Rôles dans les points de contrôles en G2/M

La voie p38 est impliquée principalement dans l’adaptation cellulaire suite à des variations d’osmolarité, à la production de cytokines pro-inflammatoires et, comme il vient d’être décrit, au contrôle de la prolifération et de la différenciation (revue dans [487]). En plus de ces fonctions, des rôles de p38 lors de l’entrée et la progression en mitose ont récemment été décrits. En effet, p38 est activée lorsque les cellules sont bloquées en prométaphase après l’activation du point de contrôle du fuseau mitotique [458]. L’activité de cette MAPK est importante pour activer le SAC et arrêter les cellules à ce stade du cycle. Le mécanisme exact par lequel p38 participe au SAC n’est pas bien connu. Toutefois, il a été démontré récemment que l’activité p38 conduit à la dégradation de Cdc20 lorsque le SAC est sollicité suite au traitement des cellules au cadmium [504]. De plus, dans ces conditions, l’inhibition de p38 interfère avec la formation du complexe Mad2-Cdc20-APC3.

En plus de ce rôle dans le SAC, plusieurs évidences expérimentales suggèrent que la voie de signalisation p38 bloque la progression des cellules dans la phase G2 dans certaines conditions. Ainsi, il est maintenant bien accepté que la voie p38 définit une voie de signalisation importante pour le point de contrôle en G2 (Figure 1.15, p.54) [384]. Il est connu depuis très longtemps que les rayons UV activent la voie de signalisation p38 et que, d’un autre côté, ceux-ci provoquent des dommages à l’ADN qui bloquent la prolifération des cellules [336, 487]. Le groupe de A. Fornace a donc inactivé p38α/β, dans le but de démontrer leurs contributions importantes dans l’arrêt des cellules en G2 exposées aux rayons UV [505]. Depuis, il a été confirmé dans plusieurs lignées cellulaires que différents agents qui génèrent des dommages plus spécifiques à l’ADN (inhibiteurs de topoisomérase II et d’histones déacétylases, agent méthylant témozolomide, cisplatine et doxorubicine) arrêtent les cellules en G2 après avoir activé la voie p38 [506, 507]. Celle-ci agit également comme régulateur de l’entrée en mitose en absence de dommage à l’ADN, dans des conditions normales, du moins dans certaines lignées cellulaires [508]. De plus, le groupe de J. Pines a proposé que p38 participe au point de contrôle lors de l’antéphase [509]. Cette dernière a été décrite, lors d’un « essai littéraire scientifique » original, pour

définir la période où l’on aperçoit les premières étapes de la condensation des chromosomes en fin de phase G2 [15]. Elle représente une étape qui est réversible d’un point de vue de la préparation à la mitose. Ainsi, le point de contrôle de l’antéphase permet à une cellule en début ou milieu de prophase qui subit certains types de stress, tels un traitement au fluorure, l’hypothermie ou un démantèlement des chromosomes, de procéder à la décondensation des chromosomes, la déphosphorylation des protéines nucléaires phosphorylées et à l’arrêt du cycle cellulaire [15]. Ce point de contrôle est différent de celui en G2, lorsqu’il y a des dommages à l’ADN. La compréhension des détails moléculaires du point de contrôle de l’antéphase est très limitée. Cependant, il semble que la E3 ubiquitine ligase Chfr (Checkpoint with forkhead and ring finger domains), qui agit en amont de p38, soit requise pour bloquer l’entrée en mitose [509, 510].

1.5.2.2.1 Comment p38 est-elle activée en réponse aux dommages à l’ADN et comment agit-elle pour provoquer l’arrêt en G2?

Tout d’abord, il a été décrit que les kinases TAO 1/2 sont activées par des stress cellulaires et qu’elles conduisent à la phosphorylation de la boucle d’activation de p38 via MKK3/6 [511]. Dans des cellules déficientes pour ATM, les kinases TAO sont moins fortement activées, suggérant que ATM agit en amont des TAO. De plus, l’inhibition de TAO compromet partiellement l’arrêt en G2 imposé par l’exposition aux rayons UV, aux IR ou à l’hydroxyurée. Récemment, TAO1 a été identifiée dans un crible à grande échelle visant à caractériser de nouvelles kinases/phosphatases importantes pour le déroulement de la mitose [512]. En fait, en absence de TAO1, les chromosomes sont mal ségrégés et l’activation du SAC est moins soutenue, accélérant ainsi le passage en anaphase. De plus, selon le groupe de M. Yaffe, la kinase ATR est également impliquée dans l’activation de p38 et MK2 [513]. Un autre mécanisme qui permet l’activation de p38 (ainsi que des autres MAP kinases classiques ERK1/2 et JNK) est dépendant des récepteurs à activité tyrosine kinase (RTKs) mais est indépendant des dommages à l’ADN et des ligands (revue dans [514]. Dans ce contexte, il a été proposé que les radiations UV induisent l’inhibition

de protéine-tyrosine phosphatases, entraînant ainsi l’activation soutenue des RTKs [515, 516].

