LES METALLOPROTEASES ADAMS: (Pour Revue complète voir (208))

Trente trois ADAMs (A desintegrin And Metalloproteinases) ont été recensées. Chez l’Homme, douze ont un site catalytique fonctionnel. Les ADAMs sont des protéines transmembranaires de type I. Leur partie N-terminale est similaire aux MMP. Le domaine catalytique des ADAMs contient le motif HExGHxxGxxHD dont les histidines servent à

l’interaction avec le Zn²⁺. Le domaine catalytique des ADAMs est suivi : d’un domaine

désintegrine qui contient une séquence consensus AVNECDITEY capable de lier les intégrines et d’une région riche en cystéine. Dans un premier temps, le domaine désintégrine a été décrit comme interagissant avec les intégrines. Cependant, en 2006 la cristallographie de la protéase VSP1 (homologue des ADAMs) a révélé que la conformation de la région riche en cystéine rend le domaine désintégrine inaccessible à toute interaction avec d’autres protéines (208).

Figure 17 : Représentation schématique des domaines constituant les métalloprotéases.

PD : pro-domaine ; DC : domaine catalytique ; D : domaine désintégrine ; CR : région riche en cystéine ; EGF : domaine EGF-like ; TM : région transmembranaire ; C : région cytoplasmique

!"#$ %&$

%$

'$

La séquence riche en cystéine est hypervariable. Cette séquence jouerait un rôle dans la reconnaissance et la coupure de certains substrats (209).

Les ADAMs sont aussi composées d’un domaine EGF-like suivi d’une région transmembranaire et d’une partie cytoplasmique possédant des sites de phosphorylation. Il existe dix neuf metalloprotéases de type ADAM TS. Elles sont solubles et se caractérisent par la présence d’un ou plusieurs motifs thrombospondines capables de lier des protéines telles que la thrombospondine ou l’héparine (Figure 17) (210 , 211).

3.3.1 LES METALLOPROTEASES ADAMS 10 ET 17:

A ce jour, les ADAMs 10 et 17 sont les plus étudiées. ADAM 17 ou Tumor necrosis factor Alpha Converting Enzyme (TACE) fut découverte simultanément par deux équipes en 1997 (212 , 213). Comme son nom l’indique, elle fut initialement décrite pour son implication dans la coupure du TNF!.

La métalloprotéase ADAM10 fut clonée pour la première fois en 1996 à partir d’extrait de cerveau bovin. Rapidement, Howard et coll. ont découvert son rôle essentiel dans le développement du système nerveux central (214). Les ADAM 10 et ADAM17 sont activables par de nombreux agents pharmacologiques, tels que l’ionomycine, un ionophore du calcium, et un ester de phorbol, le phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) qui activent les PKC.

3.3.1.1R

’

ADAM

10

17

Les ADAM 10 et 17 sont synthétisées sous forme de zymogène et subissent plusieurs étapes de maturation avant d’exercer leurs fonctions catalytiques (Figure 18).

3.3.1.1.1 Activation par les pro-protéines convertases :

La maturation des ADAMs requiert la coupure de leur pro-domaine afin de rendre accessible le site catalytique de l’enzyme. Cette étape cruciale a lieu dans le trans-Golgi, elle est attribuée à des pro-protéines convertases. La principale pro-protéine convertase est une furine capable de reconnaître le motif consensus RX(R/K)R et de cliver le pro-domaine.

3.3.1.1.2 Activation par les ROS :

La dissociation du pro-domaine est attribuée à l’action d’espèces réactives de l’oxygène. Zhang et coll. proposent que l’activation d’ADAM17 soit consécutive à l’oxydation d’un

groupement thiol d’une cystéine du pro-domaine par l’H2O2. Ceci entraînerait la dissociation

du pro-domaine du site catalytique de l’enzyme (215).

3.3.1.1.3 Activation par phosphorylation :

La partie C-terminale de ces enzymes possède plusieurs sites de phosphorylation. Le rôle de ces phosphorylations reste très discuté. En effet, la stimulation par des esters de phorbol induit la phosphorylation de la thréonine 735 d’ADAM17 (216) qui serait nécessaire à l’adressage et à la maturation de l’enzyme (217). Cependant, dans un modèle double ko pour ADAM10 et ADAM 17, la transfection du P2X7R, de la molécule ICAM et du mutant ADAM17 tronqué de sa partie intracytoplasmique restaure la coupure d’ICAM après une stimulation au Bz-ATP. Cette étude très convaincante établit donc que la délétion de la région C-terminale d’ADAM17 n’interfère pas dans sa maturation et son activité après la stimulation du P2X7R (218).

Figure 18 : Mécanisme d’activation des ADAM.

Les ADAM sont activables par différents signaux, notamment la coupure de son pro-domaine par une pro-protéine convertase de type furine ou encore par l’action du nitric oxyde (NO).

