Protéines membranaires 1 Occludine

Structure et fonctions

L’occludine a été identifiée dans le foie de poulet et fut la première protéine transmembranaire découverte en 1993.

L’occludine est une protéine d’environ 60 kD, composée de 4 domaines transmembranaires, 2 boucles extracellulaires séparées par une petite boucle extracellulaire, une longue queue Cter et une courte extrémité NH2 (Furuse, M., et al. - 1994). Les boucles extracellulaires ont une composition riche en tyrosine, glycine et très peu d’acides aminés chargés, ce qui fait de l’occludine une protéine neutre (Figure 52) (Bazzoni, G., et al. - 2004).

Il existe une autre isoforme de l’occludine, l’occludine 1B, produit d’un épissage alternatif et contenant une insertion de 56 acides aminés. Les différences dans la fonction et la distribution de ces 2 protéines ne sont pas encore connues (Muresan, Z., et al. - 2000).

Figure 51

L’occludine joue un rôle important dans le maintien des jonctions, par l’interaction cellules- cellules via les boucles extracellulaires. L’extrémité Nter a un rôle important dans le maintien de l’assemblage des TJs et participe à la migration des neutrophiles (Huber, J. D., et al. - 2001). L’extrémité C ter cytosolique est composée d’un grand nombre de résidus thréonine, tyrosine et sérine, cibles de nombreuses phosphatases et kinases. Elle régule la perméabilité de la BHE et surtout la transduction du signal intracellulaire, fonctions principales des occludines. En effet les souris occludine -/- ne présentent pas d’anomalies au niveau des barrières ; cependant elles développent différents phénotypes : retard mental, stérilité des mâles, anomalies de l’épithélium gastrique, suggérant le rôle de cette protéine dans la signalisation intracellulaire (Niessen, C. M. -

2007).

L’occludine est impliquée dans l’activation de la GTPase RhoA, donc contrôle le cytosquelette. D’autre part, elle interagit avec TGF-β1 et permet sa localisation au niveau des jonctions serrées favorisant la rupture des TJs suite à son activation. De plus, cette protéine participe à l’activation des voies de signalisation impliquées dans l’apoptose : MAPkinase ou Akt (Schneeberger, E. E., et

al. - 2004, Shin, K., et al. - 2006, Wolburg, H., et al. - 2002).

Modulation de l’expression

La transcription de l’occludine est régulée par un grand nombre de facteurs incluant la voie RAS, les cytokines inflammatoires (TNFα ou IFNγ), révélant une régulation importante de cette protéine en conditions physiologiques et pathologiques (Schneeberger, E. E., et al. - 2004).

Figure 52

C.2.1.2 Claudines Structure

L’effet non attendu de la souris KO pour l’occludine au niveau de la barrière a mené l’équipe de Tsukita à identifier d’autres protéines des TJs. Ils ont alors mis en évidence 2 protéines de 20 kD identifiées comme claudine-1 et 2 (du latin « claudere » fermer) (Furuse, M., et al. - 1998). Aujourd’hui la famille des claudines s’est étendue à 24 membres. Tous les membres de cette famille ont un poids compris entre 20-27 kD et possèdent des distributions spécifiques.

Les claudines possèdent 4 domaines transmembranaires, 2 boucles extracellulaires, une extrémité Nter très courte et Cter, toutes 2 cytoplasmiques. Les boucles extracellulaires contiennent de nombreuses charges dont certaines sont conservées dans les différentes isoformes des claudines (Figure 52). Cependant l’extrémité COOH montre une grande hétérogénéité dans les différentes isoformes. Malgré des ressemblances topologiques avec les occludines aucune homologie de séquences entre ces 2 protéines n’a été trouvée. (Gonzalez-Mariscal, L., et al. - 2003, Schneeberger, E. E., et al. - 2004, Wolburg, H., et al. - 2002)

Chaque type cellulaire exprime au moins 2 claudines différentes. On retrouve plus particulièrement la claudine-5 et la claudine-1 au niveau des cellules endothéliales et les claudine- 3, 5 et 12 au niveau de la BHE alors que la présence de la claudine-1 reste encore controversée

(Zlokovic, B. V. - 2008).

Comme les occludines, les claudines possèdent des rôles spécifiques. Les rôles des claudines ont été étudiés par transgenèse et enfin dans les maladies humaines où une mutation des claudines a été trouvée. Du fait de leur nombre et de leurs charges, les claudines jouent un rôle dans les propriétés des barrières, notamment la sélectivité du transport paracellulaire. La boucle cellulaire la plus large détermine les propriétés de sélectivité. En effet, les claudines 1,4, 5, 8, 11 et 14 forment une barrière aux cations alors que les claudines 2, 10 et 15 permettent leur passage. De

Figure 53

façon intéressante, la diminution de la perméabilité aux cations provoque une augmentation de la résistance électrique. La composition en claudines des tissus détermine donc à la fois la résistance transendothéliale mais aussi la sélectivité du transport paracellulaire (Angelow, S., et al. -

2008).

Modulation de l’expression

La régulation de l’expression des claudines, comme celle des occludines, est actuellement très étudiée. Récemment, le promoteur murin de la claudine-5 a été cloné. La séquence de ce promoteur ne contient aucune séquence TATA box. Plusieurs sites de liaison de facteurs de transcription ont été identifiés notamment GRE (glucocorticoid response element), sp2, sp3, NFkB

(Burek, M., et al. - 2009)(Figure 54).

Les E-box permettent la liaison directe du facteur de transcription Snail, impliqué dans la transition épithélium-mésenchyme retrouvée lors du développement embryonnaire, dans la réparation post-ischémique ou encore dans les processus tumorigènes. La liaison de ce facteur de transcription réprime la transcription.

On a aussi rapporté une régulation par les facteurs de croissance HGF et EGF : EGF induit une augmentation des claudines 1, 3 et 4 et une diminution de la claudine-2. Cette régulation d’expression passe par la voie des MAPkinases, notamment via ERK1/2. (Angelow, S., et al. -

2008)

C.2.1.3 Junctional adhesion molecules (JAMs) Structure et fonction:

Les JAMs sont des protéines glycosylées de 45 kD faisant partie de la superfamille des IgG. On distingue 3 domaines : un domaine extracellulaire possédant 2 domaines IgG-like, un seul domaine transmembranaire et une extrémité Cter cytoplasmique contenant des domaines PDZ (Figure 55). Les JAMs sont présentes sur plusieurs types cellulaires incluant les leucocytes, les cellules endothéliales et les plaquettes (Shin, K., et al. - 2006).

Figure 54

Il existe 3 membres importants dans la famille JAMs: JAM A, B, C. JAM-A et JAM-C ont une large distribution et sont localisées au niveau des jonctions des cellules endothéliales et épithéliales. Cependant ces protéines sont présentes aussi sur les cellules immunitaires telles que les neutrophiles, lymphocytes ou macrophages. JAM-B a une distribution plus restreinte au niveau des cellules endothéliales.

Les interactions homophiliques et hétéropholiques du domaine extracellulaire confèrent des fonctions spéciales. Seuls JAM-A et C sont capables de former des interactions homophiliques qui permettent la stabilisation des jonctions, réduisant la perméabilité des barrières. Les interactions hétérophiliques avec les intégrines des leucocytes notamment participent à l’extravasion des leucocytes. On peut noter aussi un rôle de JAM-A dans l’adhésion des plaquettes au niveau des cellules endothéliales (Bazzoni, G. - 2003, Wolburg, H., et al. - 2002).