Le SU11752 est une molécule synthétisée chimiquement qui inhibe de manière compétitive l’activité kinase de la DNA-PK via son domaine de binding à l’ATP ce qui entraîne une diminution de l’efficacité de réparation des CDBs induites par les radiations ionisantes ou par la calichéamicine, un radiomimétique, dans les cellules traitées à 12, 25 ou 50 µM ainsi qu’une diminution de la survie cellulaire dans les cellules traitées à 50 µM. De plus, ce composé présente l’avantage de posséder une bonne sélectivité pour la DNA-PKcs par rapport à ATM (IC50 = 0,13 µM vs 1,1 µM) (Ismail et al. 2004).
En 2004, l’équipe de Leahy a identifié par screening le NU7441. Cette molécule est un inhibiteur puissant et sélectif de la DNA-PK dont l’IC50 est de 14 nM (Leahy et al. 2004). Son étude préclinique a montré qu’il possédait une activité chimiosensibilisatrice et radiosensibilisatrice in vivo chez la souris (Zhao et al. 2006).
Un dérivé synthétique de la quercetine, le LY294002 a également été étudié. Il s’agit d’un inhibiteur compétitif du site de liaison à l’ATP de la DNA-PKcs (Izzard et al. 1999), son IC50 étant de 1,4 µM. Le LY294002 est aussi un radiosensibilisateur, il améliore la réponse in vivo lorsqu’il est administré seul ou en combinaison avec l’irradiation (Hu et al. 2000; Edwards et al. 2002) et il entraîne une diminution de la DRF de 1,5 à 1,8 fois pour 10 % de survie lors d’exposition aux radiations ionisantes (Rosenzweig et al. 1997). Cependant, il est très instable in vivo, sa clairance métabolique est très rapide (1 h environ) et il possède une forte toxicité, son utilisation chez l’humain n’a donc jamais été envisagée, mais sa structure chimique a servi à la création de nombreux nouveaux composés parmi lesquels le NU7026.
Cet inhibiteur est à l’heure actuelle le plus utilisé des inhibiteurs de la DNA- PKcs. En effet, il est très sélectif pour la DNA-PKcs puisque son IC50 est de 0,23 µM contre 13 µM pour les PI3K et > à 100 µM pour ATM et ATR (Veuger et al. 2003). In vivo, cet inhibiteur est très rapidement éliminé de la circulation générale avec une clairance plasmatique équivalente au flux sanguin hépatique de la souris (Nutley et al. 2005). La principale cause de cette clairance rapide est le métabolisme oxydatif puisque de nombreuses oxydations suivies de glucuronoconjugaison ont été identifiées. La biodisponibilité de cet inhibiteur est seulement de 20 % en intra- peritonéal et de 15 % par voie orale respectivement. Cette modeste biodisponibilité du NU7026 ne semble pas due au premier passage métabolique puisque la quantité relative de l’agent ou de ces métabolites est le même quelque soit le mode d’administation (intra-veineuse, intra-peritonéale ou par voie orale) (Nutley et al.
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2005).D’autres stratégies d’inhibition sont envisageables comme par exemple des peptides inhibiteurs, des formes dominantes négatives ou des fragments d’anticorps inhibiteurs dirigés contre l’une ou l’autre des sous-unités de la DNA-PK. Par exemple, l’expression stable de l’extrémité C-terminale de Ku80 (responsable du recrutement de la DNA-PKcs) possède un effet dominant négatif sur la DNA-PK en empêchant la liaison de Ku70/Ku80 et de la DNA-PKcs. Leur utilisation augmentent la radiosensibilité des cellules en diminuant la capacité de la DNA-PK à réparer les CDBs (Marangoni et al. 2000; Kim et al. 2002a; Li et al. 2003a).
(ii) Diminution de l’expression
L’utilisation de siRNA dirigés contre la DNA-PKcs a également montré son efficacité in vitro (Sak et al. 2002). En effet, 300 nM de siRNA dirigés contre la DNA-PKcs entraîne une diminution de son expression de 80 à 90 % et ceci résulte en une diminution de la réparation des CDBs radioinduites et une augmentation de la radiosensibilité des lignées cellulaires de cancer du poumon non à petites cellules (Sak et al. 2002) et des fibroblastes (Peng et al. 2002).
(iii) En modifiant la fonction
Lankoff a utilisé un inhibiteur de phosphatase, la microcystin-LR ce qui a eu pour effet de diminuer la réparation des CDBs par NHEJ et ceci uniquement dans des lignées proficientes pour la DNA-PKcs (Lankoff et al. 2006).
La présence de la protéine HIV-Tat entraîne une diminution de la réparation des CDBs radio-induites et une augmentation de la radiosensibilité des cellules de rhabdomyosarcome en jouant sur l’expression de la DNA-PKcs (Sun et al. 2006).
