III. Le récepteur Mer Tyrosine Kinase (MerTK)
4. Régulation extracellulaire de la fonction de MerTK
a) Par ses ligands Gas6 et Protéine S
Axl, Tyro3 et MerTK étaient considérés comme des récepteurs orphelins jusqu’en 1995, lorsque deux laboratoires indépendants ont identifié Gas6 comme capable de lier et d’activer Axl (Stitt et al., 1995; Varnum et al., 1995). Stitt et ses collègues ont également observé que Protéine S était responsable de la phosphorylation de Tyro3 (Stitt et al., 1995). Peu de temps après, Gas6 a été identifié comme capable de lier MerTK (Nagata et al., 1996).
Les interactions entre les récepteurs TAM et leurs ligands ont été bien étudiées par différentes équipes. Gas6 active les 3 récepteurs, tandis que Protéine S active uniquement MerTK et Tyro3 (Godowski et al., 1995; Lew et al., 2014). Gas6 lie directement le domaine extracellulaire des récepteurs TAM et stimule leur phosphorylation au niveau de leur domaine tyrosine kinase. L’affinité de Gas6 pour Axl est significativement plus élevée que celle pour Tyro3 et surtout MerTK (Chen et al., 1997; Nagata et al., 1996). Ces données suggèrent
qu’Axl serait le récepteur activé par Gas6 dans les tissus exprimant les 3 types de récepteurs TAM. L’association entre Gas6 et Axl a été particulièrement bien caractérisée : selon une stœchiométrie 2:2, Gas6 et Axl forment un complexe récepteur–ligand qui se dimérise avec un même autre complexe (Sasaki et al., 2006). La dimérisation active le récepteur par autophosphorylation des résidus tyrosines du domaine cytoplasmique, conduisant au recrutement de protéines de signalisation.
Protéine S, beaucoup moins étudiée, est capable d’activer MerTK pour permettre notamment la clairance des cellules apoptotiques par les macrophages (Uehara and Shacter, 2008). Lorsque Protéine S se lie aux PtdSer, ses résidus cystéines s’oxydent, permettant ainsi la formation de dimères de ce ligand, et la liaison puis l’activation de MerTK (Uehara and Shacter, 2008).
En 1986, Mayerson et Hall montrent que la phagocytose des SEP par l’EPR nécessite la présence de sérum sans en identifier les molécules responsables (Mayerson and Hall, 1986). C’est en 2001, après la découverte des ligands des récepteurs TAM, que Hall montre qu’in vitro Gas6 est nécessaire à la phase d’internalisation de la phagocytose des SEP, suggérant ainsi qu’il agirait comme ligand de MerTK (Hall et al., 2001). Protéine S quant à elle ne semble pas nécessaire pour l’internalisation mais augmente la quantité de SEP liés à la surface des cellules d’EPR. Une autre équipe a également montré l’effet stimulateur de Gas6 sur des cellules d’EPR, et sa synthèse par cet épithélium (Karl et al., 2008). En 2002, Hall et ses collègues ont constaté que, pour initier l’internalisation, Gas6 doit subir une gamma carboxylation dépendante de la vitamine K et lier un atome de calcium afin de pouvoir lier les SEP et MerTK (Hall et al., 2002). Cependant, en absence totale de Protéine S l’internalisation des SEP est complètement abolie, alors que l’absence de Gas6 entraine seulement une diminution de l’internalisation. En 2005 et 2006, deux études ont démontré l’absence de phénotype particulier au niveau de la rétine des souris déficientes pour Gas6 par rapport aux souris contrôles (Hall et al., 2005; Prasad et al., 2006). La seconde équipe a également montré qu’in situ Protéine S est capable d’induire l’autophosphorylation de MerTK. En 2012, les souris double déficientes pour Gas6 et Protéine S compliquent encore la compréhension du rôle de ces ligands (Burstyn-Cohen et al., 2012). En effet, ces souris présentent le même phénotype de dégénérescence rétinienne que les souris déficiente pour MerTK, alors que les souris simple déficientes pour un seul de ces ligands ne développent pas de phénotype particulier. L’ensemble de ces données suggère que chaque ligand seul est suffisant pour activer MerTK et stimuler la phagocytose des SEP dans la rétine, et que MerTK a
conjointement besoin de ces ligands pour permettre l’internalisation des SEP. Concrètement, nous ne savons toujours pas quel est le rôle respectif de chaque ligand, qui pourrait être différent dans la rétine in vivo.
