Régulation de la communication jonctionnelle 23

Aujourd’hui le nombre de facteurs connus pour modifier la CIJG est très vaste. Cette régulation peut se faire à différents niveaux, transcriptionnels, traductionnels, post- traductionnels ou directement sur l’ouverture des canaux jonctionnels.

4.6.1. Régulation de l’expression des connexines.

La majorité des connexines possèdent dans la structure de leur gène un promoteur P1 localisé à 300 paires de bases environ de l’exon1. A l’intérieur de cette région existent de nombreux sites de fixation pour des facteurs de transcription qui varient en fonction du modèle cellulaire et du type de connexines étudié. SP1 est un facteur de transcription important pour la régulation de la transcription de nombreux gènes codant pour des connexines, telles que la Cx26, la Cx32, la Cx40 et la Cx43 (Bai et al., 1993; Echetebu et al., 1999; Teunissen et al., 2002; Tu et al., 1998). Concernant le gène codant pour la Cx43, il existe quatre sites possibles de fixation pour SP1 et SP3 (Teunissen et al., 2003). Un autre

facteur classique de transcription AP-1, composé de deux protéines jun et fos, peut également influencer la transcription des gènes codant pour les connexines. Un ou plusieurs sites de fixation pour ce facteur ont été identifiés dans le gène codant pour la Cx43 chez l’Homme, la souris et le rat (Oyamada et al., 2005). Il a été montré qu’AP-1 permettait d’augmenter notamment l’expression de la Cx43 des cellules musculaires lisses utérines (Geimonen et al., 1996).

D’autres facteurs peuvent évidemment moduler l’expression des connexines. L’AMPc est connu pour moduler la CIJG mais également la formation des jonctions communicantes. Elle permet une redistribution rapide de la Cx43 dans la membrane cellulaire mais également de stimuler l’expression de gène codant pour la Cx43. En effet, l’hCG (human Chorionic Gonadotropin) en augmentant les taux intracellulaires d’AMPc, induit l’expression de cette même connexine dans les cytotrophoblastes (Cronier et al., 1994; Cronier et al., 1997). De plus, elle induit la transcription du gène codant la Cx43 dans des cellules d’hépatomes (Mehta et al., 1992).

Des hormones modulent également l’expression des gènes de connexines. En effet, des études ont montré une augmentation des taux d’ARNm et du niveau de protéines codant pour la Cx43 dans l’utérus avant la parturition. Le gène de la Cx43 dans le myomètre est sous le contrôle des hormones stéroïdiennes : les œstrogènes augmentent son expression alors que la progestérone la diminue (Petrocelli and Lye, 1993). De plus, les hormones thyroïdiennes ainsi que la PTH (ParaTHormone) sont capables d’augmenter le niveau d’expression de la Cx43. La PTH induit également une augmentation de l’activité du promoteur de la Cx43 dans des lignées cellulaires d’ostéosarcomes de rat (Mitchell and Lye, 2001). Néanmoins, il apparaît que le gène codant la Cx43 possède dans la partie proximale de son promoteur la séquence CRE (cAMP Responsive Element) où l’AMPc peut se fixer pour activer l’expression de gènes sous l’effet, par exemple, de la PTH ou des prostaglandines (Civitelli et al., 1994; Civitelli et al., 1998; Yu et al., 1994).

Le contrôle transcriptionnel apparaît donc être un facteur important pour réguler l’expression des connexines.

Historique

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4.6.2. Modulation de l’état d’ouverture des canaux jonctionnels. 4.6.2.1. La sensibilité au calcium.

La fermeture des canaux par les ions calciques joue un rôle important dans la protection des cellules lors des dépolarisations membranaires. La sensibilité des jonctions communicantes varie en fonction du type de connexines et également du type cellulaire. Les connexons peuvent laisser transiter cet ion lorsque les concentrations ne dépassent pas 200 nM mais lorsque les valeurs sont supérieures, cela induit une fermeture des canaux (Cotrina et al., 1998; Peracchia, 2004). Un effet direct de cet ion sur les connexines supposerait l’existence de sites spécifiques de très hautes affinités pour le Ca2+. Mais certaines études suggèrent, par l’utilisation de bloqueurs, l’implication de la calmoduline, protéine liant le Ca2+. Le Ca2+ se fixe sur cette protéine entraînant un changement de conformation lui permettant par la suite de se lier aux canaux. Une telle interaction a été démontrée pour de nombreuses connexines telles que la Cx43, la Cx37 (Sotkis et al., 2001) la Cx38, la Cx32, la Cx44 et la Cx50 (Peracchia et al., 1996; Peracchia et al., 2000; Zhang et al., 2006).

