Les composants du système CRFergique
Chez les mammifères, la famille du CRF est composée de peptides de 38 à 41 acides aminés, le CRF et ses homologues les Urocortines (Ucn) : Ucn1, Ucn2 et Ucn3. Le CRF et
Figure 35: Le système CRFergique.
Le CRF et l’Ucn1 peuvent activer le CRF1 et le CRF2 avec une plus faible affinité pour le CRF, alors que l’Ucn2 et l’Ucn3 fixent exclusivement le CRF2. Ces interactions ligand/récepteur sont en compétition avec la CRF-BP ou des formes tronquées et solubles des récepteurs. Une fois activés, les récepteurs sont endocytés puis dégradés ou recyclés à la membrane plasmique (D’après Ducarouge, B. et Jacquier-Sarlin, M., 2012).
CRF/Ucn1 Ucn2 Ucn3 CRF1 CRF2 CRF-BP CRF2 tronqués Compétiteurs des récepteurs Endocytose et signalisation Recyclage Degradation
l'Ucn1 ont été les premiers caractérisés pour leur capacité à contrôler la sécrétion d'ACTH au niveau de l'hypophyse antérieure (Vale et al., 1981; Vaughan et al., 1995) et par conséquent pour leur rôle clef dans la régulation de l'axe HPA en condition de stress. Plus tard, l'analyse du génome par homologie de séquence avec le CRF a permis d'identifier l'Ucn2 et l'Ucn3 (Lewis et al., 2001; Reyes et al., 2001). D'autres peptides orthologues ont également été décrits, comme l'Urotensine1 chez le poisson (Lederis et al., 1982) ou la Sauvagine chez la grenouille (Montecucchi et al., 1980; Negri et al., 1983). Des analyses phylogénétiques indiquent que des peptides semblables au CRF sont fortement conservés à travers l'évolution et dérivent d'une souche commune impliquée dans la régulation d'un système neuro-endocrinien ancestral lié à l'adaptation au stress (Huising and Flik, 2005; Lovejoy and Balment, 1999; Perrin and Vale, 1999). Comme de nombreuses neurohormones, ces peptides sont synthétisés sous forme de précurseurs maturés par clivage (Furutani et al., 1983; Shibahara et al., 1983). Leur activité peut être modulée par la sécrétion de la CRF-binding protein (CRF-BP) ou des formes solubles de leurs récepteurs, qui agissent comme des compétiteurs vis-à-vis des récepteurs au CRF situés dans la membrane plasmique (Chen et al., 2005b; Huising et al., 2008; Jahn et al., 2005; Klavdieva, 1995; Potter et al., 1991) (Figure 35).
L'effet du CRF et des Ucns s'exerce à travers la reconnaissance de deux récepteurs de classe II à sept fragments trans-membranaires, dont l'activité est couplée aux protéines G : les CRF1 (Chen et al., 1993) et CRF2 (Lovenberg et al., 1995). Ces récepteurs au CRF proviennent de la transcription de deux gènes distincts, mais partagent 70% d'homologie mais diffèrent au niveau de leur domaine Nterm impliqué dans la reconnaissance de leurs ligands (Hofmann et al., 2001; Pal et al., 2010). Bien que le CRF reconnaisse les deux récepteurs, il présente une plus grande affinité pour le CRF1. L'Ucn1 active les deux récepteurs avec la même affinité tandis que l'Ucn2 et l'Ucn3 fixent le CRF2 de manière exclusive (Dautzenberg and Hauger, 2002; Grace et al., 2007) (Figure 35). Les récepteurs au CRF peuvent subir des modifications transcriptionnelles ou post-traductionnelles, telles que des épissages alternatifs et/ou la glycosylation de leur domaine Nterm (Assil and Abou-Samra, 2001). De nombreux variants d'épissage du CRF1 ont été identifiés (CRF1a à CRF1h) par leurs ARNs messagers (ARNm) mais peu de choses sont connues quant à leur expression protéique et leur fonctionnalité au sein des différents tissus. A l'exception du CRF1a, les autres isoformes ont une faible affinité pour leurs ligands ou sont incapables d'induire une signalisation intra-cellulaire. Ils pourraient exercer une activité régulatrice en titrant les ligands et les rendent
ainsi moins disponible pour l'activation des récepteurs fonctionnels (Dautzenberg et al., 2001; Karteris et al., 2010; Pisarchik and Slominski, 2004; Zmijewski and Slominski, 2010). Récemment, une nouvelle isoforme fonctionnelle CRF1i a été identifiée dans la lignée cellulaire BON, dont l'expression est également retrouvée au niveau de l'iléon chez le Rat (Wu et al., 2011). Pour le CRF2, il existe trois formes fonctionnelles: les CRF2a, CRF2b et CRF2c issues d'un codon start différent entre les formes a, c par rapport à b et d'un épissage alternatif entre les formes a et c, uniquement détecté chez l'Homme (Catalano et al., 2003; Hauger et al., 2003). Ces modifications induisent une différence du domaine Nterm impliqué dans l'affinité du CRF2 pour ses ligands (Liaw et al., 1997). Des formes tronquées et solubles ont également été décrites pour les CRF2, dont la fonction pourrait être de réguler l'activité du CRF2 membranaire par compétition pour les ligands (Chen et al., 2005b). Des formes de dominant négatif de CRF2b ont été décrites dans le cœur chez la Souris où elles induisent la rétention des formes fonctionnelles du récepteur au niveau du réticulum endoplasmique et de l'appareil de Golgi (Sztainberg et al., 2009). Dans les expériences de westernblot, il existe également une variabilité du poids moléculaire de ces récepteurs selon les tissus, les lignées cellulaires ou différentes espèces. Ces différences sont attribuées aux variants d'épissage, aux clivages des récepteurs et à leur statut de glycosylation, au regard des anticorps utilisés pour les identifier (Grigoriadis and De Souza, 1989; Spiess et al., 1998). Par ailleurs, cinq sites potentiels de glycosylation sont décrits dans la structure primaire des récepteurs au CRF (Assil and Abou-Samra, 2001) ; Or l'inflammation influence le statut de glycosylation de certains récepteurs (Groux-Degroote et al., 2008). Ces études montrent que le système CRFergique est finement régulé à la fois au niveau des ligands et au niveau de leurs récepteurs.
