Régulation transcriptionnelle du VEGF

L’induction de VEGF est au croisement d’un grand nombre de voies de signalisation en lien avec l’hypoxie, mais aussi des facteurs de croissance comme l’EGF (epidermal growth factor), TGF-α ou β (transforming growth factor), IGF-1, FGF (fibroblast growth factor) ou PDGF (platelet-deriverd growth factor) ainsi que des cytokines pro-inflammatoires telles que l’IL-6 ou l’IL-1. Malgré la particularité du promoteur de VEGF qui ne possède aucune séquence TATA box, il présente un grand nombre de sites pour différents facteurs de transcription régulés par divers signaux (Figure 23). Le rôle de HIF-1 (Hypoxia Inductible Factor), Sp1 et du complexe AP (activator protein complex) a été clairement démontré dans la régulation transcriptionnelle du VEGF (Josko, J., et al. - 2004, Pages, G., et al. - 2005).

B.1.1.1 Facteur induit par l’hypoxie : HIF-1

Le facteur HIF-1, le plus connu actuellement dans la régulation du VEGF, a été découvert par Georges Semenza en 1992 (Semenza, G. L., et al. - 1992). HIF-1 est aussi impliqué dans la

Figure 23: Promoteur du VEGF.

régulation des gènes du métabolisme du glucose, de l’érythropoïèse, du transport du fer ou encore dans la prolifération cellulaire.

Il est composé de 2 sous-unités : l’une, HIF-1α a une expression inductible : et l’autre, HIF-1β constitutive. La régulation de HIF-1 se fait essentiellement par la sous-unité α. En effet, en normoxie la sous-unité α est hydroxylée par des PHD (prolyl-hydroxylases). La protéine pVHL (von Hippel Lindau protein) est alors fixée à la sous-unité α et reconnue par la ligase E3-ubiquine qui agit sur la partie C terminale, entrainant une dégradation rapide de HIF-α par le protéasome (Huang,

L. E., et al. - 1998). Par ailleurs, pVHL forme un complexe ternaire avec le co-répresseur FIH-1

(factor inhibiting HIF-1) inhibant l’activité transcriptionnelle de HIF-1 (Mahon, P. C., et al. - 2001). En hypoxie, HIF-α n’est plus hydroxylé et se dimérise avec HIF-1β dans le cytosol. L’héterodimère est ensuite transloqué dans le noyau où il interagit avec des co-activateurs comme CBP/P300, se fixe à la séquence HRE présente notamment en 5’ du promoteur de VEGF-A et en induit la transcription (Pages, G., et al. - 2005, Semenza, G. - 2002) (Figure 24). L’expression de la protéine HIF-1α est augmentée par des facteurs comme l’IGF-1, l’EGF ou l’IL-1β. La fixation de ces ligands sur leurs récepteurs tyrosine kinase induit un grand nombre de voies de signalisation dont PI3K (phosphatidylinositol-3 kinase) MAPkinase ou Akt. Ces signaux induisent la phosphorylation de HIF-1α par les ERKs (Extracellular signal-regulated kinases) et la voie P38 MAPkinases. L’activation du facteur de transcription est ainsi complète (Richard, D. E., et al. -

B.1.1.2 Sp1

Un deuxième facteur bien connu dans la régulation transcriptionnelle de VEGF est Sp-1, facteur de transcription cloné en 1987 par Robert Tjian. Sp1 fait partie d’une famille multigénique comprenant aussi Sp2, Sp3, Sp4, the « Krüppel-like factor » (XKLFs) et « TGF-β Inducible Early Gene » (TIEGs). Sp1 régule un grand nombre de gènes dont le VEGF, par des interactions protéines/protéines ou par des modifications post-traductionnelles (Kadonaga, J. T., et al. - 1987,

Suske, G. - 1999).