b) Par le clivage de son ectodomaine
Comme précisé précédemment, les récepteurs TAM appartiennent à la famille des RTK. Une des façons de réguler l’activité des RTK est le clivage de leur ectodomaine. En 1995, O’Bryan et ses collègues ont montré que la partie extracellulaire d’Axl peut être clivée libérant ainsi dans le milieu de culture une fraction soluble appelée sAxl (Axl soluble) (O’Bryan et al., 1995). Ce clivage semble être stimulé par la protéine kinase C (PKC) : en effet, sous l’action d’esters de phorbol activateurs de la PKC, il y a une augmentation de la quantité de sAxl dans le milieu de culture. Les parties transmembranaire et intracellulaire semblent rester à la membrane plasmique avec les résidus tyrosines toujours phosphorylés (O’Bryan et al., 1995). Le clivage d’Axl a été confirmé par une autre équipe qui a détecté la présence de sAxl dans le sérum et le plasma de souris (Costa et al., 1996). La fraction soluble semble être un inhibiteur compétitif du récepteur entier car elle est capable de lier le ligand et de le séquestrer, empêchant ainsi l’activation des récepteurs complets disponibles à la surface cellulaire (Rothlin et al., 2007). En 2005, Budagian et ses collègues ont montré qu’ADAM10 est responsable du clivage d’Axl, mais la publication de leurs résultats a ensuite subi une rétractation du fait de la manipulation de certaines portions de figures (Budagian et al., 2005). Le site de clivage d’Axl se trouve 14 acides aminés avant le domaine transmembranaire (Costa et al., 1996; O’Bryan et al., 1995). C’est en 2007 que le clivage a été démontré pour un deuxième membre de la famille TAM : MerTK (Sather et al., 2007). In vitro chez les macrophages, MerTK est clivé via la stimulation de la PKC et des lipopolysaccharides (LPS). La fraction soluble, sMerTK (MerTK soluble) est capable de lier le ligand de MerTK, Gas6. sMerTK est également capable d’inhiber la clairance des cellules apoptotiques et l’agrégation des plaquette in vitro, processus dans lesquels la protéine MerTK est impliquée. Cette équipe a également montré que le clivage de MerTK peut être inhibé par TAPI-0 (TNFα protease inhibitor-0), un inhibiteur non spécifique de certaines collagénases, gélatinases et métalloprotéinases. Ce n’est qu’en 2011 que la protéine responsable du clivage de MerTK dans les macrophages a été identifiée. En effet l’équipe du Dr Tabas a montré que les macrophages provenant de souris déficientes pour ADAM17 sont incapables de cliver MerTK (Thorp et al., 2011). Les protéines de la famille ADAM sont nombreuses et certaines peuvent
partager les mêmes substrats. Parmi ces protéines, ADAM10 et 17 sont celles qui ont le plus de substrats en commun, cependant MerTK n’est pas clivé par ADAM10 dans les macrophages (Thorp et al., 2011). Dans cet article, ils identifient le site de clivage de MerTK au niveau de la proline 485 et de la sérine 486. Ils constatent également que le clivage de MerTK requiert l’activation de récepteurs Toll like (TLR), TLR3 et TLR4, et de la PKCδ. A ce jour, aucune donnée n’a identifié de clivage pour le troisième membre de la famille TAM, Tyro3.
Ainsi, dans la rétine, de nombreux acteurs concourant à la régulation de l’activité de MerTK restent encore à élucider. De plus, avant mes travaux de recherche, aucune donnée n’avait montré l’existence d’un clivage de MerTK au niveau des cellules d’EPR.