!"#$ %&$ %$

'$

3.3.1.1.4 Rôle des tétraspanines dans l’activation d’ADAM10:

Les tétraspanines (tspans) sont des glycoprotéines à quatre passages transmembranaires capables de former un réseau appelé « tetraspanin web ». Ces molécules sont impliquées dans les interactions protéines-protéines. Des expériences de co-immunoprécipitation et de spectrométrie de masse ont mis en évidence l’interaction d’ADAM 10/Kuzbanian (homologue d’ADAM 10 chez D.melanogaster) avec les tétraspanines CD9 (219), CD81, CD82 (220) et Tspans12 (221). En 2012, Dornier et coll. ont observé que l’inhibition de la TspanC8 conduit à un phénotype comparable à celui résultant de l’inactivation de la voie Notch. Les auteurs se sont donc intéressés à ADAM10 et ont mis en évidence l’interaction directe entre ADAM10 et la TspansC8. De plus, l’inhibition de l’expression de la TspansC8 entraîne la rétention d’ADAM10 dans le réticulum endoplasmique. A l’inverse, une surexpression de la TspanC8 se traduit par une augmentation d’ADAM10/Kuzbanian à la surface des cellules (222). Les tétraspanines contrôlent ainsi le trafic d’ADAM10 et son adressage à la membrane plasmique. A ce jour, aucune étude n’a montré que les tétraspanines jouent également un rôle dans la régulation d’ADAM17.

3.3.1.1.5 Rôle des iRhoms dans l’activation d’ADAM17:

Les rhomboids constituent une famille de protéases à sérine. Leur activité est portée par une diade catalytique constituée d’une sérine et d’une histidine. Certaines protéines de cette famille (les iRhoms) ont subi une mutation au niveau de leur poche catalytique, les rendant inactives. Récemment, deux équipes ont mis en évidence l’interaction d’ADAM 17 avec iRhom2 (223 , 224). Dans un modèle de macrophages murins « knock-out » pour iRhom2, on observe une inhibition de la coupure protéolytique du TNF! après une stimulation au LPS. L’absence totale de la pro-forme ou de la forme active de TACE à la surface des cellules a poussé les auteurs à étudier le trafic d’ADAM17. Ainsi, ils ont établi qu’iRhom2 est un élément essentiel à la maturation d’ADAM17 en permettant son passage du réticulum endoplasmique à l’appareil de Golgi (224). Cependant, après la stimulation au PMA de fibroblastes embryonnaires, l’activité d’iRhom2 semble différente. En effet, l’étude de nombreux substrats spécifiques d’ADAM17 (ligands des EGFR, ICAM1, L-sélectine.) montre que l’absence d’iRhom2 entraîne l’inhibition du clivage de certaines molécules uniquement. Ainsi, il semblerait dans ce cas qu’iRhom2 ne soit pas primordiale dans la maturation du pool complet d’ADAM17 mais elle serait impliquée dans la sélectivité de l’enzyme pour son substrat (225).

3.3.1.1.6 Inactivation des ADAMs 10 et 17:

L’activité des ADAMs est finement régulée par des inhibiteurs naturels : les TIMPs. Ces molécules appartiennent à une famille de protéines à deux domaines qui lient les ADAMs et

inhibent leurs activités catalytiques. Dans un modèle de souris TIMP-3-/-, l’hépatectomie

partielle entraîne l’apparition d’un site inflammatoire anormal accompagné d’une libération considérable de TNF!. Ces expériences suggèrent qu’ADAM17 est une de cible majeure de TIMP-3 in vivo (226). ADAM 10 est inhibée par TIMP-1 et -3. Par ailleurs, des études in

vitro utilisant le pro-domaine purifié d’ADAM10 ont montré que celui-ci peut inhiber

spécifiquement l’activité d’ADAM10 en empêchant la coupure et la libération de la betacelluline, un ligand des EGFR (227).

3.3.1.1.7 Compensation entre ADAMs 10 et 17:

La sélectivité des enzymes pour leurs substrats est étudiée depuis longtemps. Bon nombre d’études ont établi que certaines molécules telles que la L-sélectine, la TNF! ou le TGF! sont des substrats stricts d’ADAM17. Cependant, des expériences sur la coupure de ces trois

substrats dans des fibroblastes embryonnaire de souris (MEFs) déficients en ADAM17^-/- ou

ADAM10^-/- ont permis de mettre en évidence un phénomène compensatoire. En effet, Le Gall

et coll. ont montré qu’en l’absence d’ADAM17, ADAM10 est capable de cliver les substrats d’ADAM17. En revanche, la betacelluline qui est un substrat d’ADAM 10 n’est jamais clivée par ADAM17. Cela démontre qu’ADAM10 peut compenser la perte d’ADAM17 mais qu’ADAM17 ne peut pas remplacer ADAM10 (228).

3.3.1.2F

ADAM

10

17

La principale fonction des ADAMs est de cliver au niveau juxtamembranaire des protéines de la membrane plasmique permettant ainsi la libération de leurs ectodomaines dans le milieu extracellulaire. Les ectodomaines libérés vont se fixer aux récepteurs correspondant et permettre la transduction de signaux de façon autocrine ou paracrine. Ces enzymes permettent également de réguler l’expression de surface de certains récepteurs.

Les souris invalidées pour ADAM 10 et 17 sont létales. Ces deux protéases ont pour substrats de nombreuses protéines de surface essentielles au développement telles que : Notch, les ligands des récepteurs aux EGF (betacelluline), certaines molécules d’adhésion (L-sélectine, L1CAM, CD44), des récepteurs aux cytokines pro-inflammatoires (IL-6R et IL-15R) et l’APP.

3.3.1.2.1F

(SNC)

Dans un cerveau adulte, les ADAM10 et 17 sont exprimées par les astrocytes, les cellules de la microglie et les neurones. Cependant, ADAM10 est exprimée majoritairement dans les cellules neuronales tandis qu’ADAM17 a une expression prédominante dans les cellules gliales (229). Au vu de leurs substrats, ces métalloprotéases jouent un rôle majeur dans les mécanismes de neuroprotection.