Protéines régulatrices d’Akt

Les mécanismes moléculaires qui sous tendent l’inactivation de la protéine Akt restent encore peu connus à ce jour. Cependant, l’état de phosphorylation des résidus Thr 308 et Ser 473 peut être dissociée, tant en terme de cinétique de déphosphorylation que des molécules impliquées dans ce mécanisme. La déphosphorylation de la Thr 308 intervient plus rapidement que celle de Ser 473 (Yamada et al., 2001), tandis que la staurosporine et l’acide okadaïque inhibent seulement la phosphorylation de la Thr 308 (Hill et al., 2001). Ces résultats suggèrent donc qu’il existe vraisemblablement au moins deux phosphatases différentes impliquées dans la régulation du niveau de phosphorylation d’Akt, une de type PP2A, sensible à l’acide okadaïque et qui régule Thr 308, et une de type PHLPP, staurosporine insensible et qui régule Ser 473 (Gao et al., 2005).

a). La phosphatase PP2A

PP2A est une phosphatase oligomérique à activité Sérine/Thréonine impliquée dans la régulation de nombreux processus cellulaires, tels le contrôle de plusieurs voies de transduction du signal (et notamment le relais PI3K/Akt), la progression du cycle cellulaire, la réplication de l’ADN, la transcription des gènes et la traduction des protéines. Leur perte de fonction a été associée à la transformation cellulaire (Janssens et al., 2005)et il a été décrit un rôle de cette phosphatase dans la régulation de complexes adhésifs de type cadhérines (Takahashi et al., 2006) ou intégrines (Mulrooney et al., 2000). Les protéines PP2A, inhibées in vitro lors d’un traitement par l’acide okadaïque (Gehringer, 2004; Millward et al., 1999),comportent trois sous-unités.

• une sous-unité catalytique de 36 kDa (PP2AC) dont le domaine amino terminal contient le cœur catalytique commun à tous les membres de la famille

• une sous-unité d’assemblage régulatrice de 65 kDa (PR565 ou sous-unité A) qui s’associe étroitement in cellulo à PP2AC de sorte à former le core-enzyme A/C.

Chapitre I PP2A • une troisième sous-unité régulatrice (sous-unité B) qui se lie aux sous-unités A et C.

Actuellement, quatre familles différentes ont été identifiées. On distingue la famille B, la famille B′, la famille B″ et la famille B″′ (Janssens and Goris, 2001).

Chaque sous-unité de PP2A présente au moins deux isoformes et des variants d’épissage qui sont exprimés différemment selon le tissu et le stade de développement, ce qui donne environ 75 compositions d’holoenzymes différentes. Cette multitude de combinaisons possibles explique nos connaissances partielles sur les mécanismes moléculaires et cellulaires régulés par cette protéine. Les phosphatases de la famille PP2A sont actives à l’état de dimère A/C ou de trimère A/ B/ C.

Figure 25: Structure de l’holoenzyme PP2A. C est la sous-unité catalytique, A est la première sous-unité

régulatrice, et B, B′, B″ et B′″ constituent le second type de sous-unités régulatrices. Chez les mammifères, les sous-unités A et C sont codées par deux gènes (α et β), la sous-unité B/ PR55 est codée par quatre gènes voisins (α, β, γ et δ) et la sous-unité B′/ PR61 est codée par cinq gènes voisins (α, β, γ, δ et ε). D’après Janssens and Goris, Biochem J 2001 (Janssens and Goris, 2001).

La localisation de PP2A est très variable puisqu’elle peut se localiser au niveau du noyau, des mitochondries, du cytosquelette ou de la membrane plasmique. De plus, cette localisation corrèle avec ses fonctions régulatrices de la prolifération, de l’apoptose, de l’adhésion et de la transcription génique. Ainsi, des données de complémentation chez la levure démontrent que les différentes sous-unités effectuent des fonctions cellulaires non redondantes (Zhao et al., 1997). D’autre part, PP2A est régulé via la composition de l’holoenzyme (fixation des quatre familles de la sous unité B), via des modifications post traductionnelles (inhibition des sous unités C par méthylation et phosphorylations, augmentation de l’activité phosphatase par

Chapitre I PHLPP phosphorylation des sous-unités régulatrices B), par des interactions avec des protéines inhibitrices nucléaires comme SET (Li et al., 1996) ou encore par une modulation de son niveau d’expression en réponse à une différenciation induite par l’ATRA dans les cellules HL60 (Nishikawa et al., 1994).

b). Les phosphatases PHLPP

Les protéines PHLPP, membres de la sous famille des phosphatases PPM (Protein Phosphatase Mg2+ activated), nécessitent la présence du cofacteur Mg2+ et/ ou Mn2+ pour leur activité catalytique et ne sont pas inhibées par les traditionnels inhibiteurs de protéines phosphatases comme l’acide okadaïque. La famille des sérine/thréonine phosphatases PHLPP (Pleckstrin Homology domain Leucin-rich repeat Protein Phosphatase), qui comprend trois membres PHLPP1α, PHLPP1β et PHLPP2, contrôle l’amplitude et la durée de la signalisation dépendante d’Akt (et aussi de PKC) en déphosphorylant spécifiquement son motif hydrophobe. Les trois isoformes sont localisées sur des régions chromosomiques fréquemment perdues dans les cancers par perte d’hétérozygotie (LOH). PHLPP1α et PHLPP1β sont des variants d’épissage issus du même gène localisé dans une région à haute LOH dans les cancers coliques (18q21.33), tandis que PHLPP2 est issu d’un seul gène d’une région sujette à LOH dans les cancers du sein et de l’ovaire (16q22.3-16q23.1) (Brognard and Newton, 2008). D’un point de vue structural, toutes les isoformes possèdent dans leur partie amino terminale un domaine PH qui contient seulement une arginine dans le motif Arg-X- Arg-X-Phe nécessaire pour la liaison aux D3-phosphoinositides. Ainsi, les travaux de Gao (Gao et al., 2005) montrent qu’un mutant PHLPP1α délété de son domaine PH est capable de réguler la phosphorylation d’Akt, suggérant donc que le domaine PH de PHLPP n’est pas indispensable pour la régulation cellulaire d’Akt. Le domaine PH est suivi d’une région contenant 15 motifs leucine (LRR pour Leucine Rich repeat Region) qui précède le domaine catalytique. Dans leur partie carboxy terminale, les phosphatases PHLPPs contiennent un motif consensus de fixation aux protéines PDZ, crucial pour la régulation de la déphosphorylation d’Akt, de la régulation de l’apoptose et de la fonction suppresseur de tumeur (Brognard and Newton, 2008).

Gao et ses collaborateurs (Gao et al., 2005) montrent que la surexpression de PHLPP1α conduit à la déphosphorylation spécifique d’Akt sur Ser 473, induit l’apoptose et diminue la croissance tumorale de cellules cancéreuses injectées dans des souris Nude. Les travaux de

Chapitre I Cibles d’aval d’Akt Brognard (Brognard et al., 2007) démontrent que les isoformes PHLPP1et PHLPP2 déphosphorylent toutes les deux le résidu hydrophobe Ser 473 d’Akt, mais surtout que ces phosphatases régulent et inhibent spécifiquement et différentiellement les trois isoformes d’Akt. Grâce à des expériences de déplétion endogène (siRNA), ils montrent que PHLPP1 influence spécifiquement le niveau de phosphorylation de HDM et de GSK3α via Akt2 tandis que PHLPP2 affecte de manière spécifique le niveau de phosphorylation de p27 via Akt3.