Les récepteurs de la S1P :

La S1P exerce une grande partie de ses effets biologiques connus grâce à sa fixation sur ces récepteurs S1PRs, anciennement appelés EDG (Endothelial Differentiation Gene). Ce sont des récepteurs à sept domaines transmembranaires couplé à des protéines G. Il existe cinq types de récepteurs pour la S1P, nommés S1P1, S1P2, S1P3, S1P4 et S1P5 (codés par les gène S1PR1, S1PR2, S1PR3, S1PR4, S1PR5), différemment exprimés sur le plan qualitatif et quantitatif, selon les types cellulaires (Cuvillier 2012). Ces récepteurs à 7 domaines transmembranaires sont couplés à Fig 49. Rôle opposé de SK1 et SK2 dans le métabolisme des sphingolipides. Dans les cellules des mammifères SK2 jouerait un rôle dans la voie de sauvegarde des sphingolipides et fonctionnerait conjointement avec les S1P phosphatases pour générer de la sphingosine puis du céramide au niveau du réticulum, induisant l’augmentation de calcium cytosolique et l’apoptose. La S1P générée dans le cytosol par SK1 agit après son externalisation, sur ses récepteurs membranaires, ou directement sur des protéines cibles du cytosol conduisant à la prolifération et à la migration cellulaire. La S1P cytosolique inhibe également la synthèse de novo du céramide et joue un rôle de senseur dans la balance apoptose/survie et la prolifération cellulaire. (D'après Maceyka, Sankala et al. 2005).

différentes protéines G hétérotrimériques (RCPG) à l’origine d’une signalisation intracellulaire variée. Les effets de la S1P dépendent du type de récepteur impliqué et de la signalisation qui lui est associée. (voir figure ci-dessous) (Brinkmann 2007).

Le système cardiovasculaire exprime seulement les récepteurs S1P1, S1P2 et S1P3, dont l’action est coordonnée dans les différentes fonctions physiologiques qu’ils régulent, notamment la vasculogenèse (Kono, Mi et al. 2004).

5.4.1. S1P1 (EDG-1) :

S1P1 est couplé à des protéines Gi, inhibitrices de l’adénylate cyclase (AC) qui produit l’AMP cyclique (AMPc). L’activation de S1P1 diminue le taux intracellulaire d’AMPc et stimule la voie des MAPK, la voie PI3K/Akt/eNOS et la voie PLC qui permet une augmentation de la concentration intracellulaire en calcium. S1P1 est associé à la prolifération, à la migration et à la tubulogenèse des cellules endothéliales, ainsi qu’à la relaxation des CML (Yonesu, Nakamura et al. 2010). Ce récepteur est exprimé par de nombreux types cellulaires et tout particulièrement par les cardiomyocytes et les cellules endothéliales où il est nettement majoritaire par rapport aux autres S1PR (Kluk and Hla 2002; Mazurais, Robert et al. 2002). Ce récepteur joue donc un rôle important dans le développement du système cardiovasculaire. Au niveau cardiaque il induit un effet inotrope négatif par l’inhibition de l’adenyl-cyclase et antagonise ainsi les effets des récepteurs adrénergiques (Means and Brown 2009). Les souris S1PR1-/- présentent des malformations cardiaques avec des anomalies de la communication atrio-ventriculaire (Poulsen, McClaskey et al. 2011) et des saignements liés à une maturation vasculaire incomplète caractérisée par la quasi absence de CML et de péricytes atour des vaisseaux conduisant à un décès des embryons in utero (Liu, Wada et al. Fig 50. Les voies de transduction du signal en aval des récepteurs de la S1P. Le couplage différentiel des S1PR aux protéines Gi/o, Gq ou G12/13 est à l’origine de l’activation de différentes voies de signalisations et de réponses cellulaires variées. (D'après Brinkmann 2007)

2000; Allende, Yamashita et al. 2003). Les souris PDGF-B -/- ou PDGFRȕ -/- présentent les mêmes anomalies vasculaires (Kluk and Hla 2002). La présence de S1P1 est d’ailleurs indispensable à la transduction du signal migratoire du PDGF (Hobson, Rosenfeldt et al. 2001). Au niveau du système lymphoïde, S1P1 est impliqué dans la mobilisation des lymphocytes T et B depuis les organes lymphoïdes vers la circulation générale. Cet effet est contre balancé par les récepteurs S1P2 (Michaud, Im et al. 2010).

