Régulation de la COX-2

II.1.3.1. Voies de signalisation impliquées dans l’expression de la COX-2

Les différents stimuli qui induisent l'expression de la COX-2, agissent à travers des récepteurs membranaires qui peuvent être des récepteurs de type tyrosine kinase. Une fois liés, ces stimuli créent des modifications au niveau récepteur qui conduisent, via différentes voies de transduction de signal, à l’activation de facteurs de transcription. Il est difficile de connaitre toutes les cascades de signalisation intracellulaire déclenchées pour tous les activateurs et sous toutes les conditions, mais celles qui concernent les agents pro- inflammatoires sont bien documentées. Elles mènent principalement, en fonction de la nature du stimulus et du type cellulaire, à l'activation de l’une des trois cascades MAPK (mitogen-activated protein kinase) : ERK1/2 (extracellular signal-regulated kinase 1/2), JNK/SAPK (c-jun-N-terminal kinase/stress-activated protein kinase) ou p38, ainsi que de la voie NF-κB (nuclear factor kappa B) (Smith et al., 2000). Les facteurs de transcription activés NF-κB et AP-1 (activating protein-1)/ATF (activating transcriptional factor) peuvent ensuite se lier sur leurs sites de fixation dans le promoteur du gène de la COX-2 et déclencher la transcription. La figure 7 résume les événements moléculaires générés par la liaison de l’IL-1 jusqu’à l’expression de la COX-2.

Figure 7 : Cascade de signalisation conduisant à l’expression du gène de la COX-2 sous l’action de l’IL-1. En présence de l’IL-1, l’adaptateur moléculaire MyD88 est activé et recrute à son tour deux serine thréonine kinases distinctes. L’une d’entre elles est IRAK, qui interagit avec une autre molécule adaptateur TRAF6, qui fait la liaison avec la deuxième kinase NIK. Cette dernière conduit au final à l’activation de NF-κB après celle de IKK, et phosphorylation par ce dernier complexe de IκB. La kinase ECSIT relie la signalisation IL-1 aux kinases MEKK, MEK, et MAPK (p38, ERK1/2 et JNK). MyD88 : myeloid differentiation 88; IRAK : IL-1 receptor-activated kinase; TRAF6 : TNF-receptor- associated factor 6; NIK : NF-κB-inducing kinase; IKK : IκB kinase complex; IκB : inhibitor of NF-κB; ECSIT : evolutionarily conserved signaling intermediate in Toll pathways; MEKK : MEK kinase; MEK : MAPK kinase.

II.1.3.2. Régulation au niveau transcriptionnel

Contrairement au promoteur de la COX-1, qui montre une homologie à ceux des gènes domestiques (houskeeping gene), l’analyse de la région 5'-UTR (untranslated region) de la COX-2 montre qu’elle est homologue à celles des gènes de réponse précoce (immediate early gene) puisque sa séquence contient une boîte TATA ainsi que d’autres éléments transcriptionnels qu’on trouve dans ce type de gène (Tazawa et al., 1994). Le promoteur de la COX-2 est truffé d’éléments régulateurs en cis, incluant deux sites CRE (cAMP-response element), C/EBP (CCAAT/enhance-binding protein), deux sites AP-1, deux sites NF-κB et trois sites Sp1 (specificity protein-1) (Kraemer et al., 1992; Mitchell and Warner, 1999) (Figure 8). L’ensemble de ces sites rend la COX-2 sensible à des signaux intracellulaires initiés par des médiateurs inflammatoires, des facteurs de croissance et des hormones. L’expression de la COX-2 est activée par l’IL-1ß, le TNF-α et le lipopolysaccharide (LPS), alors qu’elle est inhibée en présence de glucocorticoïdes, d’IL- 4 et d’IL-10. Ces derniers agissent en inhibant, entre autres, la voie NF-κB (Kang et al., 2007; Tanabe and Tohnai, 2002).

Figure 8 : Les éléments régulateurs au niveau du promoteur du gène de la COX-2 humaine. Les éléments en cis dans le promoteur de la COX-2 sont notés dans des boites colorées, et leur localisation par rapport au site d’initiation de la transcription est notée au dessus ou au dessous de chaque élément. (Adaptée de Kang et al., 2007).

II.1.3.3. Régulation au niveau post-transcriptionnel

La COX-2 est aussi régulée au niveau post-transcriptionnel. En effet, sa région non traduite 3'-UTR, d’une longueur de ~2.5 kb (Appleby et al., 1994), contient de multiples éléments régulateurs, ce qui laisse supposer son implication dans la régulation de la stabilité de l’ARNm et de l’efficacité de la traduction. Au niveau de cette région, plusieurs sites de

polyadénylation sont localisés. Il a été proposé que la spécificité de l’expression tissulaire détermine le choix du site de clivage (Hall-Pogar et al., 2005). La sélection de ces sites est favorisée également par la présence d’élément de séquence en amont USE (upstream sequence elements) ciblés par des RNA-binding proteins (RNA-BP) (Hall-Pogar et al., 2007).

Outre ces sites, la partie 3`-UTR contient une région riche en AU : ARE (adenylate- and uridylate (AU)-rich elements), composée de copies multiples de la séquence AUUUA réparties sur une longueur de plus de 2000 nucléotides. Chez les mammifères, les ARE permettent la dégradation de l’ARNm (RNA decay) souvent par le recrutement de l’exosome. Ce dernier reconnait l’ARNm à travers des RNA-BP qui contrôlent la stabilité de l’ARNm et l’efficacité de la traduction protéique (Eberhardt et al., 2007).

Enfin, il a été rapporté qu’au niveau des synoviocytes, la PGE2 est capable de réguler sa propre synthèse en stabilisant l’ARNm de la COX-2, ceci grâce à l’activation de la voie p38 MAPK (Faour et al., 2001). Cette activation stimule le transfert vers le cytoplasme de la protéine stabilisant l’ARNm Hur (Hu antigen R), ce qui augmente la stabilité de l’ARNm de la COX-2 (Lin et al., 2011; Subbaramaiah et al., 2003).

II.1.3.4. Régulation au niveau post-traductionnel

La COX-2 possède un temps de demi-vie (t1/2) de 2 à 7 h (Kang et al., 2007). Plusieurs études suggèrent que la dégradation de la COX-2 est programmée spécifiquement pour limiter la quantité de la COX-2 présente dans la cellule, qui lorsqu’elle est élevée, est associée à de nombreuses pathologies. Deux voies de dégradation protéique ont été décrites. La première voie fait intervenir le système ERAD (endoplasmic-reticulum- associated protein degradation) (Kang et al., 2007). Alors que ce système agit souvent sur des protéines structurellement endommagées ou mal repliées, il agit sur la COX-2 sous son état natif (Rizzo, 2011). La deuxième voie de dégradation de la COX-2 correspond à l’inactivation suicide de son activité catalytique, qui s’opère in vitro et possiblement in vivo, et dont les mécanismes biochimiques et les significations biologiques ne sont pas encore connus (Mbonye et al., 2008).