Régulation de l’activité de VEGFR2

Comme d’autres récepteurs à activité tyrosine kinase, l’internalisation de VEGFR2 est une étape cruciale dans le contrôle l’ampleur, la durée et le type de réponse induite. Dans le cas de VEGFR2, de nombreux partenaires participent à la régulation de son trafic et à l’induction des voies de signalisation sous-jacentes. Je vais vous présenter dans cette partie, deux aspects de la régulation du récepteur : a) la régulation de la dégradation du récepteur et le blocage du signale ; b) la régulation de l’induction des voies de signalisation suite à l’activation du récepteur par le VEGF.

a) Régulation de la dégradation de VEGFR2 et blocage du signal VEGF

Il est maintenant bien établit que VEGFR2 interagit avec les VE-Cadhérines, protéines d’adhésion cellulaire permettant le maintien de la structure des vaisseaux. Suite à l’activation de VEGFR2 par le VEGF, le récepteur s’autophosphoryle puis les VE-Cahérines sont phosphorylées sur leurs résidus tyrosines. L’interaction avec les VE-Cadhérines bloque

l’internalisation de VEGFR2, et inhibe l’activation des voies sous-jacentes, notamment celles impliquées dans la prolifération cellulaire (Lampugnani, Orsenigo et al. 2006). La phosphorylation des VE-Cadhérine contrôle également les processus de perméabilité vasculaire via la perte de contact cellule-cellule (Esser, Lampugnani et al. 1998). L’inactivation des VE-Cadhérines induit la mort in-utero des fœtus, montrant ainsi leur rôle dans les voies de survie cellulaire induite par VEGF (Carmeliet, Lampugnani et al. 1999).

L’internalisation du VEGFR2 est finement régulée en particulier lors de la migration des cellules endothéliales qui participent à la formation des vaisseaux. Ces cellules sont fortement polarisées, et présentent une transduction efficace du signal VEGF qui favorise leur migration. Cette migration dépend des GTPases Rab. En effet, Rab5a facilite la fusion des vésicules d’internalisation de VEGFR2 avec les endosomes précoces, et permet une induction efficace des voies de signalisation. En revanche, Rab7a initie la fusion des vésicules d’internalisation de VEGFR2 avec les endosomes tardifs, et conduit VEGFR2 vers les voies de dégradations, bloquant ainsi sa signalisation (Jopling, Odell et al. 2009). Enfin, la matrice extracellulaire permet également de réguler l’activité de VEGFR2 et d’inhiber sa signalisation. TCPTP (T-Cell Protein Tyrosine Phosphatase), aussi appelée PTN2 est une phosphatase activée par les intégrines, qui permet d’inactiver VEGFR2 par déphosphorylation (Mattila, Auvinen et al. 2008).

Les personnes souffrant d’hypercholestérolémie ont souvent des ischémies vasculaires associées. Les traitements au VEGF ne permettent pas de contrecarrer ces effets malgré son rôle joué dans l’induction de l’angiogenèse. Les cellules endothéliales en présence de taux élevés en LDL présentent une diminution de l’expression en surface de VEGFR1 et VEGFR2. L’exposition au LDL induit l’internalisation de VEGFR2 via la voie syntaxine-16, conduisant VEGFR2 vers les voies de dégradation. La réduction de l’expression membranaire de VEGFR2 induit une diminution de la capacité de réponse des cellules endothéliales au VEGF, expliquant pourquoi le traitement au VEGF ne donne pas de résultat satisfaisant (Jin, Hagemann et al. 2013).

b) Régulation de la transduction du signal induit par le VEGF

Les études menées sur la transduction du signal VEGFR2 ont révélé une activation de la signalisation en deux temps: une première phase implique l’activation de kinases juxta-membranaires et se déroule au cours des cinq premières minutes suivant l’activation de VEGFR2 ; la deuxième phase qui permet l’induction de voies de signalisation intracellulaires plus profondes suite à l’internalisation du récepteur. Cette internalisation dépend de la Clathrine et permet une activation optimale et prolongée des voies de signalisation en aval (Lampugnani, Orsenigo et al. 2006; Chauvet, Burk et al. 2013).

