Les protéines adaptatrices NCK1/2 régulent plusieurs fonctions dépendantes de la polymérisation d’actine telles l’adhésion et la migration

L’omniprésence de NCK1/2 dans la régulation de la polymérisation d’actine a conduit à l’identification de fonctions biologiques particulières, régulées par ces adaptateurs et liées à la dynamique de l’actine. Une de ces fonctions est la migration cellulaire, processus dépendant de l’adhésion et de la polymérisation d’actine (Fig. 1.6a).

1.2.3.2.1 NCK1/2 contrôlent l’adhésion en régulant les complexes des intégrines

Dès 1999, plusieurs équipes ont identifié que NCK1 et/ou NCK2 grâce à leurs domaines SH2 étaient capables d’interagir avec les protéines Docking Protein 1 et 2 (DOK1 et DOK2) (Lock, Casagranda and Dunn, 1999; Noguchi et al., 1999), des protéines d’échafaudage agissant en aval des intégrines (Oxley et al., 2008). Ces études ont notamment démontré que l’adhésion d’une cellule à la matrice extracellulaire engendre la phosphorylation de DOK1 par des kinases de la famille SRC, son association avec NCK1 et l’augmentation de l’adhésion cellulaire. À l’inverse, une inhibition de l’interaction DOK1-NCK1 promeut la migration. Par la suite, de nombreuses autres composantes appartenant aux complexes des intégrines ont été identifiées comme interagissant avec les différents domaines de NCK1 et/ou NCK2 telles les protéines PXN (Cowan and Henkemeyer, 2001; Hashimoto et al., 2001), la Integrin-linked protein kinase (ILK) (Tu, Li and Wu, 1998; Xu et al., 2005) ou encore la kinase Focal adhesion kinase (FAK), kinase clef agissant en aval des intégrines et contrôlant l’adhésion et la motilité cellulaires (Choudhury, Marra and Abboud, 1996; Schlaepfer, Broome and Hunter, 1997) (Fig. 1.6b). Cette interaction NCK2-FAK a par la suite été suggérée comme favorisant l’adhésion et diminuant la motilité cellulaire (Goicoechea et al., 2002).

Ce mécanisme de régulation de l’adhésion via les intégrines par NCK1/2 a été observé dans de nombreux types cellulaires distincts. Par exemple suite à la détection de signaux proangiogéniques par des cellules endothéliales, NCK1/2 sont recrutés de façon SH2- dépendante au niveau d’un récepteur vascular endothelial growth factor (VEGF-R) activé et favorisent le recrutement de kinases régulatrices de l’adhésion et de la migration telle SRC (Stoletov et al., 2001; Lamalice, Houle and Huot, 2006; Chaki, Barhoumi and Rivera, 2015).

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Figure 1. 6 : NCK1/2 sont au cœur des complexes protéiques impliqués dans la migration cellulaire.

a) La migration cellulaire repose sur une régulation fine de la polymérisation d’actine permettant la coordination entre la mise en place de structures assurant l’extension frontale, la régulation de l’adhésion et la rétractation latérale. b) NCK1/2 régulent l’adhésion à la matrice extracellulaire via leur interaction avec les composantes du complexe intégrines. Ces interactions permettent d’ancrer le cytosquelette d’actine au niveau d’un point d’adhésion focal et de le renforcer. c) Les adaptateurs NCK1/2 peuvent aussi réguler les jonctions adhérentes. Ces dernières peuvent être recrutées au niveau d’un complexe cadhérine via la cortactine afin d’induire la polymérisation d’actine et renforcer l’adhésion.

Cette régulation des points focaux d’adhésion par NCK1/2, permettant dans le contexte endothélial la polarisation apico-basale et la formation subséquente de vaisseaux sanguins, est aussi retrouvée dans d’autres types cellulaires. Il a été ainsi suggéré que les cellules immunitaires de type T peuvent, lors d’une réponse immunitaire donnée, moduler leur adhésion grâce à des procédés similaires. Ce processus dépendant de NCK1/2 permet notamment d’induire la formation d’une synapse immunologique active et ainsi de déclencher une réponse immunitaire efficace (Lettau, Pieper and Janssen, 2009; Lettau et al., 2014).

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Ainsi, NCK1/2 par leurs interactions avec la machinerie de polymérisation d’actine et les membres du complexe intégrines participent activement à la régulation de l’adhésion et de la migration cellulaire.

