Chapitre II : La voie MAPK/ERK, son lien avec les protéines de la famille Bcl-2 et ses
I. 2 Mode d’activation de la voie MAPK/ERK
Les RTKs et beaucoup d’autres récepteurs utilisent la voie MAPK pour transmettre leur signal (Figure 42). Une fois un RTK activé, la protéine adaptatrice Grb2 est recrutée par liaison de son domaine SH2 sur les sites phosphotyrosines du récepteur. Elle recrute elle-même la protéine Sos (Son of Sevenless) qui est un facteur d’échange de nucléotide guanine (Guanine nucleotide-Exchange Factor, GEF). Ainsi, Sos est transloquée au niveau de la membrane plasmique où elle active Ras en stimulant l’échange du GDP contre un GTP. Ras-GTP interagit avec un grand nombre de protéines effectrices dont les protéines Raf, la translocation de Raf à la membrane permettant son activation. La formation d’homo- ou d’hétérodimères est une étape cruciale dans l’activation de Raf et augmente son activité kinase (Samatar and Poulikakos, 2014). Ces dimères fonctionnent de façon asymétrique avec une kinase fonctionnant comme un activateur pour stimuler l’activité de la seconde kinase Raf (Fey et al., 2016). Raf stimule alors MEK1/2 par phosphorylation, qui phosphoryle et active à son tour ERK1/2 (Fey et al., 2016). ERK1/2, une fois activée, phosphoryle une variété de substrats cytoplasmiques ou liés à la membrane. Elle est, de plus, rapidement transloquée dans le noyau où elle phosphoryle et active des facteurs de transcription (Schlessinger, 2000).
Des protéines adaptatrices spécifiques, telles que KSR1 (Kinase Suppressor Ras-1) et KSR2, fonctionnent comme une plateforme permettant le rapprochement des différentes kinases de la voie MAPK/ERK et facilitant ainsi leur interaction. (Lavoie and Therrien, 2015).
La voie MAPK/ERK peut être régulée par diverses phosphatases. Le groupe de phosphatases le plus largement étudié est le sous-groupe DUSP (Dual-specificity phosphatase), faisant partie des MKPs (MAPK Phosphatases), qui peuvent déphosphoryler les résidus thréonine et tyrosine des MAPK. P-ERK1/2 peut également être régulée par les phosphatases de la famille Sprouty et PP2A diminuant par conséquent sa capacité à phosphoryler ses substrats (Burotto et al., 2014; Lake et al., 2016).
Régulation des protéines de la famille Bcl-2 par les voies de signalisation PI3K/Akt/mTOR et MAPK/ERK
Figure 42 : Schéma de la voie MAPK/ERK (Uehling and Harris, 2015).
Comme décrit précédemment, l’activation de ERK résulte en une phosphorylation de multiples substrats responsables, entre autres, de la stimulation de la prolifération et de la survie cellulaire. ERK possède des cibles cytoplasmiques : elle phosphoryle les protéines de la famille RSK (90kDa Ribosomal S6 Kinases), qui régulent la phosphorylation de plusieurs facteurs de transcription tels que CREB (C-AMP Response Element-binding protein) ou
NF-B (Nuclear Factor-kappa NF-B) (Roskoski, Jr., 2012), de la famille MSK (Mitogen- and Stress-activated protein Kinases), pouvant phosphoryler la protéine pro-apoptotique Bad, ou de la famille des MNK (MAPK-interacting Kinases) qui phosphoryle, entre autres substrats, des composants de la machinerie traductionnelle. La voie MAPK/ERK compte également parmi ses cibles des protéines associées à la membrane (CD120a, Syk, calnexin) ou du cytosquelette (neurofilaments et paxilline) qui affectent les mouvements et le trafic cellulaires, le métabolisme, l’adhésion cellulaire et régulent d’autres voies de signalisation (Cargnello and Roux, 2011). Par ailleurs, la voie MAPK/ERK induit une phosphorylation inhibitrice de la protéine BH3-only Bim sur son site Ser69 qui sera détaillée par la suite.
De plus, une grande proportion de P-ERK transloque dans le noyau (Burotto et al., 2014) et contrôle la survie et la prolifération par phosphorylation de nombreux substrats nucléaires parmi lesquels Elk-1 (ETS domain-containing protein 1), c-Myc, c-Fos, STAT3 (Signal transducer and activator of transcription 3) et FOXO3a (Akinleye et al., 2013; Cargnello and Roux, 2011).
I.3 Bouclesderétrocontrôle
Les composants de la voie MAPK/ERK sont régulés via des boucles de rétrocontrôles négatifs exercés par les kinases situées en aval. Il a été montré que ERK désactive directement Raf et MEK par phosphorylation (Figure 43) (Fritsche-Guenther et al., 2011; Lake et al., 2016). De plus, une fois activée, ERK1/2 active les phosphatases qui permettent d’inhiber l’activité des récepteurs comme l’EGFR. ERK exerce un autre rétrocontrôle négatif en interférant avec l’activation de Ras via son recrutement par des protéines adaptatrices ou son activation par les facteurs d’échange de nucléotide guanine. En effet, la phosphorylation de Sos par ERK induit sa dissociation avec les protéines adaptatrices Grb2 et Shc et en conséquence, sa dissociation de la membrane plasmique. Sos peut également être phosphorylée par RSK2, cible de la voie activée par ERK. Ces rétrocontrôles jouent un rôle crucial dans l’activité transitoire de la voie (Shin et al., 2010; Lake et al., 2016).
Comme décrit précédemment, les DUSPs sont des phosphatases capables de déphosphoryler les résidus thréonine et tyrosine de ERK. L’expression de plusieurs de ces DUSPs est favorisée par des facteurs de transcription en aval de ERK, constituant ainsi un rétrocontrôle négatif supplémentaire (Fritsche-Guenther et al., 2011).
GAB1 est une protéine adaptatrice qui, comme décrit précédemment peut être recrutée à la membrane par la liaison au domaine SH2 de la sous-unité régulatrice p85 de la PI3K ou par liaison aux PIP3 et joue un rôle dans l’activation de la voie PI3K/Akt/mTOR. Elle peut également jouer un rôle dans l’activation de la voie MAPK/ERK de plusieurs façons : (i) en se liant au complexe Grb2-Sos qui active Ras et (ii) une fois phosphorylée sur ses résidus tyrosines elle peut se lier à Ras-GAP afin promouvoir l’activité de Ras (Kiyatkin et al., 2006). La combinaison de ces boucles de rétrocontrôle participe à la dynamique de la voie MAPK/ERK.
Régulation des protéines de la famille Bcl-2 par les voies de signalisation PI3K/Akt/mTOR et MAPK/ERK
Figure 43 : Exemples de rétrocontrôles négatifs exercés au sein de la voie MAPK/ERK (Lake et al., 2016).