Un évènement clé de la transduction du signal par le système IGF-I est la phosphorylation de résidus tyrosines, que ce soit au niveau du IGF-RI ou de ses adaptateurs. La modification de ces résidus tyrosines peut être régulée par des protéines à activité tyrosine phosphatases qui peuvent déphosphoryler ces résidus tyrosine. Parmi ces phosphatases on peut citer SHP1 et SHP2. Ces tyrosines phosphatases possèdent deux domaines SH2 qui leur permettent d’interagir avec les récepteurs à activité tyrosine kinase (Matthews et al., 1992; Shen et al., 1991). Toutefois SHP1 et SHP2 ont des rôles opposés, SHP1 diminue la signalisation tyrosine kinase de ces cibles tandis que SHP2 l’augmente (Julie A. Frearson, 1997). Il a été démontré que SHP1 était capable d’interagir avec le récepteur à l’EGF et d’inhiber son activité tyrosine kinase (Tomic et al., 1995) en revanche aucune interaction avec le IGF-RI n’a été démontrée.
L’impact de l’activité tyrosine phosphatase sur le système IGF-I a été mis en évidence par l’effet anti facteur de croissance du Tamoxifène. En effet, dans les cellules MCF-7, l’administration de Tamoxifène bloque l’effet prolifératif induit par l’IGF-I (Vignon et al., 1987). Le blocage de cet effet prolifératif est du à l’augmentation d’expression d’une phosphatase : PTPL1 qui provoque une baisse de la phosphorylation d’IRS1 et d’AKT et induit une plus forte sensibilité à l’apoptose (Bompard et al., 2002).
b/ Dialogue entre oestradiol et IGF-I
Il est connu depuis un certain temps que l’oestradiol a des effets rapides dans une cellule qui ne peuvent s’expliquer par un effet transcriptionnel sur les gènes cibles du RE. Il a été montré que le REα lié à l’oestradiol est capable d’activer plusieurs voies de signalisation cytoplasmiques, notamment il active ERK 1 et 2. Plusieurs équipes ont montré que le complexe E2/RE est capable de lier c-src dans les cellules MCF-7. C-src activé phosphoryle Shc qui peut s’associer au complexe Grb2/SOS et ainsi en aval les protéines Raf1, Ras et
ERKs seront activées (Castoria et al., 1999; Migliaccio et al., 1996). Il a ensuite été découvert que le RE lié à l’E2 est capable d’interagir avec le IGF-RI et d’induire sa phosphorylation. Cela se traduit ensuite par une phosphorylation des kinases ERK1 et 2 (Kahlert et al., 2000).
Le RE lié à l’E2 peut interagir avec la sous unité régulatrice p85α de la PI3 kinase et cela entraîne une activation de la voie AKT (Simoncini et al., 2000). Cette activation de la voie AKT se fait grâce a la formation d’un complexe ternaire entre E2/REα, p85α et c-src (Castoria et al., 2001).
Le traitement par E2 active aussi la voie IGF-I en stimulant l’expression de nombreux maillons de cette chaîne de transmission du signal. On peut citer entre autre les gènes codant IGF-RI, IRS-1, certaines IGFBPs, comme étant des cibles régulées positivement par l’oestradiol (Huynh et al., 1996; Lee et al., 1999; Molloy et al., 2000; Perks and Holly, 2000)
c/ Connexions entre la voie IGF-I et d’autres voies de transduction de signal Le IGF-RI n’est pas le seul récepteur à activité tyrosine kinase à pouvoir activer des voies de signalisations telles que Ras ou celle de la PI3K. Le facteur de croissance EGF par exemple a un modus operandi proche de celui de l’IGF-I ; il peut lier un récepteur transmembranaire à activité tyrosine kinase et activer des voies de transduction du signal de la même manière que l’IGF-I. Il a été montré que ces voies pouvaient rentrer en compétition ; par exemple la surexpression de ErB2 (le récepteur transmembranaire de l’EGF) inhibe la signalisation Shc-MAPK induite par l’IGF-I (Lu et al., 2004). Cette interconnexion entre IGF- I et EGF peut aussi être la cause de résistances à certaines thérapies anti cancéreuses. La stimulation de cellules MCF-7 surexprimant ErB2 (l’un des récepteurs membranaires de l’EGF) par de l’IGF-I atténue l’effet de l’Herceptin (un anticorps dirigé contre le récepteur ErB2 et qui bloque son activité). D’autres travaux ont montré que le traitement par l’Erlotinib (un autre inhibiteur de Erb2 qui se fixe au niveau de son site de liaison à l’ATP dans sa région
cytoplasmique) induit une hétérodimérisation des récepteurs à l’IGF et à l’EGF. Cette hétérodimérisation entraîne en aval l’induction du gène codant la survivine, un puissant anti apoptotique, qui contrecarre ainsi l’effet de l’Erlotinib (Morgillo et al., 2006).