4.6.2.2. L’effet du voltage.

La sensibilité au voltage est particulièrement importante pour le couplage intercellulaire entre les cellules excitables. La conductance jonctionnelle peut être sensible au potentiel de membrane ou au potentiel transjonctionnel correspondant à la différence de potentiel de part et d’autre de la membrane jonctionnelle. Les canaux formés de Cx43 sont relativement moins sensibles au changement de voltage, à la différence des canaux constitués de la Cx45. Des études menées sur la Cx26 et la Cx32 ont montré que les acides aminés de la partie N-terminale déterminent l’ouverture du canal. Ainsi pour la Cx43 ou la Cx45, les canaux se ferment pour des potentiels négatifs, à l’inverse de la Cx26 ou la Cx30 qui se ferment pour des valeurs positives (Rackauskas et al., 2010).

4.6.2.3. L’effet du pH.

L’acidification du milieu intracellulaire diminue la communication par les jonctions communicantes mais la sensibilité au pH intracellulaire varie d’une connexine à l’autre. En effet, la Cx43 et la Cx32 sont moins sensibles au pH intracellulaire que la Cx50 et la Cx57. Après surexpression de la Cx32 dans l’ovocyte de Xénope, un pH de 6.5 est nécessaire pour

faire baisser sa conductance de 50% tandis que pour la Cx50, un pH de 7.2 suffit (Liu et al., 1993; Palacios-Prado et al., 2009). La protonation directe ou indirecte des canaux reste encore à être élucidée. En effet, quelques études seulement montrent un effet direct des protons sur la fermeture des canaux jonctionnels. Une fermeture des canaux formés de la Cx46 exprimés dans des ovocytes de Xénope est observée rapidement après une exposition à des pH acides (Trexler et al., 1999). Mais la plupart des études concluent que les protons affecteraient l’ouverture des canaux indirectement par protonation d’intermédiaires tel que la taurine (Harris, 2001; Morley et al., 1996).

4.6.2.4. L’état de la phosphorylation.

La plupart des connexines sont des phosphoprotéines hormis la Cx26 qui possède un domaine C-terminal trop court. Il est possible d’identifier un grand nombre de sites potentiels de phosphorylation par les protéines kinases, comme le plus souvent sur la partie C-terminale qui contient de multiples résidus thréonine, tyrosine et sérine. L’activation des protéines kinases ou phosphatases modifie la communication cellulaire en modulant le temps moyen d’ouverture du canal ainsi que sa probabilité d’ouverture. De plus, la phosphorylation modifie la charge nette de la partie C-terminale qui à son tour peut moduler la sensibilité du canal au voltage et au pH (Rackauskas et al., 2010). Ainsi, l’activation de la PKA augmente l’insertion de la Cx43 à la membrane plasmique alors que la phosphorylation par la PKC ou les MAP kinases activent son internalisation (Lampe and Lau, 2000; TenBroek et al., 2001). La phosphorylation des connexines par la PKA est souvent associée à une activation du canal contrairement à la phosphorylation par la PKC. La PKA étant une enzyme régulée par l’AMPc, une augmentation des taux d’AMPc conduit à une augmentation de la CIJG pour la Cx35, la Cx36 (Kothmann et al., 2007), la Cx43 (Atkinson et al., 1995; Matsumura et al., 2006; Ponsioen et al., 2007; TenBroek et al., 2001) et la Cx50 (Liu et al., 2011). La diminution de la CIJG suite à la phosphorylation par la PKC a été montré pour la Cx32, la Cx26, la Cx40 et la Cx43 ; (voir pour revue : (Goodenough and Paul, 2009)).

D’autres protéines kinases peuvent également moduler l’activité des connexines. Ainsi, la phosphorylation de la Cx43 par la tyrosine kinase Src inhibe l’interaction entre la Cx43 et ZO-1 dans des cardiomyocytes amenant à une diminution de la communication jonctionnelle (Toyofuku et al., 2001).

Membrane

Cytoplasme Milieu extracellulaire

Figure 8 : Les différents sites de phosphorylation de la partie C-terminale de la Cx43.

Les sites de phosphorylation marqués en vert permettent une augmentation de la communication jonctionnelle alors que les sites de phosphorylation, marqués en rouge, diminuent la communication jonctionnelle.

Les kinases c- et v-Src sont associées à une diminution de la communication intercellulaire lorsqu’elles phosphorylent la Cx43 (Filson et al., 1990; Giepmans et al., 2001a; Loo et al., 1995; Toyofuku et al., 1999). De plus, l’activation de la voie des MAP kinases par divers facteurs de croissance tels que l’EGF (Epidermal Growth Factor) et le FGF (Fibroblast Growth Factor) conduit à une interruption de la communication intercellulaire par phosphorylation de la Cx43 alors que l’activation de Rhoa accroit la communication jonctionnelle médiée également par la Cx43 (Derangeon et al., 2008; Saez et al., 2005). Enfin, les kinases dépendantes des cyclines ainsi que les récepteurs aux facteurs de croissance à activité tyrosine kinase peuvent elles aussi phosphoryler les connexines ; (voir pour revue :(Lampe and Lau, 2004). Les principaux sites de phosphorylation de la Cx43 sur son domaine C-terminal sont représentés figure 8.