Les interactions entre STIM1, Orai1 et TRPC1

1. Activation de TRPC1 par STIM1

Avec l'identification de STIM1 et Orai1 comme acteurs clés des courants CRAC, de nombreuses études se sont focalisées sur l'interaction entre ces protéines et les canaux TRPC. TRPC1

a été le premier canal TRPC identifié comme pouvant être régulé par STIM1. En effet, en 2006, deux études indépendantes ont démontré pour la première fois que STIM1 est associé à TRPC1 au niveau de la MP après déplétion des stocks intraréticulaires, et que cette interaction permet l'activation des SOCEs (Huang et al., 2006; López et al., 2006). E effet, l uipe de Wo le a o t ue, da s les HEK-293 exprimant la protéine STIM1 de manière exogène, la déplétion des réserves calciques intracellulaires permet d'augmenter l'association entre STIM1 et TRPC1, tandis que l'expression d'un mutant STIM1 au niveau du domaine EF-hand amène à la formation constitutive du complexe STIM1/TRPC1, l'activation de TRPC1 et l'augmentation des influx calciques (Huang et al., 2006). De même, les études réalisées par l uipe de ‘osado da s des plaquettes humaines ont montré que l'utilisation d'un anticorps anti-STIM1 dirigé contre le motif EF-hand bloque la migration de STIM1 vers les zones d'apposition avec la MP, ainsi que l'interaction entre STIM1 endogène et TRPC1 résultant en une diminution des SOCEs (López et al., 2006). Finalement, l'interaction fonctionnelle entre STIM1 et TRPC1 a été rapporté dans différents types cellulaires tels que les cellules épithéliales intestinales (Rao et al., 2010), les cellules acineuses salivaires (Pani et al., 2013) et pancréatiques

(Hong et al., 2011), les cellules artérielles pulmonaires (Ng et al., 2009) ou encore les cellules mésenchymateuses (Sours-Brothers et al., 2009).

L'interaction directe de STIM1 avec TRPC1 requière l'interaction du domaine SOAR de STIM1 avec le domaine CC en C-terminale de TRPC1. En effet, il a été montré que le domaine ERM de STIM1

module la liaison à certains canaux TRPC (Huang et al., 2006). Puisque le domaine SOAR réside dans la région ERM de STIM1, il a alors été suggéré que le domaine SOAR puisse être impliqué dans la médiation de la liaison de STIM1 aux canaux TRPC1 mais également TRPC4/5/6 (Asanov et al., 2015; Jardin et al., 2009; Lee et al., 2014; Yuan et al., 2007). De plus, l'activation du canal TRPC1 semble également impliqué le domaine polybasique de STIM1 (aa 672-685) (Huang et al., 2006; Lee et al.,

2014; Zeng et al., 2008). Plus précisément, leurs résultats démontrent que la liaison de TRPC1 et STIM1 implique des interactions électrostatiques entre les charges négatives des résidus aspartate dans TRPC1 (639DD640) et les résidus lysine positivement chargés du domaine polybasique de STIM1 (684KK685) (Zeng et al., 2008). Des études ultérieures ont montré que ces résidus chargés

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négativement étaient conservés dans TRPC3/4/5/6/7 suggérant la possibilité que STIM1 puisse également activer ces autres canaux TRPC (Zeng et al., 2008).

2.

_{L’a tivatio de TRPC pa STIM /O ai}

De manière intéressante, de nombreuses études ont démontré que Orai1 était également requis pour la fonction de TRPC1 (Cheng et al., 2008, 2011b; Ong et al., 2007; Pani et al., 2008). En effet, la di i utio de l e p essio e dog e de O ai a olit les “OCEs, alg la p se e e dog e ou l e p essio e og e de STIM1 et de TRPC1 dans les cellules de glandes salivaires ou encore les HEK293 (Cheng et al., 2008; Kim et al., 2009b). De plus, il a été rapporté que Orai1 et STIM1 forment un complexe avec TRPC1 en réponse à la déplétion des stocks calciques du RE (Ong et

al., 2012). De a i e ota le, l i te a tio de T‘PC a e O ai e ui e “TIM ui pou a alo s activer les deux canaux (Cheng et al., 2011b). L'interaction et la co-localisation des trois protéines au

niveau des jonctions RE-MP a d ailleu s t ise e ide e pa o-immunoprécipitation et TIRFM (Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy) respectivement, et suggère que TRPC1 est également localisé dans les mêmes jonctions où le complexe Orai1-STIM1 est assemblé (Cheng et al.,

