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Ce rôle de régulation des ROS par la protéine ATM semble très important. En effet, il est essentiel pour permettre une réparation des cassures double-brin correcte dans les lymphocytes (Ito et al. 2007) aussi bien que pour le renouvellement des cellules souches hématopoïétiques (Ito et al. 2004).
Comment ATM peut réguler ce stress oxydatif ?
Le mécanisme n’est pas encore élucidé. Cependant plusieurs hypothèses sont possibles. La première hypothèse est qu’ATM pourrait permettre une augmentation de l’expression ou de l’activité des angents antioxydants. La dérégulation de l’activité de certains agents antioxydants dans les cellules déficientes pour ATM pourrait conforter cette hypothèse (Reichenbach et al. 1999; Kamsler et al. 2001). Une autre hypothèse proposée par l’équipe de Barzilai est que la présence continue de dommages de l’ADN non réparés dans les cellules déficientes en ATM pourrait activer des protéines de réponses aux dommages dépendantes de NAD comme la protéine PARP par exemple (Stern et al. 2002). Cette protéine, une fois activée, va réduire le pool cellulaire de NAD+ et cette dépletion en NAD+ va augmenter le stress cellulaire puisque NADH est un antioxydant.
ATM joue donc un rôle important dans la régulation du potentiel redox cellulaire (pour revue, voir (Barzilai et al. 2002)).
(e) Dans les télomères
L’absence d’ATM révèle également un raccourcissement des télomères (Metcalfe et al. 1996), une accélération de la perte des télomères et une augmentation de la fusion télomèrique dans des cellules issues de souris déficientes pour ATM et de patients atteints d’ataxie télangiectasie (Hande et al. 2001). Il a récemment été découvert que le complexe MRN était requis pour la phosphorylation de TRF1 par ATM sur la sérine 219 et que cette phosphorylation permettait le détachement de TRF1 du télomère et donc augmentait l’accès de la télomèrase (Wu et al. 2007b). L’induction de dommages au niveau de l’ADN télomèrique entraîne une phosphorylation de la thréonine 188 de TRF2 dépendante d’ATM (Tanaka et al. 2005). Deux des protéines du « shelterin » (qui représente l’ensemble des protéines protégeant le télomère) sont donc des cibles d’ATM.
(f) Autres cibles
d’autres processus cellulaire :
Cibles Site Direct Effet de la phosphorylation Références eIF-4E-
binding protein (4E-BP1)
Ser111 Oui Initiation de la Traduction ; initiée in vivo après traitement à l’insuline (Voir figure 26)
(Yang and Kastan 2000)
c-jun Ser 63 Ser 73
Non Régulation de gènes (Lee et al. 2001a)
IKK Non Permet la phosphorylation d‘IκB et donc lève l’inhibition de NFκB impliqué dans la régulation de gènes
(Piret et al. 1999; Panta et al. 2004)
4) Activation et régulation
(a) Les modifications post-traductionnelles
ATM est une protéine nucléaire présente sous forme d’homodimère inactif dont le niveau d‘expression n’est pas modifié par les radiations mais qui est activée par celles-ci (Bakkenist and Kastan 2003). En fait, l’activité kinase d’ATM est minimale ou basse dans des cellules non stressées et joue principalement un rôle dans la réponse de la cellule aux stress cellulaires qui affectent l’ADN et la structure de la chromatine comme les CDBs. Lors de l’induction de CDBs, ATM va se dissocier sous forme de monomère actif suite à l’autophosphorylation de la sérine 1981 et cette autophosphorylation n’est plus observée en présence de wortmannine ou si le domaine kinase d’ATM est inactivé (Bakkenist and Kastan 2003). Même si cette autophoshophorylation sur la sérine 1981 ne semble pas obligatoire pour l’activité kinase d’ATM in vitro (Pellegrini et al. 2006), l’expression de la forme mutée S1981A ne permet pas de complémenter des cellules AT et inhibe la protéine ATM endogène en se comportant comme un dominant négatif (Bakkenist and Kastan 2003).
La phosphorylation de la sérine 1981 n’est pas exclusivement le signe de la présence de CDBs. En effet, l’apparition de forme ATM phosphorylée sur sa sérine 1981 est observée en conditions hypotoniques, lors d’un traitement à la chloroquine ou avec un inhibiteur d’histone déacétylase, la trichostatine A sans formation de foyers γH2AX (Bakkenist and Kastan 2003). L’hypothèse émise pour expliquer
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modifications de la chromatine semblable à ceux créés par les CDBs. Ces modifications de la chromatine expliqueraient également la cinétique rapide d’activation d’ATM puisqu’ATM pourrait être activé à distance des CDBs (Bakkenist and Kastan 2003).
Il existe d’autres sites de modifications post-traductionnelles d’ATM (Figure 27) : - Phosphorylation de la Sérine 1893 : Cette autophosphorylation est radio- induite, inhibée par le KU55933 et la wortmannine et elle semble importante pour l’activité d’ATM puisque la mutation de la sérine en alanine ne permet pas de complémenter les cellules AT (aucune phosphorylation initiée par ATM n’est observée et la radiosensibilité n’est pas modifiée) mais elle n’empêche pas la phosphorylation de la sérine 1981 et inversement (Kozlov et al. 2006). Sa grande dépendance vis-à-vis du complexe MRN pourrait suggérer qu’elle ne se fait qu’une fois qu’ATM est arrivé au site de la CDB (Lavin m, Kozlov, cellcycle, 2007).
- Phosphorylation de la Sérine 367 : Cette phosphorylation est aussi une autophosphorylation et ne permet pas de complémenter des cellules déficientes en ATM (Kozlov et al. 2006);
Puisque la phosphorylation d’ATM peut jouer sur son activité, il est raisonnable de penser que certaines phosphatases puissent également jouer un rôle dans le contrôle de l’activation ou permettent de déphosphoryler ATM afin qu’elle revienne à un niveau d’activité basal. C’est le cas par exemple pour l’acide okadaique, un inhibiteur de phosphatase, qui entraîne une apparition de la protéine ATM phosphorylée sur sa Sérine 1981 en absence d’irradiation comparable à celle obtenue après 10 Gy mais sans l’apparition de γH2AX et donc de CDBs (Goodarzi et al. 2004). La phosphatase impliquée est PP2A, elle est capable d’être co- immunoprécipitée avec ATM dans des cellules non irradiées et l’interaction se fait par la sous-unité « scaffolding » de PP2A. Lors de l’irradiation, PP2A se dissocie d’ATM et cette dissociation est rendue impossible par l’expression d’une forme inactive d’ATM (Goodarzi et al. 2004). L’hypothèse de Goodarzi est que l’interaction de PP2A et d’ATM dans les cellules non irradiées permet d’inhiber la « tendance naturelle » d’ATM à se trans-autophosphoryler sur la sérine 1981. Et une fois libéré, ATM pourrait se lier à MRN et au site de la CDB afin d’être pleinement activée. Une autre phosphatase est capable de se lier à ATM et de réguler son activité, il s’agit de PP5. L’utilisation de siRNA dirigés contre PP5 diminue l’activité kinase d’ATM après irradiation et réduit la phosphorylation de substrats connus d’ATM, hRad17 et p53. Ces résultats sont contraires à ceux obtenus avec PP2A et
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