Les voies de signalisation indépendantes des Smads

De nombreuses voies de signalisation peuvent être activées par le TGFE. Contrairement aux SMADs, elles ne sont pas spécifiques de cette cytokine. Ci-après sont décrites succintement certaines de ces voies qui sont toutes impliquées dans les phénomènes de TEM et de régulation de la différenciation cellulaire. Les revues du Dr. Derynck sont recommandées pour une approche exhaustive de l’activation de toutes ces voies par le TGFE. [Derynck et al. 2003333][Derynck et al. 2014334].

Le récepteur TERI n’est pas le seul substrat de l’activité kinase de TERII. Ozdamar et al. [2005335] ont montré qu’en présence de TGFE, TERII forme un hétérotétramère avec des récepteurs TERI au niveau des jonctions serrées. L’interaction de TER1 avec Par6 permet son rapprochement spatial avec le récepteur de type II, qui va alors phosphoryler Par6. Par6 phosphorylée va alors recruter l’E3 ubiquitine ligase Smurf1 afin d’ubiquitinyler RhoA et d’entraîner sa dégradation par le protéasome, localement au niveau des protrusions cellulaires et des jonctions serrées. La dissolution des jonctions serrées qui en résulte est une étape indispensable à l’TEM en complément de la perte des caractéristiques épithéliales de la cellule induite par la voie canonique du TGFE [Ozdamar et al. 2005335] (Fig. 25). La phosphorylation de Par6 par TERII est aussi à l’origine de la maturation des axones au niveau du cerveau au cours du développement [Yi et al. 2010336].

Il a aussi été montré que le TGFE était capable d’activer la voie PI3K-AKT dans un contexte de TEM. En effet, dans les cellules NMuMG, un signal TGFE résulte, en parallèle de la phosphorylation des R-SMADs, en l’activation de la PI3K (Phosphatidyl Inositol 3 kinase) et la phosphorylation de AKT. Bien que le mécanisme d’activation de la PI3K par le TGFE soit mal compris, la signalisation en aval est bien décrite. AKT peut phosphoryler GSK3E afin qu’elle soit ubiquitinylée et envoyée au protéasome pour dégradation. Or GSK3E phosphoryle

98 et envoie au protéasome pour dégradation les protéines SMAD, SNAIL, et NFNB. Les protéines SMAD et SNAIL ont un rôle majeur dans la mise en place du programme transcriptionnel de TEM. La voie NFNB, quant à elle, encourage aussi bien la survie des cellules que la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM). Indépendamment de GSK3E, AKT peut également activer indirectement mTORC1 responsable de l’augmentation de la synthèse protéique pendant le processus de TEM via l’activation de S6K. En revanche, le recrutement au niveau du récepteur TERI et l’activation de PP2A (Proteine Phosphatase 2A) par le TGFE permet de déphosphoryler et d’inactiver S6K, participant ainsi la diminution de la prolifération des cellules [Derynck et al. 2003333]. Ainsi l’activation de la voie de signalisation AKT par le TGFE permet de fournir à la cellule le matériel protéique nécessaire au changement morphologique ainsi que d’inhiber certains régulateurs négatifs de la TEM [Lamouille et al. 2011337] (Fig. 25).

En présence du ligand TGFE, le récepteur de type I est aussi capable de phosphoryler la protéine ShcA au niveau d’une tyrosine. Src est capable de phosphoryler TERII au niveau de la tyrosine 284 (Fig. 22), ce qui peut permettre le recrutement du complexe Grb2/ShC/Sos nécessaire à l’activation de Ras [Zhang et al. 2009338]. L’activation en aval de la cascade de MAPK aboutissant à la phosphorylation de ERK1/2 permet la production de facteur de transcription qui sont capables de participer à la reprogrammation transcriptionnelle lors de la TEM et d’interagir avec les SMADs au niveau transcriptionnelle. Par ailleurs, l’activation de ERK1/2 peut aussi réguler l’activité des SMADs via leur phosphorylation au niveau de leur région linker et stimuler ou inhiber leur activité [Derynck et al. 2014334] (Fig. 25).

Enfin, les E3 ubiquitin ligase TRAF4 et TRAF6 se fixent aux domaines cytoplasmiques de l’hétérotétramère de récepteurs au TGFE en présence du ligand. Ceci permet le recrutement et l’activation de TAK1 (TGFE Activated Kinase 1), une kinase qui active les voies MAPK p38 et JNK en aval [Sorrentino et al. 2008339]. Les deux voies MAPK sont aussi importantes dans le processus de TEM induit par le TGFE. En aval de p38, le facteur de transcription ATF2 est produit et interagit avec Smad3/4 pour induire l’expression de gènes de TEM. La kinase JNK permet quant à elle de stabiliser par phosphorylation TWIST1, facteur de transcription majeur

99 du processus de TEM [Derynck et al. 2014334]. De plus, le TGFE peut également activer la voie NFNB via l’activation de la kinase TAK1 [Derynck et al. 2003333] (Fig. 25).

