Protéines de l’assemblage et le désassemblage des filaments d’actine

Cette catégorie d’ABP contient 3 grandes familles de protéines : les protéines de

nucléation, les protéines de régulation de croissance, de stabilité et de désassemblage des

filaments d’actine et les protéines de liaison aux monomères [134, 135].

2.1.1 Les protéines de nucléation

La première étape dans la formation de nouveaux filaments d’actine est la nucléation.

Les nouveaux filaments peuvent se former à partir de l’extrémité barbue ou en sectionnant un

filament existant. Différentes protéines peuvent effectuer cette nucléation, dont le complexe

Arp2/3 et les formines [135].

La nucléation à l’extrémité de filaments s’effectue par le complexe Arp2/3, important

dans les ramifications à l’extrémité des cellules mobiles. La fixation de ce complexe avec les

monomères d’actine G génère un trimère stable, base de départ de la polymérisation du

filament [134]. Ainsi, Arp2/3 agit comme une protéine de coiffe qui favorise une croissance

Syndrome protein), dont le rôle est probablement de fournir les monomères d’actine à

l’extrémité barbue des filaments [135, 136].

D’autre part, la nucléation de l’actine en phase de polymérisation se fait également par les

formines. Les formines assemblent des filaments d’actine en faisceaux parallèles. Ces

protéines sont normalement recrutées lorsqu’un filopode se développe à l’extrémité d’une

cellule en mouvement. Ainsi, elles sont capables de stimuler l’allongement d’un filament

d’actine tout en restant accrochées à la membrane plasmique [134].

2.1.2 Les protéines de régulation de croissance, de stabilité et de

désassemblage

Une fois nucléés, les filaments d’actine sont capables de s’étendre rapidement par

ajout de monomères à l’extrémité barbue. La longueur des filaments est contrôlée par des

protéines de coiffe comme la gelsoline qui bloque l’addition de nouveaux monomères. La

gelsoline peut aussi sectionner les filaments d’actine, augmentant la dynamique de l’actine

[135].

De plus, les protéines les mieux caractérisées dans la dépolymérisation de l’actine sont

les facteurs de dépolymérisation de l’actine (ADF) et les protéines de la famille des cofilines.

Protéines hautement conservées et ubiquitaires, elles jouent un rôle central dans le

« turnover » de l’actine. Elles se fixent à l’actine F-ADP et provoquent la dissociation de

l’actine-ADP des extrémités pointues des filaments d’actine [135, 137]. L’effet stabilisateur

des filaments contre la dépolymérisation des filaments est favorisé par les tropomyosines, qui

se fixent le long des filaments empêchant l’effet de coupure par la gelsoline et de

dépolymérisation par la cofiline [134]. Les tropomyosines régulent également les interactions

entre les myosines et les filaments d’actine.

D’autre part, la cofiline s’est révélée être une protéine d’intérêt dans notre travail de

thèse, nécessitant plus de détails pour la compréhension des résultats obtenus.

Protéine centrale dans le contrôle de la dynamique de l’actine en catalysant la polymérisation

et la dépolymérisation de l’actine, la cofiline peut décomposer des filaments d’actine,

contrôler le renouvellement des filaments, le flux et le pool de monomères d’actine pour les

phases de polymérisation [138]. Elle est distribuée dans la totalité de la cellule mais sa

proportion est augmentée dans la partie corticale de la cellule, à proximité de la membrane

plasmique et en avant dans les cellules migratoires. Un modèle de son cycle d’activité est

présenté dans la figure 11.

Figure 12 : Cycle d’activité de la cofiline.

Après déphosphorylation ou détachement de son partenaire inhibiteur, la cofiline située sous

la membrane plasmique s’active et coupe les filaments d’actine, générant des extrémités

barbues libres. La cofiline est alors liée à des monomères d’actine G-ADP. La LIM kinase

(LIMK1) dissocie le complexe cofiline – actine G-ADP par phosphorylation de la cofiline.

Les monomères d’actine G-ATP sont disponibles pour les processus d’élongation des

filaments d’actine. Enfin, la cofiline est ensuite recyclée à son compartiment initial [139].

La cofiline possède 2 sites de liaison à l’actine : le site G/F requis pour la liaison à

l’actine F et l’actine G et impliqué dans les activités de dépolymérisation, et le site F,

responsable de la liaison à l’actine F et de l’activité de coupure [140]. Comme mentionné

précédemment, sa liaison à l’actine F-ADP au niveau des extrémités pointues permet de

couper de vieux filaments ou des filaments pré-existants pour former des extrémités libres

barbues. Grâce aux activités de coupure et de dépolymérisation générant une augmentation de

la concentration en actine G, la cofiline participe à l’assemblage des filaments d’actine en

accentuant la quantité d’actine G et le renouvellement des filaments d’actines.

Plusieurs mécanismes ont été reportés pour contrôler l’activité de la cofiline et ainsi

inhiber son activité (Figure 13) : phosphorylation sur la sérine 3 de la cofiline en réponse à

des signaux extracellulaires, liaison à des phospho-inositols, oxydations ou baisse du pH

intracellulaire [141, 142]. La protéine majeure de phosphorylation de la cofiline est la LIM

kinase, sous la dépendance des voies de signalisation de Rho-ROCK et Cdc42/Rac. Cette

phosphorylation conduit à inhiber ses activités de liaison à l’actine F, de coupure des

filaments et de dépolymérisation [137].

A l’inverse, la cofiline peut redevenir active par déphosphorylation sous l’action de

différentes phosphatases : la chronophrin (CIN), la famille des slingshot phosphatases (SSH)

ou des protéines phosphatases de type 1 et 2A (PP1 et PP2A). Ainsi, la balance d’activités

entre les kinases et les phosphatases est cruciale dans la détermination du niveau de

phosphorylation et de l’activité de la cofiline [142-145]. Elle est régulée par de nombreuses

voies de régulation incluant des tyrosines kinases ou les membres de la famille des GTPases.

Figure 13 : Contrôle de la dynamique des filaments d’actine par la cofiline.

La cofiline se lie prioritairement à l’actine F-ADP, stimule la coupure et la dépolymérisation

des filaments d’actine. La cofiline est inactivée par phosphorylation de la sérine 3 par les

LIMKs et est réactivée par les phosphatases CIN, SSH, PP1 et PP2A. Adaptée de la référence

[142].

2.1.3 Les protéines de liaison aux monomères

La croissance rapide des filaments d’actine dans les cellules en migration et suite aux

réponses intracellulaires et extracellulaires nécessite une régulation fine de la disponibilité des

monomères d’actine. La famille des ADF/cofiline participe à cette action, tout comme la

profiline qui facilite l’échange de l’ADP par de l’ATP [134].

Coupure et dépolymérisation

des filaments d’actine ^{Polymérisation et stabilisation} des filaments d’actine

Actine-ATP

Actine-ADP

Cofiline

P-cofiline