2011b; Ong et al., 2007). En outre, l i po ta e de O ai pou la fo tio de T‘PC a t l e pa des do es o t a t ue les uta ts O ai o fo tio els a ogeaie t l a ti atio de T‘PC dépendante des stocks calciques intracellulaires (Cheng et al., 2008, 2011b; Kim et al., 2009b; Ong et al., 2007). Le a is e soulig a t la essit de la p se e de O ai pou l a tivation de TRPC1 a t d o t da s u e tude où l i flu al i ue i iti pa O ai entraîne une insertion de TRPC1 à la MP dans les cellules de glandes salivaires (Cheng et al., 2011b). Cette insertion se produit dans la même jonction RE-MP, où le complexe Orai1-“TIM est asse l , pe etta t ai si l a ti atio de TRPC1 par STIM1. De plus, le recrutement de TRPC1 au sein de ces jonctions permet de localiser TRPC1 à proximité de O ai , de tel so te ue l e t e de Ca2+ via Orai1 soit détectée localement, pe etta t ai si le e ute e t de T‘PC à la MP. Il est d ailleu s i po ta t de ote ue l e t e de Ca2+ médiée par TRPC1 et Orai1 est utilisée par la cellule pour réguler des voies de signalisation distinctes. Les SOCEs initiées par Orai1 sont suffisantes pou l a ti atio de NFAT, alo s ue l e t e de Ca2+ ia O ai et T‘PC est e uise pou l e p essio et la fo tio de NF B (Cheng et al., 2011b; Ong et al., 2012). De ce fait, Orai1 et TRPC1 forment deux complexes canalaires distincts régulés par STIM1 dans les cellules de glandes salivaires (Figure I.36).

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Figure I.36. Fonction physiologique de Orai1 et TRPC1 dans les SOCEs. Les SOCEs médiées par Orai1 activent la calcineurine, qui entraîne par la suite la translocation de NFAT dans le o au afi d a ti e l e p essio des g es. Mais l aug e tatio de la [Ca2+]c locale médiée par Orai1

p o o ue gale e t l i se tio de T‘PC à la MP. L e t e de Ca2+ _via

Orai1 et TRPC1 contribue à une augmentation de la [Ca2+]c plus

glo ale et ai si à l a ti atio de oies telle ue la oie NF B. Adapt e de (Ong et al., 2016).

De manière intéressante, il a été suggéré que Orai1 puisse réguler les canaux TRPC en

déterminant leur recrutement dans des microdomaines spécialisés de la MP, tels que les radeaux lipidiques (LRDs, Lipid Rafts Domains). En effet, des études antérieures ont montré que les SOCEs nécessitent des LRDs intacts dans différents types cellulaires tels que les HSG, les myoblastes (C2C12), les neutrophiles polymorphonucléaire, les cellules endothéliales ou encore les plaquettes

humaines (Cheng et al., 2011b; Dionisio et al., 2011; Jardin et al., 2008a; Lockwich et al., 2000; Pani et al., 2008, 2013). De plus, il a été montré que la perturbation des LRDs entraîne l'abolition de l'interaction entre STIM1 et TRPC1 ainsi que la perte des SOCEs dans les HEK293 et les cellules de glandes salivaires (Pani et al., 2008). De manière similaire, la perturbation des LRDs dans les plaquettes humaines et les HEK293, entraînent une réduction de l'interaction entre Orai1, TRPC1, et

STIM1 (Dionisio et al., 2011; Galan et al., 2010; Jardin et al., 2008a). Comme Orai1 interagit avec l'extrémité C-terminale de TRPC1 (mais également TRPC6) pour moduler la sensibilité à la déplétion des réserves calciques ainsi qu'avec STIM1 (Liao et al., 2008), il a été proposé que le recrutement de Orai1, TRPC et STIM1 au sein des LRDs confère une réactivité des canaux aux concentrations calciques intraréticulaires (Liao et al., 2009). Fi ale e t, l ad essage des a au T‘PC da s les L‘Ds a été suggéré comme étant un mode de régulation majeur de leur fonction dans la MP (Ong and Ambudkar, 2011).

