Les protéines adaptatrices NCK1/2 sont impliquées dans de nombreuses fonctions biologiques

De nombreuses études ont démontré que les protéines NCK1 et NCK2 interagissent avec une grande variété de partenaires cytoplasmiques ou nucléaires afin de réguler de nombreuses fonctions biologiques. Les sections suivantes s’attarderont à décrire ces principales fonctions tout en soulignant les approximations reportées dans la littérature notamment par un manque de discernement entre NCK1 et NCK2 ou par l’utilisation aléatoire d’une seule de ces protéines.

1.2.3.1 NCK1/2 : Des adaptateurs faisant le lien entre des récepteurs membranaires et le cytosquelette d’actine

Les premiers interacteurs directs identifiés pour les protéines adaptatrices NCK1/2 furent des protéines membres de complexes impliqués dans la régulation du cytosquelette d’actine. Ces découvertes ont fortement suggéré que le rôle principal de ces adaptateurs serait d’assurer la liaison entre récepteurs membranaires et cytosquelette d’actine. De nombreuses études ont permis de mettre en évidence les mécanismes de régulation de cette fonction par NCK1/2 en soulignant leur polyvalence dans ce processus.

1.2.3.1.1 NCK1/2 membres, du complexe WASP-WIP-ARP2/3

Les premiers interacteurs directs des domaines SH3 de NCK1/2 identifiés furent les protéines Wiskott–Aldrich Syndrome protein (WASP) et Wiskott-Aldrich Syndrome Protein- interacting Protein (WIP) (Rivero-Lezcano et al., 1995; Antón et al., 1998), membres du complexe WASP et impliquées dans la polymérisation d’actine (Buday, Wunderlich and Tamás, 2002). Ces protéines de type Nucleation Promoting Factors (NPF) sont indispensables dans le processus de nucléation des filaments d’actine par leurs interactions avec le complexe actin- related protein-2/3 (ARP2/3) qu’elles activent et alimentent en actine globulaire (Takenawa and Suetsugu, 2007). Des études menées in vitro ont démontré que NCK1 en combinaison avec WASP, le complexe ARP2/3 et le phospholipide membranaire phosphatidylinositol 4,5-

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bisphosphate (PIP2) pouvaient augmenter de façon drastique le taux de nucléation des filaments d’actine (Rohatgi et al., 2001). Un des facteurs critiques dans la polymérisation d’un filament d’actine est le taux d’apport et de renouvellement de WASP et WIP au site de nucléation, une variable qui contrôle l’activité du complexe ARP2/3 et l’efficacité de polymérisation (Weisswange et al., 2009). Cependant, les protéines de la famille WASP sont naturellement repliées dans une conformation d’autoinhibition qui peut être abolie soit indirectement par l’assemblage du complexe WASP-WIP-NCK1/2 avec WIP faisant le lien entre WASP et NCK1/2 (Takenawa and Suetsugu, 2007; Donnelly et al., 2013), soit directement par la première région interdomaine de NCK1/2 capable de lier WASP et de l’activer (Okrut et al., 2015) (Fig. 1.5). Ainsi, la quantité de protéines NCK1/2 au cœur de ces complexes favorise l’agrégation et le renouvellement en NPF au site de nucléation d’actine et réside comme facteur clef régulant ce processus (Ditlev et al., 2012). Finalement, une autre série d’études a suggéré que NCK1/2 via le recrutement de kinases telles Nck-interacting kinase (NIK) pourraient indirectement activer le complexe ARP2/3 (Su et al., 1997; LeClaire et al., 2015) qui, si non phosphorylé reste inactif (Leclaire et al., 2008; Narayanan et al., 2011).

Ainsi, l’abondance élevée en protéines NCK au site de nucléation d’actine combinée à leur architecture modulaire permet d’une part le recrutement, l’activation et l’agrégation des différents acteurs requis dans la polymérisation d’actine et d’autre part leur renouvellement efficace. Cependant, un nombre important de ces partenaires tel WIPF2 n’ont jamais été testés de manière systématique avec NCK1 et NCK2 (Aspenström, 2002)(Tableau 1.4), rendant impossible l’identification de rôle précis pour chaque NCK dans ces processus.

1.2.3.1.2 NCK1/2 localisent la kinase PAK1 à la membrane et favorisent la polymérisation d’actine

En parallèle de ces travaux menés sur le complexe WASP, une série d’études conduite sur la kinase p21-activated Kinase (PAK1) identifiée comme interacteur de NCK1 en 1996 a permis de mettre en évidence que NCK1, via son deuxième domaine SH3, médie la relocalisation membranaire de PAK1 et sa subséquente activation par les petites GTPases RAC/CDC42 (Bokoch et al., 1996; Lu et al., 1997; Li, Fan and Woodley, 2001) (Fig.1.5). PAK1 ainsi activée peut exercer son influence sur de nombreuses protéines afférentes notamment sur

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la kinase à domaine LIM 1 (LIMK1) spécialisée dans la régulation négative des inhibiteurs de la polymérisation d’actine telles les protéines de la famille Actin depolymerizing factors (ADF) /Cofiline (Zhao and Manser, 2012) (Fig. 1.5). Cette interaction serait régulée négativement par la protéine PAK1, elle-même capable de s’autophosphoryler et prévenir la liaison de NCK1/2 sur sa portion N-terminale (Zhao, Manser and Lim, 2000). Ce mécanisme autoriserait ainsi une régulation dynamique de cette interaction selon le contexte biologique (Howe, 2001).