Figure 25 : Voies de signalisation TGFEE indépendante des SMADs. Différents partenaires protéiques intéragissent et/ou sont activés par les récepteurs et déelenchent en aval différentes voies de signalisation. L’hétéro-tétramérisation des récepteurs est essentielle à l’activation de ces voies.

Ainsi, il ne faut pas voir les voies indépendantes des SMADs comme séparées de celles dépendantes de ces facteurs de transcription. Elles sont complémentaires car elles permettent non seulement l’activation de fonctions biologiques nécessaires à l’effet induit par le TGFE (comme la TEM), mais aussi par ce qu’elles permettent la mise en place d’un cocktail de facteurs de transcription qui vont aiguiller les SMADs sur le génome.

100 4) Dialogue moléculaire entre le TGFEE et les autres de voies de signalisation

Dans ce paragraphe, on entendra par dialogue la coopération des acteurs des voies de signalisation TGFE avec les autres voies activées indépendamment du TGFE, que ce soit au niveau des récepteurs, des effecteurs intermédiaires, ou des facteurs de transcription.

Les intégrines sont des partenaires de signalisation majeurs des récepteurs du TGFE. En effet, comme décrit plus haut, les intégrines participent activement à l’activation du TGFE latent et à la présentation du ligand au niveau des récepteurs [Margadant et al. 2010340].

La voie de signalisation RAS interagit avec la voie TGFE à plusieurs niveaux. Tout d’abord, Kretzschmar et al. [1999341] ont montré que ERK1/2 était capable de phosphoryler les R-SMADs au niveau de du domaine de liaison entre le domaine MH1 et MH2 (domaine linker), empêchant leur translocation nucléaire et par conséquent atténuant la signalisation TGFE. RAS permet aussi la phosphorylation d’une version mutée de la protéine p53, entraînant la formation d’un complexe de transcription mutant p53/SMADs pro-tumoral [Cordenonsi et al. 2007342]. Enfin, l’activation des MAPK phosphoryle un ensemble de facteurs de transcription (protéines AP1 et ATF) qui interagissent au niveau transcriptionnel avec les SMADs et permettent la régulation de gènes spécifiques [Guo et al. 2009343 ; Grusch et al. 2011324] (Fig. 25).

Un dialogue entre la voie Wnt et TGFE est possible via l’interaction entre les SMADs et les facteurs de transcription TCF/LEF et E-catenin, nécessaires à la TEM dans certains contextes [Zhou et al. 2012344] (Fig. 26). De plus GSK3E phosphoryle les R-SMADs au niveau de leur région linker et les dirige ainsi vers une dégradation par le protéasome [Guo et al. 2008345].

La voie Notch peut également interagir avec la voie TGFE. Après fixation du ligand (Jagged, '), les récepteurs Notch libèrent le NICD (Notch Intra-Cellular Domain) qui interagit avec RBPJ-CSL pour former un complexe de facteurs de transcription dans le noyau. SMAD3 activé par TGFE interagit avec RBPJ-CSL afin de réguler des cibles transcriptionnelles spécifiques (Fig. 26). Par ailleurs les SMADs activées par le TGFE peuvent aussi induire l’expression des récepteurs Notch et de Hey1, cible transcriptionnelle majeure de la voie Notch. Il est important de souligner que l’inactivation de Notch inhibe la TEM induite par TGFE [Derynck et al. 2014334].

De la même manière, les SMADs activés par le TGFE peuvent interagir avec Gli1, facteur de transcription de la voie Shh (Sonic Hedgehog), et peuvent également induire l’expression de Gli1 [Derynck et al. 2014334] (Fig. 26).

101 YAP et TAZ, les deux facteurs de transcription de la voie de signalisation Hippo, interagissent également avec les SMADs activés par le TGFE et participent à leur translocation dans le noyau, stimulant ainsi le niveau d’activation de la voie TGFE. Ils permettent également d’orienter le complexe des SMADs vers la régulation d’un ensemble de gènes spécifiques à l’association SMADs-YAP/TAZ [Derynck et al. 2014334 (Fig. 26).

Ainsi le dialogue de la voie de signalisation TGFE avec les autres voies de signalisation majeures permet une intégration du signal extracellulaire. Ceci comprend non seulement les régulations mutuelles des voies de signalisation, mais également l’établissement de combinaisons de facteurs de transcription qui, en association avec le contexte épigénétique de la cellule, vont permettre de réguler finement les processus biologiques et de répondre aux besoins de la cellule. Les niveaux d’activation de la voie TGFE semble d’une importance primordiale dans ce contexte.

Figure 26 : Les principaux dialogues moléculaires de la voie de signalisation TGFEE [Derynck et al. 2014334]. Les principales coopérations se font au niveau des différents facteurs de transcription mis en place par les voies de signalisation décrites.

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D) Régulation des voies de signalisation TGFEE