Lorsqu’elle est activée, p38 inhibe la progression en mitose, principalement via les phosphatases Cdc25 et p53. Tout d’abord, p38 phosphoryle Cdc25B localisée aux centrosomes [505, 508]. Cette phosphorylation a comme conséquence d’augmenter l’interaction entre l’ancre cytoplasmique 14-3-3 et Cdc25B, l’éloignant des centrosomes, où elle est requise pour activer CDK1. Toutefois, la démonstration de la phosphorylation directe de Cdc25 par p38 n’est pas tout à fait claire et est un sujet de controverse. Il est plus probable que l’activité kinase présente dans l’immuno-précipitat provienne de MK2, qui s’associe fortement à p38 in vivo et qui représente un substrat majeur de cette voie MAPK [517, 518]. En effet, MK2 phosphoryle Cdc25B/C in vitro sur la sérine 309/216, alors que p38 ne phosphoryle que la Ser 249 de Cdc25B in vitro [519, 520]. In vivo, MK2 est requise pour arrêter les cellules en phase G2 suite à une exposition aux rayons UV et pour prévenir la mort en mitose due à l’accumulation de dommages à l’ADN [519]. De manière semblable à ce qui a été rapporté pour l’activation des kinases TAO, l’activation de p38/MK2 en réponse à des agents chimiques qui induisent des dommages à l’ADN nécessite l’activité des kinases ATM/ATR [513]. Le module p38/MK2 est nécessaire pour le point de contrôle en G2 et la survie cellulaire seulement lorsque p53 n’est pas fonctionnel, mais est dispensable lorsque p53 est actif [513]. Toutefois, il semble que p38, tout comme les autres MAP kinases, puisse phosphoryler p53 sur les Ser 33 et Ser 37, et sur la Ser 15 (ce qui est effectué également par ERK), contribuant ainsi à la régulation de l’activité et de la stabilité de p53 [521, 522]. Dans un contexte ou p53 est absent, il a été rapporté que l’absence de MK2 accélère légèrement la croissance de tumeurs, faisant de MK2 un suppresseur de tumeurs [513].

1.5.2.2.1.1 Les MAPKAP kinases en G2

Les MAPKAP kinases MK2, MK3 et MK5 ne sont retrouvées que chez les vertébrés et les insectes. Cependant, les levures S. pombe et S. cerevisiae expriment des kinases ayant des fonctions similaires et qui possèdent des caractéristiques structurales retrouvées dans le domaine kinase des membres de la grande famille des

CaMK (Calcium/calmodulin-dependent protein kinase), dont font partie les MKs [518]. Ainsi, la surexpression des kinases de S. cerevisiae Rck1/2 (Radiation sensitivity complementing kinase 1/2) arrête la progression en phase G2 des levures S. pombe déficientes en point de contrôle du cycle cellulaire [523]. La surexpression de ces deux kinases provoque une élongation des levures et un ralentissement de la croissance. Chez S. cerevisiae les gènes rck1 et rck2 ne sont pas essentiels à la viabilité, mais la délétion de rck2 augmente la sensibilité aux rayons UV [524, 525]. Chez S. pombe Mkp1/2 (MAPKAP kinase Schizosaccharomyces pombe 1/2) sont aussi impliquées dans le contrôle d’entrée en mitose. Or, la surexpression de Mkp1 cause l’arrêt des cellules en phase G2, tandis que sa délétion cause une entrée prématurée en mitose [526]. Mkp1 est activée à chacun des cycles et contrôle l’entrée en mitose en absence de dommage à l’ADN. Le rôle de Mkp1 dans l’arrêt en phase G2 repose également sur la phosphorylation de Cdc25 ce qui provoque sa liaison à Rad23, l’homologue de 14-3-3, et sa séquestration dans le cytoplasme [526].