La régulation par la présence de plusieurs isoformes et formes

Bien que MEK1 et MEK2, ainsi que ERK1 et ERK2, soient identiques à 80% et 85% respectivement [39, 182], des analyses biochimiques et génétiques ont suggéré des différences possibles dans la régulation des différents isoformes. Outre la présence de plus d'un isoforme, il existe des formes alternativement épissées de ces protéines, qui pourraient également multiplier le nombre de cibles possibles et, donc, de processus cellulaires régulés par la cascade de ERK1/2.

1.6.6.1 La spécificité des substrats de chacune des isoformes

Tel que décrit précédemment, les modèles de souris transgéniques ont mis en relief des différences fonctionnelles possibles entre MEK1 et MEK2 et entre ERK1 et ERK2. Bien que le modèle de souris Mek2-/- n'ait démontré aucun phénotype, il a été observé que MEK2 est spécifiquement activé par la lactosylcéramide dans des cellules humaines de muscle lisse de l'aorte [183] ou par l'estradiol dans un modèle de cortex cérébral de souris [184].

Pareillement, seul l'isoforme de MEK1 est activé dans les macrophages en réponse au TNFα [185]. De même, la bombésine active exclusivement MEK1 dans des cellules Swiss 3T3 [186] et s'est avérée inefficace dans l'activation de ERK1/2 dans les MEFs

Mek1-/- _{[116]. Plus encore, seulement MEK1 peut former un complexe de signalisation}

avec RAS et RAF-1 dans des cellules Swiss 3T3 stimulées, suggérant que la voie de signalisation de RAF-1 active les MAP kinases préférentiellement via MEK1 [187]. Une étude a aussi rapporté que la signalisation endosomale médiée par le complexe p14-MP1- MEK1 joue une fonction spécifique et essentielle in vivo dans la prolifération et la régulation du trafic des endosomes. Cette signalisation est essentielle pour l'embryogenèse précoce et pour la maintenance de l'homéostasie des tissus [188].

Plus récemment, il a été montré que ERK1 est un régulateur négatif de l'érythropoïèse de la rate via le contrôle de la protéine morphogénétique des os 4 (BPM4) [189]. Les travaux de Frémin et al. (2007) [190], menés sur des hépatocytes ERK1-/- , ont démontré que l'inhibition de ERK2 par RNAi ou par le U0126 inhibe la progression du cycle cellulaire en fin de phase G1/S, alors que l'inhibition de ERK1 n'a pas d'effet sur la prolifération cellulaire, indiquant que ERK1 ne peut pas compenser pour la perte de ERK2. Des analyses subséquentes ont confirmé que ERK2 joue un rôle crucial dans l'entrée en phase S et ces analyses ont aussi mis en relief un nouveau rôle pour ERK1 dans la

régulation négative de la survie des hépatocytes. L'inhibition soutenue de ERK1 (mais pas de ERK2) a été associée à une augmentation de la survie cellulaire des hépatocytes [191].

Il est a noter que toutes ces observations suggérant un rôle spécifique d'une isoforme sont sujet à des interprétations différentes et ne prouvent pas un rôle spécifique de ERK1 ou ERK2. Par exemple, il a été rapporté que l'ablation de ERK1 dans des fibroblastes par RNAi augmente la signalisation de ERK2 et mène à une augmentation de la prolifération [192]. Il a aussi été montré que la surexpression de ERK1 dans des NIH 3T3 inhibe l'augmentation de prolifération induite par Ras oncogénique. Également, il a été observé que le knockdown de ERK2 inhibe complètement la prolifération cellulaire. Ces résultats ont alors menés à un modèle hypothétique dans lequel ERK1 agit à titre de régulateur négatif de la prolifération en antagonisant la signalisation de ERK2 [192, 193]. Toutefois, une étude récente, menée dans notre laboratoire, a démontré à l'aide d'une approche génétique robuste, que ERK1 et ERK2 sont redondants et que les deux kinases agissent à titre de régulateurs positifs de la prolifération cellulaire [102].

1.6.6.2 Les formes alternativement épissées

En plus des isoformes de 44 kD et 42 kD de ERK1 et ERK2, une forme alternativement épissée de 46 kD, nommé ERK1b, a été répertoriée chez les rongeurs par le groupe du Dr Seger (2001) [194]. ERK1c (42 kD), qui serait l'équivalent de ERK1b, se retrouve chez le singe et l'humain, a par la suite été identifié. Le niveau d'expression de ERK1c est d'environ 10% celui de ERK1. ERK1c est exprimé dans une grande variété de tissus et cellules. Son activation est médiée par MEK1/2 et son inactivation par les phosphatases, se fait plus lentement que pour ERK1. La surexpression de ERK1c a été associée à une augmentation de la fragmentation du Golgi dans des cellules de forte densité [195].

Plus récemment, il a été suggéré que l'activation de ERK1c soit principalement médiée par l'isoforme MEK1b, qui avait jusqu'à maintenant été considérée comme étant

une kinase inactive. Tel qu’observé pour ERK1c, l'expression et l'activation de MEK1c sont élevées durant la mitose et sont associées à l'augmentation de la fragmentation du Golgi. Shaul et al. (2009) [196] ont alors proposé que la cascade de ERK se divise en deux parties, soit la voie classique de MEK/ERK1/2 et la voie des variants alternativement épissés MEK1b/ERK1c. Selon eux, ces deux voies réguleraient des processus distincts et augmenteraient ainsi la spécificité de la cascade MEK/ERK1/2 [196].

Ceci demeure toutefois à confirmer. D'une part parce que les souris knockout de ERK1-/- sont viables et, d’autre part, parce que les MEFs ERK1-/- prolifèrent de façon similaire aux MEFs de type sauvage et ne s'accumulent pas en G2/M [102]. La fragmentation du Golgi est une étape impérative de la mitose, car elle permet la séparation équitable des composés cellulaires dans les deux cellules filles. Il a même été proposé qu'un «checkpoint Golgi-mitose» devrait être satisfait afin d'initier la complétion de la mitose (revue dans [197]). Étant donné le rôle critique de la fragmentation du Golgi dans la mitose, il apparaît impossible que ERK1c, à lui seul, soit responsable de sa fragmentation. De plus, il a été démontré, à l'aide de différents mutants de ERK2, que la phosphorylation de ERK2 est requise pour la fragmentation du Golgi via un mécanisme indépendant de son l'activité kinase [198]. Donc, pour le moment, des rôles spécifiques de ces formes alternativement épissés demeurent à caractériser.