cooper, 1996). Src est une protéine tyrosine kinase de 60 kDa composée de six domaines dont un site de myristylation en N- terminale, une région unique, un domaine SH3, SH2, kinase et une queue de régulation négative en C-terminale (Brown et Cooper, 1996). Les membres de la SKF peuvent lier et être activés par le PDGFR. Lors de l'activation du PDGFR, Src est recruté par le récepteur phosphorylé (Mori et al., 1993). La liaison se fait sur les sites phosphorylé Tyr579 _{et Tyr}581

du PDGFRβ et sur Tyr572 _{et Tyr}574 _{du PDGFRα (Heldin et al., 1998). La Tyr}527 _{du domaine}

SH2 de Src est déphosphorylée par une protéine tyrosine phosphatase (PTP) et la Tyr416 _sur

la boucle d’activation est autophosphorylée, ce qui mène à l’activation de Src (Hunter, 1987). Plusieurs PTP peuvent déphosphoryler la Tyr527 _{de Src, telles que PTPα, SHP1,}

SHP2, PTP1B et LAR (Roskoski, 2005). Src est considérée comme la kinase la plus importante dans régulation des invadosomes, à la fois pour leur formation, leur stabilisation, la sécrétion de MMPs et leur dissolution (Boateng et Huttenlocher, 2012).

Tel que décrit ci-dessus, le PDGFR joue un rôle important dans la régulation des réponses physiologiques, par contre la suractivation des PDGFRs provoque des réactions néfastes, telles que la fibrose rénale, la glomérulosclérose et la fibrose pulmonaire (Floege et al., 2008; Heldin et Westermark, 1999; Ostendorf et al., 2012; Souza et al., 1996). Il est donc nécessaire pour la cellule de contrôler soigneusement la force et la durée de la signalisation du PDGFR. Il existe plusieurs mécanismes agissant en parallèle pour réguler négativement et désensibiliser le PDGFR afin de maintenir sa fonction à un niveau normal. Le récepteur peut être intériorisé, dégradé et déphosphorylé. Après stimulation par le ligand, les récepteurs activés subissent une endocytose médiée principalement par les clathrines puis les vésicules d'endocytose contenant les récepteurs fusionnent avec les endosomes précoces (Bucci et al., 1992; Gorvel et al., 1991). Aux endosomes précoces, certains récepteurs sont rapidement recyclés pour retourner à la membrane plasmique via la GTPase Rab4. Les autres récepteurs vont soit entrer dans une longue boucle de recyclage ou seront dégradés dans les endosomes tardifs (Maxfield et McGraw, 2004). Le PDGFR est également inactivé

par déphosphorylation. Plusieurs protéines tyrosine phosphatases (PTP) interagissent et déphosphorylent sélectivement certaines tyrosines du PDGFR, contrôlant ainsi la durée de signalisation du PDGFR et permettant de moduler la transduction de signal en aval du récepteur. La phosphorylation des sérines du domaine cytoplasmique du récepteur est l'un des mécanismes communs pour désensibiliser le récepteur suite à sa stimulation (Countaway et al., 1992). Il a été montré en 1999 que plusieurs sérine/thréonine kinases peuvent phosphoryler le PDGFR tout en atténuant son autophosphorylation et sa signalisation (Bioukar et al., 1999).