Régulation des interactions de la β-caténine avec ses partenaires

La β-caténine interagit non seulement avec la VE-cadhérine et l’α-caténine mais aussi avec des coactivateurs transcriptionnels tel que BCL9 et la protéine de liaison à TATA Box (TBP); des facteurs de transcription telle que T-cell factor/lymphoid enhancer factor (TCF/Lef) et des

inhibiteurs de facteurs de transcription comme inhibitor of β-catenin and T cell factor (ICAT)

ainsi que les protéines du complexe de destruction de la β-caténine : Adenomatous Polyposis

Coli (APC) et axine (Figure 9). (Valenta et al., 2012)

Figure 9. Représentation schématique de la structure de la β-caténine et quelques exemples de ses interactions

Figure 9. Représentation schématique de la structure de la β-caténine et quelques exemples de ses interactions. La β-caténine interagit avec les protéines de jonctions adhérentes (cadhérine et α- caténine), des co-activateurs de transcriptions (BCL9), des facteurs de transcriptions (TCF/Lef) et des inhibiteurs de facteurs de transcriptions (ICAT) et avec les protéines du complexe de dégradation (APC et Axine). Modifiée à partir de (Valenta et al., 2012) NTD : domaine N-terminal, CTD : domaine C terminal de la β-caténine, TCF/Lef : T-cell factor/lymphoid enhancer factor, ICAT : inhibitor of β- catenin and T cell factor, APC : Adenomatous Polyposis Coli.

En conditions physiologiques, la β-caténine joue un rôle important dans le maintien et la

stabilité des jonctions adhérentes en liant la VE-cadhérine aux filaments d’actine du

cytosquelette, assurant ainsi une fonction de barrière. Il a été montré in vitro que le domaine cytoplasmique de la VE-cadhérine humaine recombinante (rVE-cad-CPD) a un effet inhibiteur compétitif de l’interaction entre la VE-cadhérine et la β-caténine endogènes dans un modèle de cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVEC). Dans la même étude, la transfection de rVE-cad-CPD ex vivo dans des veinules coronaires porcines saines, a induit une hyperperméabilité microvasculaire. (Guo et al., 2004)

Sous l’effet des médiateurs inflammatoires favorisant la perméabilité endothéliale, l’interaction

de la VE-cadhérine avec la β-caténine peut être perturbée d’une façon réversible et transitoire.

38 caténine dans un modèle de cellules HUVEC et par conséquent augmente leur perméabilité endothéliale. La β-caténine utilise les mêmes résidus d'acides aminés pour interagir avec la VE- cadhérine et ICAT. De ce fait, ICAT est considéré comme un inhibiteur compétitif de la liaison

de la VE-cadhérine à la β-caténine. Ainsi, la transfection de la protéine de fusion FLAG-ICAT

dans les cellules endothéliales in vitro induit non seulement une diminution de l’interaction

entre la VE-cadhérine et la β-caténine d’une façon dose-dépendante mais permet également de

prolonger la durée d'hyperperméabilité induite par l'histamine. (Guo et al., 2008)

La β-caténine peut également se lier à l’α-caténine avec des parties distales de son extrémité N- terminale et son premier motif Armadillo à proximité.(Xing et al., 2008)

L’interaction de la β-caténine avec ses partenaires peut être régulée par des modifications post- traductionnelles telles que la phosphorylation de ses résidus Sérine/Thréonine ou Tyrosine

(Figure 10). En ce qui concerne la régulation de l’interaction de la β-caténine avec la VE-

cadhérine et l’α-caténine, deux tyrosines sont connues : Y654 et Y142 respectivement. (Valenta

et al., 2012)

Figure 10. P rotéines kinases et leurs résidus cibles de la β-caténine.

Figure 10. Protéines kinases et leurs résidus cibles de la β-caténine. Les résidus cible de GSK3β (S33, S37 ou T41), de CK1α (S45), de Src (Y333), de AkT (S552) ou de PKA (S675) favorisent la dégradation de la β-caténine. La phosphorylation du résidu Y654 (violet) diminue l’affinité avec la VE- cadhérine. (Valenta et al., 2012) S : résidu sérine ; Y: résidu tyrosine ; CK1α : Caséine Kinase1α ; GSK : Glycogen Synthase Kinase ; PKA : Proteine Kinase A ; AkT : Proteine Kinase B.