L’ensemble de ces résultats suggère donc que NCK1/2, en plus de leurs rôles et influences sur les protéines du complexe WASP, participent aussi à la localisation membranaire et à l’activation d’autres facteurs clefs impliqués dans la polymérisation d’actine telle la kinase PAK1.

1.2.3.1.3 NCK1/2 contrôlent aussi l’état d’activation du complexe WAVE1

Simultanément à la découverte des mécanismes précédemment décrits, plusieurs autres interacteurs de type NPF interagissant avec NCK1/2 furent identifiés, telles les protéines Nck- associated protein 1 (NCKAP1) et Wiskott-Aldrich syndrome protein family member 1 (WASF1) (Kitamura et al., 1996; Eden et al., 2002), deux membres du complexe WAVE1 aussi impliqué dans la polymérisation d’actine. Ces études ont notamment démontré que le complexe WAVE1, inactif lorsque cytoplasmique (Fig. 1.5), peut être relocalisé à la membrane par NCK1/2 suite à l’activation d’un récepteur donné (Eden et al., 2002). Cette relocalisation membranaire lui confère une proximité avec les protéines de la famille RAC qui vont favoriser sa dissociation puis la libération et l’activation subséquente de la protéine WASF1 (Pils et al., 2012). Ce NPF activé pourra alors interagir avec ARP2/3 et contribuer au processus de polymérisation d’actine (Lebensohn and Kirschner, 2009; Pils et al., 2012) (Fig. 1.5).

Ainsi, en plus de leurs actions sur la kinase PAK1 et le complexe WASP, NCK1/2 régulent le complexe WAVE1 et participent donc de multiples façons à la régulation du processus de polymérisation d’actine.

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1.2.3.1.4 NCK1/2 couplent un récepteur activé à la machinerie de polymérisation d’actine

Il a été remarqué qu’une agrégation membranaire de NCK1/2 et WASP était suffisante pour déclencher le processus de polymérisation d’actine directement au site d’agrégation membranaire (Frischknecht et al., 1999; Rivera et al., 2004). Ultérieurement, des expériences menées chez la souris dans des cellules rénales appelées podocytes ont mis en évidence que suite à la phosphorylation du récepteur néphrine par des kinases de la famille SRC, NCK1/2 sont directement recrutés au récepteur phosphorylé via leur domaine SH2. Ces adaptateurs déclenchent ensuite la polymérisation d’actine, la modification subséquente de la morphologie des podocytes et contribuent ainsi à la filtration glomérulaire (Jones et al., 2006; Li et al., 2006; Verma et al., 2006).

L’ensemble de ces résultats compilé dans plusieurs revues publiées entre 2006 et 2015 suggère qu’un récepteur activé pourrait s’autophosphoryler ou recruter certaines kinases telle SRC afin de maximiser sa phosphorylation et le recrutement subséquent de NCK1/2 via leurs domaines SH2 (Blasutig et al., 2008) (Fig.1.5). NCK1/2 recrutés pourraient, via leurs domaines SH3, recruter certaines kinases supplémentaires telle la kinase FYN afin d’induire une phosphorylation élevée et soutenue du récepteur et favoriser leurs propres recrutements (New, Chahi and Jones, 2013). Ainsi, la forte concentration en protéines NCK1/2 au niveau du récepteur activé déclencherait l’agrégation massive de NPF au niveau du récepteur activé et la polymérisation subséquente d’un filament d’actine (Fig. 1.5). Finalement, plusieurs études indépendantes ont démontré que dans un contexte neuronal, NCK1/2 pourraient assurer ce type de fonctions de manière atypique en interagissant via leurs domaines SH3 avec un récepteur activé tel le récepteur Deleted in colorectal cancer (DCC) afin d’induire la réorganisation du cytosquelette d’actine et la croissance neuritique (Li et al., 2002; Round and Sun, 2011).

En somme, les protéines NCK1/2 sont spécialisées dans le couplage entre récepteur activé et effecteurs cytoplasmiques afin d’induire la réorganisation du cytosquelette d’actine. Ces adaptateurs interagissent avec de nombreux acteurs afin de favoriser de multiples façons l’assemblage d'unités de signalisation supramoléculaires régulatrices de la dynamique de polymérisation d’actine. Toutefois, aucune de ces études ne s’est réellement intéressée à la spécificité des protéines adaptatrices NCK1 ou NCK2 ou aux rôles respectivement joués par chacune de ces adaptateurs dans cette fonction.

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Figure 1. 5 : NCK1/2 contrôlent l’organisation du cytosquelette d’actine de nombreuses manières.

1- Un RTK activé va présenter de nombreux sites phosphorylés (indiqués par des cercles jaunes)