5.4.2. S1P2 (EDG-5) :

S1P2 est exprimé dans de nombreux types cellulaires, notamment le système cardiovasculaire, mais il est surtout exprimé au niveau du cerveau au cours de l’embryogenèse (Kluk and Hla 2002). S1P2 est associé à plusieurs types de protéines G : Gi, Gq et G12/13, sa signalisation étant plus fortement couplée à celle de G12/13 (Skoura and Hla 2009). S1P2 a globalement des effets opposés à ceux de S1P1. Les protéines G12/13 activent la voie Rho/ROK qui est impliquée dans le remodelage du cytosquelette, notamment dans la formation des fibres de stress à l’origine d’une désorganisation des jonctions adhérentes de l’endothélium et d’une augmentation de la perméabilité vasculaire (Adada, Canals et al. 2013). Cette activation de la voie Rho/ROK est également responsable d’une inhibition de PI3K/Akt, bloquant ainsi le remodelage vasculaire, la migration et la prolifération cellulaire ainsi que la réparation tissulaire et peut conduire également à l’apoptose (Kluk and Hla 2002). Des souris S1P2-/- greffées avec des cellules tumorales présentent une angiogenèse accrue par rapide association des CML et des péricytes autour des vaisseaux. Des cellules endothéliales S1P2-/- ont une activité Rac et une phosphorylation d’Akt plus élevées ainsi que des capacités migratoires, prolifératives et une tubulogenèse accrues (Shimizu, Nakazawa et al. 2007; Du, Takuwa et al. 2010). Mais S1P2 est aussi impliqué dans l’organogenèse cardiaque chez le poisson zèbre où une délétion homozygote pour S1P2 est responsable de cardia bifida par anomalie de migration des précurseurs cardiomyocytaires au niveau de la ligne médiane. Des souris S1P2-/-, ne présentent par contre aucune anomalie du système cardiovasculaire, alors que des doubles KO S1P1-/- et S1P2-/- présentent une mortalité précoce in utero accompagnée d’une raréfaction du réseau capillaire par rapport à des simples KO S1P-/-. S1P2 contribuerait donc à l’établissement et à la maintenance du système cardiovasculaire mature pendant la vie embryonnaire, de façon synergique et/ou complémentaire avec les autres S1PR (Skoura and Hla 2009). La signalisation de S1P2 via Gq est associée à l’activation de la voie PLC/IP3/Ca++ qui peut être impliquée dans la contraction des CML. S1P2 est très exprimé au niveau des CML aortiques avec S1P3 alors que S1P1 n’y est pas exprimé (Mazurais, Robert et al. 2002). Enfin S1P2 jouerait un rôle dans l’inflammation vasculaire et la congestion (Skoura and Hla 2009). Il a été décrit une augmentation de l’expression de S1P2 dans les cellules endothéliales de la rétine suite à un stress hypoxique avec une augmentation consécutive de l’expression de COX-2 et une répression de eNOS (Skoura, Sanchez et al. 2007). La signalisation en aval de S1P2 est donc variable et régule le développement et le maintien du système cardiovasculaire selon le contexte physiopathologique.

5.4.1. S1P3 (EDG-3) :

S1P3 ou EDG-3 est exprimé dans de multiples types cellulaires. Comme S1P2, il peut activer les protéines Gi/o, Gq et G12/13, et partage des fonctions cellulaires avec S1P1 et d’autres avec S1P2. Il peut ainsi réguler la migration, la prolifération cellulaire et la survie via Gi (Shimizu, De

Wispelaere et al. 2012). Par rapport à S1P1 ou S1P2, ses effets cellulaires sont très liés à l’activation de la PLC et à l’augmentation du calcium intracellulaire, en partie via Gi et en partie via Gq, à l’origine d’une vasoconstriction des CML vasculaires (Kluk and Hla 2002; Murakami, Takasugi et al. 2010). Il est également impliqué dans l’organisation du cytosquelette et l’assemblage des jonctions adhérentes des HUVEC (Kluk and Hla 2002), et dans l’effet bradycardisant de la S1P au niveau des cardiomyocytes (Murakami, Takasugi et al. 2010). Il active également, via Gi, la voie Ras/MAPK/ERK1/2 impliquée dans la prolifération et p38MAPK impliquée dans la migration des cellules endothéliales (Kimura, Watanabe et al. 2000). Il est impliqué dans le recrutement des macrophages au niveau des sites inflammatoires, notamment la plaque d’athérome (Keul, Lucke et al. 2011). Pourtant des souris S1PR3-/- n’ont pas de phénotype particulier, aucun trouble du développement, de la fertilité ni de la longévité, probablement par compensation des autres récepteurs, notamment S1P1 et S1P2 avec qui il y a des redondances dans les voies de signalisation activées (Kluk and Hla 2002).

Des nombreux agonistes et antagonistes des S1PR sont disponibles. Le FTY720 est un agoniste de tous les S1PR sauf S1P2. Phosphorylé par SK2, il se fixe aux récepteurs de la S1P et induit leur internalisation et leur dégradation, à l’origine d’une indisponibilité prolongée des récepteurs à la surface cellulaire, empêchant temporairement la S1P d’agir (Matloubian, Lo et al. 2004; Rodriguez, Gonzalez-Diez et al. 2009; Keul, Lucke et al. 2011). Le KRP-203 est un agoniste sélectif de S1P1 tout comme le SEW2871. Comme le FTY720, ces agonistes ont un effet similaire à la S1P sur le court terme mais un effet antagoniste sur le long terme par désensibilisation des cellules : séquestration et down régulation des récepteurs (Matloubian, Lo et al. 2004; Huwiler and Pfeilschifter 2008). Le VPC23019 est largement utilisé en tant qu’antagoniste de S1P1 et de S1P3. Le JTE013 est un antagoniste de S1P2. Le TY-52156 est un antagoniste de S1P3 (Murakami, Takasugi et al. 2010; Cuvillier 2012).