Les régulations du cycle d’activation

La régulation de ces différents partenaires des Rho, décrite précédemment, est nécessaire pour coordonner leurs activités et transmettre le signal. Un exemple de transmission de signal, suite à l’activation de récepteurs aux facteurs de croissance ou d’intégrines qui conduisent au recrutement concomitant des GEFs et GTPases aux compartiments membranaires, est représenté sur la figure 11 (Symons and Settleman 2000).

Le changement de conformation lié à l’échange de nucléotide GDP/GTP est associé à un mécanisme de translocation intracellulaire de la protéine Rho. Ce mécanisme de translocation consiste en l’ancrage dans la membrane de la protéine Rho après qu’elle ait été libérée de la protéine RhoGDI qui la maintient dans le cytosol. Cependant l’activation des Rho par une GEF nécessite préalablement la libération de la protéine Rho du complexe avec les RhoGDIs ou est-ce l’activation des Rho par une GEF qui entraîne la dissociation du complexe Rho/RhoGDI? La question de la cinétique d’intervention des protéines régulatrices est du même ordre pour le retour de la protéine Rho au repos.

Figure 11 : Translocation et intervention des GEFs, GAPs et GDI dans la régulation du cycle des GTPases

Le recrutement membranaire des GEFs est contrôlé par des modifications activatrices (par exemple phosphorylation par des récepteurs activés) et/ou la liaison aux phospholipides. Le recrutement des GTPases est régulé par l’action des GDIs dont l’activité est elle-même contrôlée par des protéines du cytosquelette telles que les membres de la famille des ERM (ezrin-redixin-moesin). La transduction du signal par les protéines Rho activées implique probablement la translocation des effecteurs des protéines Rho aux compartiments membranaires. La fin de la transmission du signal est aussi contrôlée à de nombreux niveaux dont la dégradation ciblée des GEFs par le phénomène d’ubiquitination et la stimulation de l’hydrolyse du GTP par les GTPases.

a) Activation et adressage à la membrane

Des études suggèrent que des composés, protéines ou phospholipides, puissent agir comme des facteurs de déplacement, appelés GDFs pour « GDI displacement factors », dans les étapes de dissociation de la protéine Rho et du GDI, permettant son adressage membranaire et son activation (Bement, Miller et al. 2006). Il a été observé que les intégrines en modifiant l’affinité de Rac1 pour les domaines lipidiques « raft » favorisent le déplacement du groupement prényl (géranylgéranyl) de la protéine Rac de la poche hydrophobe du RhoGDI vers la couche phospholipidique de la membrane (Bustelo, Sauzeau et al. 2007). Libérée de la protéine RhoGDI, Rac1 peut alors être activée par une GEF sachant par exemple que cette dissociation est nécessaire pour l’activation de la protéine Rac par la GEF Tiam-1 (Dransart, Olofsson et al. 2005).

D’autre part, la translocation de la protéine Rho s’accompagne peut-être de la translocation d’effecteurs. Une étude propose que ROKα, un effecteur de RhoA, s’associe à RhoA, puis s’ancre dans la membrane grâce à la translocation de RhoA activé (Miyazaki, Komatsu et al. 2006).

Le changement de nucléotides, l’ancrage dans la membrane et l’association des partenaires sont probablement des évènements séparés et dépendants de chaque protéine Rho et dont la dynamique demande à être éclaircie.

b) Désactivation et dissociation de la membrane

De la même façon, la cinétique des phénomènes de l’hydrolyse du GTP en GDP et de la dissociation de la membrane est difficile à établir. Il a été mis en évidence par des études de FRET l’extraction de Cdc42 de la membrane par les RhoGDIs (Bishop and Hall 2000). Ces chercheurs montrent une première phase dans laquelle les GDIs s’associent rapidement à la GTPase associée à la membrane suivie par un lent transfert du groupement géranylgéranyl de la membrane aux GDIs. De plus des résultats montrent que les protéines RhoGDI auraient plus d’affinité pour les protéines liées au GDP et donc celles-ci les capteraient sous forme inactive.

D’autres études suggèrent que les GAPs ne sont pas nécessaires à la dissociation de la membrane des Rho GTPases, associées donc encore au GTP (Moissoglu, Slepchenko et al. 2006). De plus, il a été mis en évidence que les

RhoGDI peuvent extraire les protéines RhoA même liées au GTP, quand celles-ci ont été préalablement phosphorylées (Loirand, Guilluy et al. 2006). Le changement de nucléotides et le décrochage de la membrane sont donc probablement aussi 2 évènements séparés.

Ces changements de nucléotides et de localisations (cytosolique et ancrée dans un compartiment membranaire) des protéines Rho sont régulés par des partenaires différents, mais dont la coordination est primordiale. De plus, la co- localisation de la protéine Rho activée et de l’effecteur à activer est capitale pour stimuler une voie de signalisation spécifique.

VI.Les fonctions générales des protéines Rho

Les protéines Rho étaient à l’origine connues pour leur rôle essentiel dans le réarrangement du cytosquelette d’actine. Il est maintenant manifeste que les Rho GTPases sont impliquées dans de nombreux processus cellulaires, dépendants mais aussi indépendants de leur rôle sur la dynamique du cytosquelette d’actine (figure 12). Les voies de signalisation qui médient leurs fonctions biologiques sont complexes et caractérisées par de nombreuses inter- connexions. Par exemple, dans des fibroblastes 3T3, l’activation de Cdc42 induit l’activation séquentielle de Rac puis celle de Rho (Nobes and Hall 1995). Ras est aussi capable d’activer la voie des Rho GTPases et les voies de signalisation de Ras et de Rho communiquent dans de nombreuses fonctions cellulaires (Sahai, Olson et al. 2001).