1.2.3.2.2 NCK1/2 contrôlent l’organisation des jonctions adhérentes

En parallèle aux travaux menés sur l’adhésion via les intégrines, il a été mis de l’avant que NCK1 pouvait aussi réguler activement le processus d’adhésion via son interaction avec des protéines des jonctions adhérentes telle la cortactine (Okamura and Resh, 1995), une protéine favorisant le recrutement du complexe ARP2/3 au niveau de la zonula adherens et assurant la cohésion de cette structure (Kourtidis, Ngok and Anastasiadis, 2013; Han et al., 2014). Cette interaction, engendrée par la kinase SRC capable de phosphoryler la cortactine, permet le recrutement subséquent de NCK1 de manière SH2-dépendante (Tehrani et al., 2007) et la mobilisation du complexe de polymérisation WASP-ARP2/3-WIP au niveau des jonctions adhérentes (Ren et al., 2009) (Fig. 1.6c). Certaines études suggèrent par ailleurs que NCK1/2 sont indispensables à l’intégrité de ces structures étant donné que leur suppression dans des cellules endothéliales polarisées est suffisante pour déstabiliser les jonctions adhérentes, entraver la localisation de nombreuses protéines de polarité aboutissant à une perte de polarité généralisée (Chaki, Barhoumi and Rivera, 2015).

Ainsi, via son interaction avec la cortactine, NCK1 facilite l’assemblage de complexes protéiques au niveau des jonctions adhérentes et permet l’ancrage de ces dernières au cytosquelette d’actine. Cependant, l’utilisation exclusive de NCK1 dans la quasi-totalité des études mentionnées ci-dessus empêche toute conclusion sur l’implication potentielle de NCK2 dans ce processus.

1.2.3.2.3 NCK1 et NCK2 modulent la guidance axonale

Le fait que NCK1/2 régulent les processus de polymérisation d’actine et l’adhésion cellulaire suggère que ces protéines participent activement la migration cellulaire dans un contexte neuronal. De nombreuses études in vivo réalisées principalement chez la drosophile ont démontré que l’inactivation de l’unique orthologue de NCK1/2 chez cette espèce (nommé

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Dreadlocks ou Dock) entrave grandement la migration et la guidance axonale (Garrity et al., 1996; Rao and Zipursky, 1998). Dock ferait alors le lien entre récepteur activé et certaines kinases telles les kinases de la famille PAK ou Misshapen-like kinase (MINK) favorisant la localisation et l’activation à la membrane de ces dernières tel qu’évoqué précédemment (Fig. 1.5) (Hing et al., 1999; Ruan, Pang and Yong, 1999).

Chez l’humain, il a été suggéré que grâce à son domaine SH2, NCK1 enrichi dans les cônes de croissance agirait en aval des récepteurs de la famille Erythropoietin-producing human hepatocellular (EPH) (Holland et al., 1997), un groupe de récepteurs spécialisés dans la navigation et la fasciculation axonale. Ces résultats ont ensuite été confirmés par l’identification de NCK1 comme substrat des récepteurs EPHA3 et EPHB1 ainsi que son rôle dans la régulation de la polymérisation d’actine et le contrôle subséquent de la migration et de la guidance axonales (Stein et al., 1998; Hu et al., 2009). Ces données rejoignent certaines études démontrant que des cellules fibroblastiques extraites de souris chez lesquelles les gènes Nck1/2 ont été invalidés présentent de sévères défauts de migration et de formation de lamellipodes (Bladt et al., 2003). Finalement, NCK1/2 participeraient aussi activement à la mise en place des filopodes et fibres de stress (Guan et al., 2009), structures indispensables dans l’extension frontale et la rétractation latérale lors de la migration cellulaire.

Ainsi NCK1 et NCK2 s’imposent comme des régulateurs clefs de la migration cellulaire notamment dans un contexte neuronal. Généralement, le fait que la grande majorité des interacteurs identifiés pour NCK1/2 sont des protéines impliquées dans la dynamique et le remodelage du cytosquelette d’actine témoigne des rôles prépondérants joués par chacune de ces protéines dans la régulation de cette fonction et des sous-fonctions qui en découlent. En somme, NCK1/2 participent à la dynamique du cytosquelette d’actine, le contrôle de l’adhésion et la mise en place de structures requises pour la migration (Chaki et al., 2013). Toutefois, les rôles précis et fonctions spécifiques de chacune de ces protéines dans l’ensemble de ces processus restent superficiels. Cette caractérisation des rôles respectifs de NCK1/2 devient d’autant plus importante que ces protéines ont été récemment impliquées dans de nombreuses autres fonctions biologiques diamétralement différentes, comme par exemple le contrôle de la traduction et la gestion du stress du réticulum endoplasmique.

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1.2.3.3 NCK1/2, des adaptateurs essentiels au contrôle de la traduction et