Ainsi la transmission des signaux mitogènes et anti apoptotiques induit par l’IGF-I fait intervenir un grand nombre de protéines ayant différents rôles : récepteurs membranaires ou transmembranaires, adaptateurs, kinases…Ce système de transduction du signal est finement régulé, d’une part grâce à l’existence de tyrosine phosphatases qui permettent un équilibre entre phosphorylation et déphosphorylation des résidus tyrosine et d’autre part, par l’existence d’autres facteurs de croissance ou stimuli mitogènes partageant les mêmes voies de transduction du signal.
E/ Le complexe AP1
1/Présentation générale du complexe a/ La famille des protéines AP1
Le facteur de transcription AP1 (Activator Protein 1) est un complexe dimérique qui comprend les membres des familles de protéines JUN (c-Jun, JunB et JunD), FOS (c-Fos, FosB, Fra1 et Fra2), ATF (pour Activating Transcription Factor ; ATF2, LRF1/ATF3, B- ATF, JDP1 et JDP2) et MAF (pour Musculo Aponeurotic Fibrosarcoma ; c-Maf, MafB, MafA, MafG/F/K et Nrl). Le complexe AP1 peut ainsi former toute une combinatoire d’homodimères et d’hétérodimères à partir de l’ensemble de ces protéines. Cet ensemble de combinaison permet de définir le gène qui sera régulé par le complexe AP1 (Chinenov and Kerppola, 2001; Vogt, 2002). Les protéines AP1 appartiennent a la catégorie des protéines a doigt de zinc car elles dimérisent grâce à un domaine en doigt de zinc et elles contiennent un domaine basique pour l’interaction avec l’ADN (Glover and Harrison, 1995). Chez les
Manipulation génétique
génération de souris Knockout pour
génération de souris Knock-in
promoteur - transgene
phénotype organes et type cellulaires touchés
c-Jun Léthalité embryonnaire au stade E12.5 Foie, coeur, hépatocytes, crête neurale JunB Léthalité embryonnaire au stade E10 Tissus extra-embryonnique, placenta
JunD Stérilité masculine Testicule, spermatides
c-Fos Ostéoporose Os, ostéoclastes
FosB Défaut de développement Cerveau, hypothalamus
Fra1 Léthalité embryonnaire au stade E9.5 Tissus extra-embryonnique, placenta
Fra2 Léthal à la naissance Os, coeur, intestins
Sauve de la léthalité embryonnaire de souris KO pour c-Jun, jusqu'à la naissance
JunB à la place de c-Jun Structure antérieure de l'oeil
coeur Sauve de la léthalité embryonnaire de
souris KO pour c-Jun, jusqu'à la naissance
JunD à la place de c-Jun Structure antérieure de l'oeil
coeur Annule l'ostéoporose induite
par le KO de c-Fos
Fra1 à la place de c-Fos Aucun
Aucun UbC-JunB Aucun Aucun H2Kb-c-Jun Aucun Facilite la maturation de lymphocytes T-helper2
CD4-JunB Thymus, thymocytes CD4
UbC-JunD Réduction du nombre de Lymphocytes, colon
cellules Tet B périphériques Ostéosarcomes
H2Kb-c-Fos Os, ostéoblastes
Aucun
H2Kb-FosB Aucun
H2Kb-Fra1 Ostéosclérose Os, ostéoblastes
NSE-∆FosB Ostéosclérose Os, ostéoblastes
CMV-Fra2 Malformations oculaires Structure antérieure de l'oeil
H2Kb-Fra2 Formation de tumeurs Pancréas, thymus, poumon
Tcrb-∆FosB Défaut de différenciation
des lymphocytes T
Thymus et thymocites immatures
Table 5 : Phénotypes associées à la sur ou sous expression des différentes sous unités du
complexe AP1 chez la souris
mammifères les composants majoritaires du complexe AP1 sont les protéines des familles JUN et FOS. La famille des protéines JUN est capable de former des homodimères avec les membres de sa propre famille ou des hétérodimères avec la famille FOS tandis que la famille FOS est seulement capable de former des hétérodimères avec la famille JUN (Chinenov and Kerppola, 2001; Vogt, 2002). Ces dimères (JUN-JUN ou JUN-FOS) sont capable de lier une séquence d’ADN spécifique appelée élément de réponse au TPA (12-O-tétradécanoylphorbol- 13-acétate) dont la séquence est 5’-TGA(G/C)TCA-3’.
b/ Rôle du complexe AP1 dans le développement du cancer.
