Mécanismes impliqués dans l’inhibition de la voie PI3K/Akt par les céramides

Action des céramides au niveau des IRS 3.6.4.1

Au niveau de la signalisation insulinique, il a été démontré que les céramides sont capables d’inhiber la protéine IRS-1 en phosphorylant ses résidus sérines, entraînant ainsi son inactivation (Hage Hassan et al., 2016). D’un point de vue mécanistique, les céramides vont probablement, par l’intermédiaire de la mixed lineage kinase-3 (MLK-3) (Sathyanarayana et al., 2002), activer d’autres médiateurs tels que p38 et JNK (Kim et al.,

2004) qui sont connus pour phosphoryler les résidus sérines 307 d’IRS-1 (Hirosumi et al., 2002,) et conduiront ainsi à l’inhibition de la signalisation insulinique (Gual et al., 2005). Hirosumi et ses collègues ont d’ailleurs mis en évidence qu’une augmentation de l’activité de JNK et de la phosphorylation de la sérine 307 ainsi qu’une diminution de la phosphorylation des résidus tyrosines d’IRS-1 sont observées dans des tissus de souris obèses (Hirosumi et al., 2002).

Il existe probablement un lien entre SOCS3 et les céramides. Comme évoqué précédemment, SOCS3 inhibe la signalisation insulinique en empêchant l’interaction d’IRS avec le récepteur de l’insuline (Ueki et al., 2004). L’interleukine-6 (IL-6) est une cytokine associée à l’obésité et à l’insulino-résistance (Fernandez-Real and Ricart, 2003). Il a été montré qu’IL-6 permet d’inhiber la signalisation insulinique au niveau des IRS par l’intermédiaire d’une augmentation de SOCS3 (Rieusset et al., 2004). Il a été démontré que chez des souris DIO (Diet induce obesity), l’inhibition de la synthèse de novo des céramides par l’utilisation d’un inhibiteur pharmacologique, la myriocine, est corrélée à une diminution de l’ARNm de SOCS3. Les céramides ont été montrés comme étant capables d’induire l’expression de SOCS3 dans des adipocytes en culture (Yang et al., 2009). L’inhibition de SOCS3 améliore considérablement la stéatose hépatique chez des souris obèses (Ueki et al., 2004), ce qui suggère que SOCS3 contribue également au développement de cette stéatose hépatique associée à l'obésité. En effet, des données montrent également que l'amélioration significative de la stéatose hépatique chez les souris DIO traitées avec la myriocine est également associée à une diminution concomitante de l'expression hépatique du gène SOCS3. L’ensemble de ces informations sont révélatrices d'un mécanisme in vivo dans lequel l'augmentation chronique du TNF-α induit par le gain de poids conduit à une augmentation de la biosynthèse des céramides, contribuant directement à l'induction de SOCS-3 et contribuant au développement du syndrome métabolique. Nous pourrions imaginer que ce mécanisme est impliqué dans l’IR. Des expériences restent cependant à réaliser afin de valider cette hypothèse.

Action des céramides au niveau de la PI3K 3.6.4.2

Ensuite, une étude menée par Zundel et ses collègues a montré que les céramides sont également capables d’inhiber l’activité de la PI3K (Zundel and Giaccia, 1998).

D’autres études très récentes ont permis de mettre en évidence une nouvelle molécule dans l’apparition de l’IR, le suppresseur de tumeur p53 (Vergoni et al., 2016). En cas de stress, l’implication de la molécule p53 dans l’inhibition de la PI3K par l’intermédiaire des Phosphatase and Tensin homology (PTEN) a été constatée. P53 semble être exprimée

notamment dans le muscle, le foie, le pancréas et le tissu adipeux. Dans des conditions physiologiques, la phosphorylation d’Akt va phosphoryler la protéine MDM2 (mouse double minute 2 homolog) provoquant son transport dans le noyau cellulaire. Ainsi, MDM2 va empêcher la transcription de la protéine p53. En cas de stress, p53 est activé et permet de bloquer le cycle cellulaire et la survie cellulaire. En effet, il permet d’activer la transcription de PTEN qui inhibera la signalisation insulinique en hydrolysant les PIP3 et engendrera la dégradation d’Akt (Strycharz et al., 2017). Il semblerait qu’il existe un lien entre le métabolisme des céramides et la molécule p53. En effet, une étude a mis en évidence qu’un traitement de neurones corticaux primaires avec des C2-Céramides augmente l’expression de l’ARNm de p53 (Willaime et al., 2001 ; Hefferman-Stroud and Obeid, 2011). De façon intéressante, une première étude publiée par le laboratoire de Krupenko a permis de

