Comme toutes les voies de signalisation, la voie des Smad est finement régulée à différents niveaux. Tout d’abord, un point de régulation se trouve au niveau des récepteurs membranaires. La Smad initiatrice Smad7 interfère avec le recrutement des R-Smad au niveau du récepteur activé (202). Cette action est potentialisée en présence de la protéine adaptatrice STRAP-1 (203). Le niveau d’expression des récepteurs à la surface des cellules est régulé par ubiquitination. Avec la protéine Smurf, Smad7 entraine l’ubiquitination puis la dégradation par le protéasome du récepteur de type I (202, 204). Plus récemment la protéine à activité ubiquitine ligase « Transcription Intermediary Factor 1 gamma » (TIF-1γ, aussi appelé TRIM33) a été décrite pour favoriser la dégradation du récepteur de type I dans le système hématopoïétique (205).
La protéine Smad4 est aussi un facteur clé dans la régulation de la voie des Smad. La délétion de Smad4 interfère avec la signalisation du TGF-β dépendante de Smad3 (206). Des souris où l’expression de Smad4 est supprimée dans les cellules épithéliales rénales sont protégées de la fibrose rénale induite expérimentalement. Smad4 semble effectuer un cycle entre le cytoplasme et le noyau de façon indépendante de celle des autres Smad (207). A l’état basal, Smad4 entre dans le noyau et est exporté directement vers le cytoplasme via la protéine CRM1 (208). Si la majorité des protéines de la voie des Smad sont régulées par phosphorylation, la régulation de Smad4 se fait par ubiquitination (209). Il a été montré que le statut d’uquitination du résidu lysine 519 de la protéine Smad4 contrôle sa localisation (Figure 16) (200, 210).
Figure 16. Régulation de la localisation subcellulaire de Smad4. L’activation des récepteurs du TGF-β entraine la phosphorylation des R-Smad qui se lient à Smad4 en hétérotrimère. Le complexe se transloque dans le noyau où TIF-1γ ubiquitine Smad4 favorisant son export du noyau. Dans le cytoplasme, Smad4-Ub est désubiquitinylé par FAM/USP9x libérant ainsi une forme « libre » de Smad4. Cette étape permet le recyclage de Smad4 pour reformer un complexe R-Smad/Smad4 (d’après Dupont et al., 2009 & Wrana, 2009 (200, 210)).
44 Très récemment, notre équipe a montré que la localisation de Smad4 a un rôle clé dans la sensibilité à la stimulation par le TGF-β (211). Nous avons montré que la protéine de choc thermique αB-crystallin protège Smad4 de l’ubiquitination par TIF-1γ. Des souris déficientes pour l’expression d’αB-crystallin, où l’ubiquitination de Smad4 n’est donc plus contrôlée, ont une voie du TGF-β altérée et sont protégées de l’induction de fibrose pulmonaire.
Enfin, un dernier point de régulation se fait sur les formes phosphorylées des R-Smad. Dans le noyau, les formes phosphorylées de Smad3 et Smad2 sont ubiquitinylées par Roc1 et Smurf2, respectivement, pour être dirigées vers une voie de dégradation protéasomale (212, 213).
II.5. Le myofibroblaste
II.5.1. Présentation
Le myofibroblaste est la cellule clé du processus de cicatrisation qu’il soit physiologique ou pathologique (214). Deux principaux rôles sont attribués à ces cellules : le remodelage de la matrice extracellulaire et la contraction du tissu durant la régénération. Ils sont caractérisés par l’expression de la protéine α-smooth muscle actin (α-SMA) qui est le marqueur le plus utilisé pour leur mise en évidence (215). Comme évoqué précédemment, la lésion d’un épithélium va entrainer des changements dans le tissu. Avec le recrutement de cellules inflammatoires sur le site de la lésion, le milieu extracellulaire va contenir de nombreux facteurs impliqués dans les différents mécanismes de la cicatrisation. La matrice extracellulaire change alors en architecture mais aussi en composition impliquant largement les myofibroblastes. Ils sont responsables de la synthèse de protéases de la matrice (ou « matrix metalloproteinases » -MMP-) mais aussi de la production d’une nouvelle matrice riche en collagène (216). Durant le processus de cicatrisation physiologique, les myofibroblastes sont éliminés par apoptose (29). Dans certains cas de lésions répétées ou lorsque la lésion ne peut pas être réparée complètement, les myofibroblastes continuent de proliférer. Cette persistance des myofibroblastes serait à l’origine du déséquilibre entre destruction de la matrice existante et production d’une matrice cicatricielle intermédiaire entrainant la progression d’un mécanisme physiologique vers un processus chronique et pathologique comme la fibrose. Dans la FPI, les myofibroblastes sont regroupés dans les poumons fibreux en structures particulières appelées « fibroblastic foci » ou foyers fibroblastiques (217) (Figure 17). La présence et le nombre des foyers fibroblastiques
45 ont été corrélés avec la perte des fonctions respiratoires et une baisse de la survie des patients (218).
Figure 17. Les foyers fibroblastiques. Observation de coupe de poumon de patients atteint de FPI. Le foyer fibroblastique correspond à un dépôt de collagène immature (bleu-vert) avec autour un dépôt hétérogène de collagène mature (jaune) (d’après Cool et al. 2006 (217)).
II.5.2. Origine
Comme abordé plus haut, les rôles et la localisation des myofibroblastes sont bien décrits. Cependant, l’origine de ces cellules clé du processus fibrosant reste discutée (219). Trois hypothèses ont été avancées et la contribution et l’importance de chacune est encore largement débattues dans la FPI. Le point commun de toutes ces hypothèses est le rôle central du TGF-β dans l’activation des cellules et l’acquisition d’un phénotype agressif de myofibroblaste. Chacune de ces hypothèses est centrée sur un type cellulaire différent comme progéniteurs de myofibroblastes : les fibroblastes pulmonaires résidents, les cellules mésenchymateuses issues de la moelle osseuse appelées fibrocytes ou la transformation de cellules structurales pulmonaires comme les cellules pulmonaires de type épithéliale (220, 221) (Figure 18).
Figure 18. Les compartiments cellulaires impliqués dans la population de myofibroblastes. Différents types cellulaires peuvent contribuer à la population de myofibroblastes dans la FPI via un processus d’EMT. De gauche à droite : les cellules épithéliales alvéolaires, cellules endothéliales, fibrocytes, fibroblastes résidents, péricytes et cellules mésothéliales pleurales (d’après Fernandez & Eickelberg, 2012 (221)).
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