Les protéines JUN et FOS ont été originellement découvertes sous leur forme virale comme étant de puissants oncogènes dans l’ostéosarcome de Finkel-Biskis-Jinkins (pour v- Fos) et dans le virus du sarcome aviaire (pour v-Jun) (Vogt, 2002). De plus la suractivation des homologues cellulaires de v-Jun et v-Fos, soit par surexpression ou en utilisant une forme constitutivement active de Ras, à un effet positif sur la prolifération cellulaire. Ensuite d’autres membres de la famille JUN (JunB et JunD) et de la famille FOS (FosB, Fra1 et Fra2) ont été identifiés comme faisant partie du complexe AP1. La fonction de chacune de ces protéines a été étudiée en utilisant des souris génétiquement modifiées (Angel and Karin, 1991)(cf. table 5). Un certain nombre de sous unités du complexe AP1 comme c-Jun, c-Fos ou FosB peuvent transformer efficacement la majorité des types cellulaires et chacune de ces protéines contient des domaines de transactivation de la transcription (Jochum et al., 2001). C-Fos, quand il est largement exprimé chez la souris induit la formation d’ostéosarcomes par la transformation des chondroblastes et des ostéoblastes qui sont donc deux cibles de c-Fos dans la tumorigenèse (Grigoriadis et al., 1993; Wang et al., 1991). C-Jun à une importance plus grande dans les tumeurs de la peau et du foie car l’utilisation d’un dominant négatif de c- Jun (TAM67) dans des kératinocytes ou l’inactivation de c-Jun dans le foie retarde le
développement de tumeurs de la peau ou du foie chimio-induites (Eferl et al., 2003; Young et al., 1999). En revanche les sous unité du complexe AP1 qui n’ont pas de domaine de transactivation de la transcription fonctionnel, ont de faibles activités transformantes (dans le cas de Fra1 ou Fra2 (Bergers et al., 1995; Foletta et al., 1994)) ou aucune activité transformante (cas de JunB et JunD (Vandel et al., 1995)).
c/ Antagonisme entre les différents composants du complexe AP1
Contrairement à c-Jun ou c-Fos, qui possèdent un fort potentiel oncogène, certaines des sous unités du complexe AP1 qui n’ont pas de domaine de transactivation de la transcription peuvent avoir des propriétés de suppresseur de tumeurs (Deng and Karin, 1993). Par exemple JunB et JunD, au contraire de c-Jun, peuvent avoir des propriétés anti- oncogènes. L’antagonisme du complexe c-Jun/JunB sur la transformation oncogénique à été décrit pour la première fois dans des fibroblastes de rongeur in vitro (Chiu et al., 1989). De plus l’activité anti-oncogène de JunB a été plus récemment confirmée in vivo par l’utilisation de souris déficientes en JunB. Ces souris souffrent d’une maladie proche d’une leucémie myéloïde humaine chronique, de plus la réexpression ectopique de JunB dans ces souris permet d’inverser ce phénotype hyperprolifératif des cellules myéloïdes (Passegue et al., 2001). L’inactivation conditionnelle de JunB dans des cellules épithéliales de souris JunB +/- provoque aussi la formation spontanée de papillomes, ce qui suggère que JunB a une activité de suppresseur de tumeur dans un nombre important de tissus (Zenz et al., 2003).
En revanche l’activité anti-oncogène de JunD est beaucoup plus floue. Des études ont montré que JunD est un régulateur négatif de la prolifération (Pfarr et al., 1994). Toutefois les souris qui n’expriment pas JunD ne développent pas de tumeurs spontanées (Thepot et al., 2000). De plus l’interaction directe de JunD avec le suppresseur de tumeur Menin semble impliqué dans la suppression de la croissance néoplastique de certaines tumeurs. L’inhibition
de l’activité de JunD par un suppresseur de tumeur suggère que JunD puisse aussi fonctionner comme une oncoprotéine (Agarwal et al., 1999).
Ainsi le comportement du complexe AP1 en tant qu’oncogène ou non dépend de sa composition et des antagonismes qui existent entre ses différentes sous-unités. Mais le comportement du complexe AP1 n’est pas seulement dicté par sa composition en protéines JUN ou FOS, son activité dépend aussi grandement du contexte cellulaire, du type et du grade de la tumeur considérée et de son fond génétique. Par exemple la délétion de c-Fos dans des souris invalidées pour le gène Trp53 (p53 murine) entraîne la formation de rhabdomyosarcomes (tumeur dérivée de cellules musculaires primitives) qui ont une très forte pénétrance (Fleischmann et al., 2003). Ce type de tumeur est rarement observé chez des souris Trp53 -/-, ce qui indique que même un puissant oncogène tel que c-Fos peut dans certains cas se comporter comme un anti-oncogène.
2/ Les fonctions spécifiques du complexe AP1