La régulation de la Mitose

L'implication de ERK dans la mitose est largement controversé. La littérature renferme des résultats impliquant ERK dans la régulation mitotique qui semblent, à première vue, très probants, alors que d'autres travaux réfutent le rôle de ERK dans la régulation de la mitose. Le groupe de Rieder (2010) affirme que ERK n'est pas requis en mitose, mais plutôt en aval de la transition G2/M et que l'inhibition de ERK en G2 se répercute sur la mitose de façon indirecte, via l'inhibition de la transcription de gène requis pour la transition G2/M ou la mitose [237].

Bien que la mitose soit la plus courte des phases du cycle cellulaire, elle est la plus complexe. La machinerie macromoléculaire responsable de la ségrégation des chromosomes requiert plus de 800 protéines [238]. Le déroulement de la mitose nécessite la nucléation des microtubules à partir des centrosomes et l'attachement des centromères des chromosomes aux microtubules via les kinétochores ; cette étape est appelée prométaphase. Ensuite, un alignement adéquat des chromosomes sur la plaque équatoriale en métaphase et la ségrégation équitable des chromosomes en anaphase sont requis. Finalement, l'ingression du sillon de clivage, la reformation de l'enveloppe nucléaire et la décondensation des chromosomes en télophase mènent à l'étape ultime. La terminaison de la mitose s'accomplit avec l'abscission finale du pont intercellulaire, lors de la complétion de la cytocinèse (revue dans [239-242]). Toutes ces étapes étant régies par une pléthore de régulateurs et de nombreuses protéines associées aux checkpoints de régulation mitotique (Figure 1.6).

Figure 1.6 Schéma des phases de la mitose et de ces principaux régulateurs.

(Cheeseman et al, 2008. Nature.[242]).

1.7.2.3.1 L’implication de ERK1/2 dans la translocation nucléaire de la Cyclin B1

L'entrée en mitose requiert la formation du complexe Cyclin B/Cdc2. Celui-ci est activé par la phosphorylation de la thréonine 161 par CAK et la déphosphorylation de la thréonine 14 et la tyrosine 15 par CDC25. Certains groupes ont proposé que ERK participe directement à la translocation nucléaire de la Cyclin B1. Il a été démontré, dans des extraits d'oeufs de Xenopus, que ERK phosphoryle deux des quatre sites de phosphorylation de la séquence de rétention cytoplasmique (CRS) de la Cyclin B1, soit les serines 94 et 96. Un troisième site est phosphorylé par la kinase Plx et le quatrième l’est par une kinase inconnue. La phosphorylation de ces quatre sites est nécessaire pour une entrée rapide dans

le noyau de la Cyclin B1 et pour la progression de la mitose. Il a été montré que l'inhibition de ERK par le U0126 engendre la rétention du complexe Cyclin B/Cdc2 dans le cytoplasme, ce qui empêche l'activation de Cdc2 et retarde l'entrée en mitose [243].

1.7.2.3.2 La régulation de RSK par ERK1/2

La kinase RSK, une cible cytoplasmique de ERK, phosphoryle et inactive Myt1 [244], une kinase à double spécificité qui régule négativement le complexe Cyclin B1/Cdc2 en phosphorylant la thréonine 14 et la tyrosine 15 de Cdc2 [245]. L'inhibition de ERK diminue l'activité de RSK, ce qui a pour conséquence l'activation de Myt1. Myt1 activé inhibe alors Cdc2 par la phosphoylation de ces deux résidus, ce qui mène à un arrêt à la transition G2/M.

Plus récemment, il a été montré que RSK2 participe à la maintenance et l'intégrité du checkpoint d'assemblage du fuseau mitotique (SAC) dans des cellules de mammifères. Le «knockdown» de RSK2 empêche la localisation adéquate aux kinétochores de MAD1, MAD2 et CENP-E, qui sont des membres essentiels du SAC. Leur localisation erronée entraîne un blocage des cellules en mitose [246].

1.7.2.3.3 La localisation de MEK/ERK1/2 actifs sur la tubuline mitotique

Un autre argument, en faveur du rôle de ERK1/2 dans la mitose, est que deux équipes ont rapporté que ERK1/2 [247, 248] et MEK1/2 [247] phosphorylés se localisent sur les kinétochores et la tubuline des cellules en mitose. Toutefois, il a été démontré que l'anticorps de phospho-MEK1/2 reconnaît un site de phosphorylation de la nucléophosmine/B23, une protéine qui est phosphorylée par Cdc2 en mitose [249, 250]. La présence de phospho-MEK sur les kinétochores a donc été considérée comme un artéfact de l'anticorps. Par la suite, la localisation MEK et ERK actifs sur les kinétochores et les microtubules du fuseau mitotique a été confirmée dans des NIH 3T3 [251].

La localisation de ERK activé sur les microtubules pourrait s'expliquer par le fait que CENP-E, une protéine moteur des kinétochores, est phosphorylée par ERK sur deux sites qui sont connus pour réguler son interaction avec les microtubules. Il a aussi été montré que CENP-E s'associe préférentiellement à ERK activé in vivo durant la mitose. Il est donc possible que ERK joue un rôle dans l'organisation de l'interaction des microtubules avec les chromosomes, au cours de la mitose, via son interaction avec CENP-E [248], mais cela reste à confirmer.

En conclusion, ERK semble impliqué dans la transition G2/M. Toutefois, la cascade d'événements en aval de l'activation de ERK, lors de la transition G2/M, n'est pas encore élucidée. De plus, il faut interpréter la littérature avec beaucoup de réserves car la plupart de ces expériences ont été effectuées sur des cellules synchronisées, soit par des privations de sérum, blocage avec la thymidine ou par des agents agissant sur les microtubules. Ces techniques, bien que fréquemment utilisées, ne sont pas physiologiques. Outre le fait que les cellules ont tendance à se désynchroniser après un certain temps, il est difficile de mesurer l'activité exacte de ERK à un temps donné. Car lorsque les cellules sont soumises à diverses synchronisations et stress, il devient compliqué de dissocier les effets directs et indirects de l'inhibition de ERK. Par exemple, une synchronisation avec le nocodazole, un agent dépolymérisant des microtubules qui bloque les cellules en prométaphase et qui est abondamment utilisé pour synchroniser les cellules en mitose, induit l'activation de ERK1/2 [252]. Donc, en ce qui a trait à l'implication de ERK dans la régulation de la mitose, à défaut d'expériences réellement convaincantes, il est difficile de prendre parti pour le moment.