La signalisation du système CRFergique
La signalisation du système CRFergique a été étudiée dans de nombreuses lignées cellulaires et de nombreux tissus comprenant le SNC et les organes périphériques. Il apparaît que la fixation d'un ligand conduit à un réarrangement structural du récepteur. Cela entraîne une augmentation de l'affinité de la troisième boucle intra-cellulaire pour la sous-unité Gα qui devient active. Les récepteurs au CRF sont principalement couplés à la sous-untité Gαs qui active l'adénylate cyclase et conduit à la production d'adénosine mono-phosphate cyclique (AMPc) (Chen et al., 1986). Cependant, dans certains, cas ils peuvent se lier aux sous unités Gαq, i, o ou z et induire des voies de signalisation telles que la Phospholipase C (PLC)
Figure 36: La signalisation du système CRFergique.
La signalisation des récepteurs au CRF est couplée aux protéines Gαβγ et également à la kinase Src qui interagit avec les domaines intra-cellulaires des deux récepteurs. Par conséquent, de nombreuses voies de signalisation peuvent être activées et exercer un contrôle sur des processus cellulaires tels que la survie, la prolifération, l’apoptose ou la migration (D’après Ducarouge, B. et Jacquier-Sarlin, M., 2012).
CRFR Src Gα NFκB Gβγ ERK AMPc PKA PKC PI3K
Cell survival, proliferation, apoptosis and migration
CREB AP1
(Grammatopoulos et al., 2001; Gutknecht et al., 2010; Hillhouse and Grammatopoulos, 2006; Karteris et al., 2000). Les sous unités Gβγ sont également capables de mobiliser des voies de signalisation intra-cellulaires telles que la voie PI3K/AKT ou l'augmentation du Ca2+ intracellulaire, mais leur implication dans la signalisation de ces récepteurs est peu étudiée. Par conséquent, suivant le type de sous-unité Gα sollicité ou le type cellulaire étudié, les récepteurs au CRF sont capables d'induire un très grand nombre de signaux intra-cellulaires tels que l'activation des protéines kinases (PK) A, B, C (PKA, PKB, PKC), les MAPK p42/p44 (ERK1/2) et p38, NOS, Fas ligand, NFκB ou les flux de Ca2+ (Grammatopoulos and Chrousos, 2002) (Figure 36). Récemment, une signalisation indépendante des protéines G a été décrite pour les récepteurs au CRF avec la protéine Src. Cette kinase interagit directement avec les récepteurs au CRF lorsqu'ils sont endocytés et participe à l'activation de ERK dans la cellule (Hillhouse and Grammatopoulos, 2006; Van Kolen et al., 2010; Yuan et al., 2010b) (Figure 36).
De la même manière que les autres récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), les récepteurs au CRF sont régulés par des mécanismes de désensibilisation. Le recrutement des "G protein coupled-receptor kinase" GRK3 et CRK6 au niveau des récepteurs activés conduit à la phosphorylation de leur domaine Cterm et au recrutement de la βarrestine (Dautzenberg et al., 2001; Teli et al., 2005). Ces évènements sont responsables de l'endocytose du récepteur qui par la suite peut être dégradé au niveau de la voie endo-lysosomale ou recyclé à la membrane plasmique (Figure 35). Si les CRF1 et CRF2 sont internalisés après la fixation de leurs ligands, il semblerait que leurs cinétiques de désensibilisation soient différentes suivant le modèle cellulaire utilisé et le sous-type de récepteur étudié (Markovic et al., 2008; Rasmussen et al., 2004). L'analyse de la séquence primaire protéique des récepteurs au CRF a également pu mettre en évidence de multiples sites potentiels de phosphorylation par les protéines kinases PKA ou PKC qui pourraient réguler leur fonction (Dautzenberg et al., 2001; Hauger et al., 2003). Cependant, l'utilisation de mutants pour ces sites de phosphorylation, des formes tronquées ou des inhibiteurs de PKA n'affecte pas l'endocytose des récepteurs (Rasmussen et al., 2004).