Des protéines régulatrices et des protéines d'échafaudage modulent aussi l'amplitude et la durée des SOCEs conduites par les TRPC. En effet, l'augmentation de l'influx calcique à travers les

canaux TRPC peut être due à une augmentation de l'exocytose, une rétention via l'interaction avec des protéines d'échafaudage, et/ou une diminution de l'endocytose des canaux dans les cellules de

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glandes salivaires (Ambudkar et al., 2007). La cavéoline 1 (Cav-1), une protéine se liant au cholestérol des LRDs, a été rapporté comme jouant un rôle primordial dans la localisation à la MP et l'activité de TRPC1 (Brazer et al., 2003; Lockwich et al., 2000; Pani et al., 2009). TRPC1 interagit avec

la Cav-1 via des sites de liaison localisés dans ses extrémités N- et C-terminales. Le site de liaison au niveau de l'extrémité N-terminale de la Cav-1 est impliqué dans la localisation et l'insertion de TRPC1 à la MP alors que l'extrémité C-terminale a été proposée comme contrôlant la fonction canalaire et/ou son inactivation (Brazer et al., 2003). Par conséquent, la Cav-1 est suggérée comme étant une

protéine d'échafaudage dans les LRDs permettant de déterminer la localisation de TRPC1 à la MP (Brazer et al., 2003; Pani et al., 2009, 2013; Sundivakkam et al., 2009). Ainsi, le modèle actuel propose que, dans les cellules au repos, les mécanismes d'adressage ciblent TRPC1 dans des régions cellulaires proches de la MP où le canal inactif interagit avec la Cav-1 et est retenu au niveau de cette

localisation intracellulaire (Cheng et al., 2011b, 2013). Suite à la déplétion des réserves calciques intracellulaires, STIM1 transloque au sein des jonctions RE-MP et active Orai1. L'entrée calcique initiée par Orai1 permet l'insertion de TRPC1 à la MP et l'activation du canal. Dans ces conditions, TRPC1 se dissocie de la Cav-1, interagit avec, et est activé par STIM1 (Cheng et al., 2011b). Suite au remplissage du RE en Ca2+, les SOCEs sont inactivées et TRPC1 se désassemble de STIM1.

D'aut es p ot i es d hafaudage gula t la fo tio de T‘PC o t t appo t es, telles que Homer-1 (Homer protein homolog 1). L e t it C-terminale de TRPC1 forme un complexe avec Homer-1 et l IP3R dans les cellules au repos afin de garder ces canaux dans une conformation fermée.

Toutefois, suite à la déplétion des réserves calciques intracellulaires, ce complexe se dissocie pour permettre une interaction de TRPC1 avec STIM1 permettant son activation (Yuan et al., 2003, 2012).

Néanmoins, le mécanisme par lequel Homer-1, Cav-1, STIM1 et l'IP3R régulent l ad essage et la

fonction de TRPC1 dans la cellule doit encore être étudié.

Enfin, plusieurs protéines du cytosquelette et des microtubules ont également été rapportées comme modulant l ad essage et l'activité des canaux TRPC1. RhoA, une GTPase monomérique, régule la translocation de TRPC1 à la MP dans les cellules endothéliales suite à l aug e tatio de [Ca2+_]

c en réponse à la thrombine (Mehta et al., 2003). L'altération de l'interaction

de TRPC1 avec RhoA diminue significativement les SOCEs.

En conclusion, les différentes données montrent que la localisation propre de TRPC1 à la MP, ainsi que son adressage dans les domaines spécifiques où les SOCEs sont régulées, est primordial

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