supposer que la Céramide synthases 6 (CerS6) serait une cible transcriptionnelle de p53 (Hoeferlin et al., 2013). Une nouvelle publication de leur laboratoire a récemment montré que dans le cadre de cancer, le méthorexate (MTX) (employé dans le traitement du cancer) permettrait d’activer p53 qui à son tour permettrait d’induire l’accumulation de CerS6 au sein du réticulum endoplasmique. Cette augmentation de la CerS6 conduirait à une augmentation des C16-Céramides et à l’apparition d’un stress du réticulum endoplasmique, ceci permettrait l’induction d’effets cytotoxiques (Ferky et al., 2016).

Action des céramides au niveau d’Akt 3.6.4.3

Enfin, les céramides sont capables de bloquer l’activation de la protéine Akt. Cette régulation se fait à travers deux mécanismes :

1) Les céramides activent la PKC ζ et empêchent la translocation de la protéine Akt à la membrane plasmique en la séquestrant dans des domaines enrichis en cavéoles (Bourbon et al., 2002 ; Bellini et al., 2015) ;

2) Les céramides stimulent la PP2A qui induit une déphosphorylation de la protéine Akt (Chavez et al., 2003 ; Bellini et al., 2015).

Des travaux ont montré que la PKC ζ est capable de se lier et activer la protéine Akt (Doornbos et al, 1998) car celle-ci se retrouve ancrée dans la membrane plasmique (Hajduch et al., 2008). Dans des myocytes en culture, il a été montré que les céramides stabilisent l’interaction entre la PKC ζ et Akt. Une étude a mis en évidence qu’au niveau du muscle squelettique, la phosphorylation d’Akt est inhibée par l’action de la PKC ζ suite à un traitement avec du palmitate ou bien avec des céramides exogènes (C2-céramides) (Powell et al., 2003). Dans cette même étude, il a été montré qu’une inhibition pharmacologique de la PKC ζ protège la protéine Akt des effets délétères des céramides. La PKC ζ est

responsable de la phosphorylation d’Akt sur son résidu Théronine-34 provoquant ainsi une diminution de la liaison entre PIP3 et Akt, et piégeant cette dernière au niveau des radeaux lipidiques / cavéoles (Powell et al., 2003 ; Hajduch et al., 2008 ; Blouin et al., 2010).

PP2A est une serine/thréonine phosphatase exprimée de manière ubiquitaire. PP2A est connue pour déphosphoryler de nombreux substrats in vitro et est impliquée dans la régulation de certaines activités cellulaires. Dans des conditions pathologiques, PP2A peut être activée par l’intermédiaire des céramides pour déphosphoryler Akt (Cazzoli et al., 2001 ; Lipina and Hundal, 2011 ; Hage Hassan et al., 2014). Comme évoqué précédemment, lorsqu’elle est inactive, PP2A est couplé à la protéine SET. Il a récemment été montré que les céramides, en plus de pouvoir se lier directement à PP2A (Chalfant et al., 2004), sont également capables de se lier à cette protéine SET (Mukhopadhyay et al., 2009). De manière intéressante, l’affinité des céramides avec la protéine SET semble être dépendante de leur structure. En effet, contrairement aux C16-céramides marqués, des C18-céramides marqués sont capables de lier SET (Oaks and Ogretmen, 2015). Dans différents types cellulaires, l’inhibition de la PP2A par l’acide okadaïque ou la surexpression de SV40 small T antigen, protègent la signalisation insulinique des effets délétères des céramides (Blouin et al., 2010 ; Chavez et al., 2003).

En fonction du type cellulaire étudié, les deux mécanismes peuvent être impliqués (Stratford et al., 2004) ou bien l’un des deux jouer un rôle plus ou moins dominant sur l’autre (Bourbon et al., 2002 ; Chavez et al., 2003 ; Fox et al., 2007; Bellini et al., 2014). De plus, au niveau du foie, un autre mécanisme semble entrer en jeu. Il semblerait que les céramides inhibent la signalisation de l’insuline grâce à l’activation de PKR (Yang et al., 2010).

3.6.5 Divergence des mécanismes impliqués dans l’IR par les céramides dans