Les MAP-Kinases

Les Mitogen-activated protein kinases (MAPK) sont une famille de protéines kinase qui phosphorylent spécifiquement des sérines, thréonines et tyrosines. Elles sont généralement impliquées dans la réponse cellulaire suite à divers stimuli comme des stimuli mitogéniques, un stress osmotique, la chaleur et des agents pro-inflammatoires. Ainsi, elles contrôlent diverses fonctions cellulaires comme l’expression de gènes, la différenciation, la mitose, la survie cellulaire ou encore l’apoptose. Il existe quatre grandes classes de MAPK : p44/42 MAPK (ERK1/2), p38α/β/γ/δ MAPK, c-Jun N-terminal kinases (JNK1/2/3) et ERK5.

77 A leur état basal, les MAPK sont inactives et requièrent des phosphorylations pour être pleinement activées. Ceci est réalisé par des enzymes spécialisées comme résumé dans le Schéma 25 ci-dessous/

Schéma 25: MAPK-pathway-mammalian (Wikipedia)

Les phosphorylations activatrices des MAPK sont réalisées par d’autres kinases spécialisées nommées MAP2 kinases (également nommées MAP-kinase-kinase). Elles-mêmes nécessitent d’être phosphorylées et activées par des MAP3 kinases. Etant donné que ces différents activateurs n’ont pas d’autres fonctions connues que d’induire l’activation des MAPK, on parle donc d’un module MAPK. L’activation des MAPK via le récepteur fPR dépend à la fois du dimère Gβγ et de α, et mobilise les 3 premières familles, ERK1/2, p38-MAPK et JUNK. Par ailleurs, le traitement des neutrophiles par le G-CSF, GM-CSF et TNF entraine une activation des MAPK de manière différentielle. G-CSF entraine uniquement l’activation du module ERK1/2, le GM-CSF entraine une forte activation du module ERK1/2 et une faible activation du module p38-MAPK et enfin le TNF produit l’effet inverse en activant fortement le module p38-MAPK et faiblement le module ERK (Suzuki K et al, 1999).

4.5.1 p38-MAPK

La p38-MAPK partage 50% d’identité au niveau des acides aminés avec ERK1/2 et se divise en quatre groupes : p38-α (MAPK14), β (MAPK11), γ (MAPK12 ou ERK6) et δ (MAPK13 / SAPK4). La p38-MAPK est activée dans un module complexe qui comprend différentes MAP3K et MAP2K comme résumé dans le Schéma 25 ci-dessus. Dans les détails, MKK6 active toutes les isoformes de p38-MAPK alors que MKK3 active préférentiellement p38α et β, MKK4 peut à la fois activer les JNK et p38 (Enslen H et al, 2000). Dans les cellules de mammifères, les différents

78 isoformes de la p38-MAPK sont fortement activées après un stress environnemental et dans des conditions inflammatoires au contraire des stimuli mitogéniques. Cependant, les protéines impliquées dans l’activation du module ne sont pas encore clairement déterminées.

La p38-MAPK est retrouvée dans le noyau et le cytoplasme de la plupart des cellules quiescentes mais sa localisation après stimulation reste à déterminer. Certains travaux précurseurs réalisés dans des lignées COS montrent une répartition cellulaire et nucléaire de la p38-MAPK (Raingeaud J et al, 1995). Dans les neutrophiles, l’activation de p38-MAPK est impliquée dans l’explosion oxydative, le chimiotactisme, la dégranulation, l’adhérence, et l’apoptose (Kim D et al, 2013 ; Mocsai A et al, 2000 ; Aoshiba K et al, 1999). Les mécanismes par lesquels p38-MAPK contrôle ces fonctions émergent : Au niveau de la NADPH oxydase, p38-MAPK est capable de phosphoryler la p47phox au niveau de la Ser-345 (Dang PM et al, 2006) mais aussi la p67phox (Dang PM et al, 2003). De plus, la p38-MAPK serait également capable de phosphoryler la phospholipase A2, la protéine Tau et différents facteurs de transcription (Kyriakis JM et al, 2001).

4.5.2 p44/42-MAPK ou ERK1/2

La p44/42-MAPK également nommée ERK1/2 (Extracellular signal-regulated kinases1/2) comprend deux entités fortement semblables (ERK1 et ERK2) qui partagent 83% d’identité d’acides aminés. Suite à la stimulation du neutrophile par le fMLP, la petite protéine G Ras est recrutée à la membrane et activée via la conversion du GDP en GTP. Elle interagit alors avec une large variété d’effecteurs en aval y compris avec le module ERK1/2. Dans les détails, Ras active A/B/C-Raf (Geyer M et al, 1997) probablement par de multiples phosphorylations. Une fois activée, Raf s’associe et phosphoryle MEK1 et 2 qui en retour phosphorylent ERK1/2 au niveau du site conservé Thr-Glu- Tyr. La forme ainsi activée de ERK1/2 phosphoryle de nombreux substrats dans différents compartiments cellulaires, incluant des protéines membranaires ou nucléaires. D’une manière générale, l’activation du la voie ERK via les RCPG implique une dizaine de voies de signalisation (Gutkind JS et al, 2000).

La contribution de ERK1/2 dans la génération d’anion superoxyde par les PN stimulés par le fMLP est toujours discutée. En effet, l’inhibition des MEK1/2 par l’inhibiteur PD98059 ne réduit pas la production d’anion superoxyde des PN stimulés par le fMLP (Kuroki M et al, 1997). En revanche, l’antagoniste de ERK1/2, U0126, inhibe partiellement cette l’explosion oxydative des PN (Djerdjouri B et al, 1999 ; Paruch S et al, 2006), indiquant que ERK1/2 intervient mais n’est pas indispensable pour l’activation de la NOX2. De plus, le traitement des PN par le G-CSF, activateur de ERK1/2 mais pas des autres MAPK, n’est pas en mesure d’induire la génération d’anion superoxyde (Yuo A

79 et al, 1989). Cependant, l’inhibition de ERK1/2 inhibe la phosphorylation de p47phox induite par le fMLP (Dewas C et al, 2000).

4.5.3 Les Jun kinases

Les JNK se composent de 3 sous-classes : JNK1, JNK2 et JNK3, elles sont fortement activées en présence de cytokines, d’irradiation aux UV, de la réduction de la concentration des facteurs de croissance et certaines protéines G. L’activation de JNK s’inscrit dans un module très proche de celui de p38-MAPK dans lequel les mêmes MAP3K interviennent, à savoir ASK, MEKK, MLK, TAK1 et TPL-2. Néanmoins, alors que l’activation directe de p38-MAPK passe par MKK3/6 et potentiellement MKK4, l’activation de JNK requiert uniquement MKK7 et MKK4.

Des controverses subsistent concernant la contribution des JNK dans les fonctions des neutrophiles. L’équipe d’accueil a en effet rapporté que contrairement à ERK1/2 et p38-MAPK, les JNK ne contribuaient pas à la phosphorylation de p47phox (El Benna J et al, 1996). Cependant, c-JNK est bien activée dans les PN stimulés par le TNFα (Kato T et al, 2008) qui par ailleurs est un faible stimulant de la NOX2 des PN. Dans les cellules HL-60 différenciées, le fMLP stimule bien JNK ainsi que les deux autres MAPK mais la contribution de JNK dans l’explosion oxydative n’avait pas été étudiée faute d’antagoniste (Rane MJ et al, 1997).