Une des protéines interagissant avec Sp1 est la E3 ligase pVHL, un suppresseur tumoral, qui inhibe son activité et donc la transcription du VEGF (Mukhopadhyay, D., et al. - 1997). A l’inverse, p53 peut, de la même façon, se fixer sur Sp1 et déjouer la liaison du pVHL, donc lever l’inhibition de la transcription (Zhang, L., et al. - 2000). Un autre mode intéressant de régulation

Figure 24: Régulation de l’activité de HIF-1.

par interactions protéiques est le complexe Sp1/Sp3. En effet Sp3 possède plusieurs isoformes qui agissent soit en répresseurs soit en activateurs de la transcription. En formant un complexe avec Sp1 il agit comme un répresseur. Il a été montré qu’en hypoxie la quantité de Sp3 diminue, permettant à Sp1 d’activer la transcription de VEGF (Discher, D. J., et al. - 1998).

Dans la régulation positive ou négative de la transcription, on retrouve une modification post- traductionnelle indispensable : la phosphorylation de Sp1 au niveau des résidus sérine et thréonine. Cette phosphorylation est induite par ERK, suite à son activation par les facteurs de croissance tels que l’EGF ou le TGF-β (Milanini-Mongiat, J., et al. - 2002).

D’autre part, Sp1 pourrait être activé par des cytokines inflammatoires telles que l’IL-1β, l’interféron ou le TNF-α via les MAP kinases (Pages, G., et al. - 2005).

B.1.1.3 Facteur de transcription AP1

L’ « activator protein 1 » ou AP-1 constitue une variété de dimères composés de protéines appartenant aux familles FOS, JUN, ATF (Activating Transcription Factor) et JDP (Jun Dimerization Protein).

Les protéines JUN peuvent à la fois s’homo- ou s’hétérodimériser, à l’inverse des protéines FOS qui s’hétérodimérisent seulement. AP-1 est impliqué dans un grand nombre de processus biologiques incluant la différentiation cellulaire, la prolifération, l’apoptose et les transformations oncogéniques.

L’activité du complexe AP-1 est régulée par des cytokines, des facteurs de croissance et des signaux de stress. Lorsque ces différents facteurs se lient à leurs récepteurs ils induisent l’activation des JNKs (Jun N-terminal kinase), membres de la famille des MAPK. JNK, une fois transloqué dans le noyau, phosphoryle les protéines JUN au niveau des sérines présentes dans le domaine N terminal de transactivation. Les candidats pour la phosphorylation de FOS ne sont pas encore bien identifiés. Une fois activé et dimérisé le complexe AP-1 se fixe à l’ADN au niveau des séquences TRE (TPA-responsive elements) (Hess, J., et al. - 2004, Jochum, W., et al. -

2001).

On trouve un deuxième complexe activator protein ou AP-2. Ce complexe induit l’expression de VEGF, suite à une activation via le TGF-α, HGF et EGF. Il faut noter que malgré son rôle d’activateur de la transcription de VEGF, AP-2 inhibe aussi son expression par une compétition avec Sp3 pour la liaison à son site de fixation (Pages, G., et al. - 2005).

B.1.1.4 Autres facteurs de transcription

Le promoteur de VEGF est aussi régulé par les hormones femelles. En effet les récepteurs aux œstrogènes (ER α, β) peuvent se lier sur l’ADN au niveau des séquences ERE (estrogene response element), mais l’induction de VEGF est différente d’un type cellulaire à un autre. De plus, il a été montré qu’ER α est capable de se lier avec Sp1 ou Sp3, permettant aux œstrogènes de réguler VEGF sans liaison à l’ADN. La progestérone possède aussi un rôle dans la transcription du VEGF à travers les PRA,B (progesterone receptor A ou B) qui se fixent au niveau des sites PRE (progesterone receptor element), au nombre de 3 sur le promoteur du VEGF.

Il a aussi été identifié sur le promoteur de VEGF un site de fixation pour STAT3 (Signal Transducers and Activators of Transcription). Ce dernier fait partie de la famille des facteurs de transcription cytoplasmiques STAT, transloqué dans le noyau sous l’effet de cytokines, facteurs de croissance ou hormones (Pages, G., et al. - 2005).

B.1.2 La protéine VEGF