La β-caténine non phosphorylée sur le résidu Y654 présente une extrémité C-terminale repliée essentiellement sur l’hélice-C l’empêchant ainsi d’interagir avec les coactivateurs transcriptionnels de cette zone. (Xing et al., 2008) Suite à la phosphorylation du résidu Y654, la β-caténine peut changer de conformation en adoptant une structure ouverte (sans le repliement) qui bloque ses interactions. Cette phosphorylation stabilise la nouvelle conformation de la β-caténine en favorisant une deuxième phosphorylation médiée par la protéine kinase A (PKA) sur la S675 au niveau de l’hélice-C (Figure 10). (Valenta et al., 2012)

39 Des expériences in vitro dans des modèles de cellules épithéliales et cancéreuses ont montré

que l'interaction entre la β-caténine et les cadhérines était régulée par la phosphorylation de

laY654-β-caténine. (Piedra et al., 2001; Roura et al., 1999; Tominaga et al., 2008)

D’autre part, in vivo, un modèle phosphomimétique (phosphorylation constitutive) chez la

souris Y654E-β-caténine. Ce modèle largement utilisé pour comprendre l’importance de la

phosphorylation du résidu Y654 de la β-caténine a permis de mettre en évidence : une

diminution d’interaction entre la β-caténine et les cadhérines, une augmentation de l’activité de la voie Wnt et une augmentation de la phosphorylation de la S675 dépendante de la PKA. (van

Veelen et al., 2011)

De plus, les fibroblastes embryonnaires issus de souris Y654E-β-caténine présentent des interactions entre la β-caténine et les cadhérines nettement altérées par rapport aux cellules issues de souris sauvages. Bien que l'interaction réduite entre la Y654E-β-caténine et les cadhérines suggère un défaut d'adhérence cellulaire, la formation de structures épithéliales dans les embryons Y654E-β-caténine n'a pas été altérée. (van Veelen et al., 2011) Ceci suggère qu'il existe in vivo un mécanisme de compensation, ou que la phosphorylation de Y654 seule n'est pas suffisante pour détruire complètement les jonctions de cadhérines exprimées par les cellules épithéliales. L’effet exercé par cette phosphorylation de Y654-β-caténine sur les jonctions entre cellules endothéliales n’est pas encore connu.

La phosphorylation du résidu Y654- β-caténine est effectuée par des récepteurs tyrosine kinases tels que le récepteur pour le facteur Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) ou par la c-src

kinase ; d’autres tyrosines kinases sont également impliquées, telle que la proteine de fusion

BCR-ABL dans des cellules de leucémie myéloïde chronique. (Coluccia et al., 2007; Valenta

et al., 2012)

La déphosphorylation du résidu Y654-β-caténine est effectuée par la protéine tyrosine

phosphatase 1B (PTP1B) qui se lie directement au domaine cytoplasmique de la cadhérine. (Xu

et al., 2004)

Cependant, la surexpression de K-Ras qui phosphoryle à la fois les résidus Y654 et Y142 de la β-caténine, inhibe l’interaction de cette dernière avec l’E-cadhérine et l’α-caténine dans les cellules épithéliales intestinales IEC-18. (Piedra et al., 2003) Dans la même étude, il a été montré que la surexpression de la protéine de fusion GST-β-caténine (GST pour glutathione S-

40 transférase) est phosphorylée in vitro sur le résidu Y142 par les tyrosines kinases Fyn et Fer en

favorisant ainsi la dissociation de la β-caténine avec l’α-caténine. Ces résultats ont été

confirmés par l’utilisation d’un mutant Y142F β-caténine non phosphorylable. (Piedra et al.,

2003)

Dans un modèle d’étude de la perméabilité induite par le VEGF (capable d’induire la

phosphorylation du résidu Y654) chez la souris, il a été rapporté que la protéine Focal-Adhesion

Kinase (FAK) dépendante du VEGF phosphoryle la β-caténine sur le résidu Y142. Cette

phosphorylation de Y142 induite par FAK ainsi que la phosphorylation de Y654 induite par le VEGF favorisent la dissociation entre la VE-cadhérine et la β-caténine. Par contre, les mutants Y142F ou Y654F-β-caténine (non phosphorylables) empêchent cette dissociation induite par le VEGF. (Chen et al., 2012)