Comme nous l’avons vu précédemment, VEGFR2 s’autophosphoryle après liaison du VEGF sur plusieurs résidus tyrosines situés dans la partie C-terminale intracellulaire. Ces phosphorylations sont nécessaires à l’activation des voies de signalisation sous-jacentes, comme la voie PLCJ et à l’internalisation du récepteur. En effet, la mutation de ces sites de phosphorylation de VEGFR2 bloque l’internalisation du récepteur et perturbe l’activation des voies de signalisation (Dougher and Terman 1999). Ainsi, l’invalidation de la TXNIP (Thioredoxin-Interacting Protein), une protéine qui joue un rôle important dans la survie des cellules endothéliales, diminue la phosphorylation de VEGFR2 et l’activation à long terme des voies de signalisation PLC et Akt. Cette mutation perturbe également l’internalisation de VEGFR2 (Park, Shi et al. 2013). Ceci suggère donc que l’internalisation de VEGFR2 est nécessaire à l’activation à long terme des voies de signalisation intracellulaires. Les GTPase Rab sont connues pour réguler le trafic de la signalisation du récepteur VEGFR2 dans les cellules endothéliales (Jopling, Odell et al. 2009) et Rab5a en particulier oriente VEGFR2 vers les endosomes précoces après son internalisation. Lorsque cette protéine est invalidée, le trafic de VEGFR2 vers les endosomes précoces est bloqué et l’activation des voies de signalisation en aval est perturbée (Jopling, Odell et al. 2009; Park, Shi et al. 2013). On peut noter que TXNIP permet l’association de Rab5a avec VEGFR2, ce qui favorise une signalisation intracellulaire efficace (Park, Shi et al. 2013). L’internalisation du récepteur VEGFR2 semble donc essentielle à l’activation des cascades de signalisation sous-jacentes. Néanmoins, elle n’est pas indispensable à l’activation de certains partenaires de VEGFR2. En effet, les partenaires juxta-membranaires, comme C-Raf, sont activés normalement par VEGFR2 même en présence d’inhibiteur de l’endocytose. En revanche, l’utilisation de ces bloqueurs abroge

l’activation de ERK1/2. L’internalisation de VEGFR2 est donc nécessaire à l’activation de kinases localisées plus profondément dans le cytoplasme (Gourlaouen, Welti et al. 2013).

Le contrôle de l’internalisation de VEGFR2 joue donc un rôle clef dans la réponse cellulaire au VEGF. VEGFR2 est localisé à la membrane plasmique dans les cavéoles ou appelé raft lipidique qui sont des régions enrichies en Cavéoline-1, Rac1 et ARF6 (Ikeda, Ushio-Fukai et al. 2005). La GTPase ARF6 régule l’autophosphorylation de VEGFR2 et l’activation de la protéine Rac1 ainsi que l’association de VEGFR2 avec Cavéoline-1 (Ikeda, Ushio-Fukai et al. 2005). L’expression d’une forme dominant négative de cette GTPase bloque l’induction du signal VEGF. Les isoformes du VEGF liant la matrice extracellulaire sont capables de ralentir l’internalisation du récepteur VEGFR2, favorisant ainsi une activation plus longue et plus intense de ERK (Tan, Popel et al. 2013). Une étude récente a montré que Nrp-1 peut également influencer le trafic de VEGFR2 dans les cellules endothéliales et d’orienter VEGFR2 vers les voies de recyclage via Rab11 plutôt que vers les voies de dégradation (Ballmer-Hofer, Andersson et al. 2011). Cette régulation du recyclage de VEGFR2 par Nrp-1 requiert une protéine, la Synectine, interagissant avec la partie C-terminale de Nrp-1. Nrp-1, comme VEGFR2, est internalisé après fixation du VEGF et fait intervenir le même mécanisme d’internalisation via la voie Clathrine (Salikhova, Wang et al. 2008). La fixation du VEGF de façon simultanée sur Nrp-1 et VEGFR2 permet la création du complexe Nrp-1-VEGFR2. La formation de ce complexe est renforcée par l’interaction de Synectine avec le domaine PDZ de la Nrp-1 (Prahst, Heroult et al. 2008). Ce complexe VEGFR2-Nrp-1-Synectine interagit avec le moteur Myosine IV, qui facilite le trafic intracellulaire de VEGFR2 et l’activation des différentes voies de signalisation (Lanahan, Hermans et al. 2010). L’absence de Synectine chez les souris ralentit le trafic intracellulaire de VEGFR2, favorise sa déphosphorylation via la phosphatase PTP1b, et inhibe la signalisation sous-jacente (Lanahan, Hermans et al. 2010). De la même façon, la délétion de la queue cytoplasmique de Nrp-1 empêche l’interaction avec Synectine et ralentit le trafic intracellulaire de VEGFR2. Ces différentes études soulignent le rôle important de Nrp-1 dans les processus d’angiogenèse, notamment artérielle (Lanahan, Zhang et al. 2013).