5) Régulation
La protéine DNA-PKcs est une protéine très abondante, elle peut représenter jusqu’à 1 % des protéines nucléaires dans les cellules Hela et son niveau d’expression n’est pas régulé par les dommages de l’ADN (Lee et al. 1997). Cependant, les cellules de rongeurs possèdent beaucoup moins de DNA-PK (sous- unité catalytique et Ku70/Ku80) que les cellules de primates (Finnie et al. 1995).
En effet, il semble que le niveau de DNA-PK chez différentes espèces corrèle avec la durée de vie de l’espèce, suggérant qu’un niveau élevé de DNA-PK chez des organismes à l’espérance de vie élevée permet d’augmenter la stabilité génomique. De plus, les études sur l’expression des différentes sous-unités de la DNA-PK dans les tumeurs humaines ont montré qu’elles étaient fortement exprimées dans la plupart des tumeurs. Ainsi, les cancers du poumon non à petites cellules, les polypes adenomateux et les carcinomes du côlon, le carcinome de l’endomètre, le carcinome prostatique, le lymphome de Burkitt font partie des tissus tumoraux humains présentant une forte expression de la DNA-PKcs et de Ku80 (Moll et al 1999 ; Xing et al 2008). L’étude immunohistochimique de Moll montre que dans les tissus normaux aussi bien que dans les tumeurs, l’expression de la DNA-PKcs et de Ku80 peut être différente selon le type cellulaire à l’intérieur d’un même tissu. Par exemple, dans le tissu colique, ces protéines sont exprimées dans les cellules épithéliales et non dans les cellules stromales. Cette étude montre également que l’expression de Ku80 et de la DNA-PKcs est retrouvée dans toutes les tumeurs étudiées excepté les tumeurs mammaires. Alors qu'une hétérogénéité de l'expression des protéines Ku/DNA-PKcs est retrouvée dans les cellules normales, l'ensemble des cellules tumorales est positive. Ceci suggère qu'il pourrait exister une régulation de l'expression des protéines Ku/DNA-PKcs au cours du processus de transformation.
Bien que la DNA-PK soit constitutivement présente, quelques protéines semblent jouer sur son expression. Par exemple, l’absence de la protéine Tel2 entraîne une diminution de l’expression protéique de toutes les PI3KK (ATM, ATR, DNA-PKcs, mTOR, SMG-1 et TRRAP) sans jouer sur le niveau des ARNm. La protéine Tel2 se lie au niveau des répétitions HEAT (en N-terminal) des PI3KK et l’hypothèse avancée est que cette liaison pourrait protéger les PI3KK contre le clivage par des protéases spécifiques (Takai et al. 2007). Un autre exemple est l’ augmentation de l’expression de la DNA-PKcs et de l’hétérodimère Ku70/Ku80 lors de l’expression ectopique de l’antizyme ornithine decarboxylase (Tsuji et al. 2007). De plus, l’expression de la DNA-PKcs est altérée lors de la carcinogénèse gastrique (Lee et al. 2007) et son expression est augmentée dans différentes biopsies de l’œsophage (Tonotsuka et al. 2006) et de cancers colorectaux (Hosoi et al. 2004). Cette augmentation est corrélée à l’augmentation du facteur de transcription Sp1 dont l’élément de réponse est présent au niveau du promoteur des 3 gènes de la DNA-PK (Ku70, Ku80 et DNA- PKcs) (Hosoi et al. 2004). Une augmentation de Sp1 peut donc résulter en une augmentation de l’expression et donc de l’activité de la DNA-PK. Ceci a été retrouvé
dans des cellules produisant du NO (oxyde nitrique). En effet, la production d’oxyde nitrique entraîne une augmentation de la liaison de Sp1 au niveau du promoteur de la DNA-PKcs, ce qui augmente son expression et donc la viabilité des cellules lors de traitement génotoxique (Xu et al. 2000).
Cependant, malgré ces exemples, la DNA-PK est essentiellement régulée au niveau de son activité kinase et non par son expression. En effet, l’activité du complexe DNA-PK peut-être régulée par plusieurs protéines mais également par des processus cellulaires : i) le cycle cellulaire peut réguler l’activité kinase de la DNA- PK puisqu’elle est maximale en G1/début S et en G2 ; ii) l’apoptose régule négativement l’activité de la DNA-PK en entraînant le clivage protéolytique de la DNA-PKcs ; iii) les chocs thermiques peuvent aussi modifier l’activité du complexe DNA-PK puisqu’une augmentation de la température diminue la liaison de l’hétérodimère Ku à l’ADN et si elle se prolonge, la DNA-PKcs est inactivée ; iv) plusieurs protéines vont également modifier l’activité du complexe DNA-PK. En effet, la protéine c-Abl après traitement aux radiations ionisantes va phosphoryler la DNA-PKcs et inhiber sa liaison au complexe Ku/ADN tandis que les protéines NF90 et NF45 vont favoriser la stabilisation du complexe Ku/ADN/DNA-PKcs et que les protéines HMG-1 et HMG-2 ainsi que la protéine NonO (non-POU domain- containing, octamer binding) vont faciliter la reconnaissance de l’ADN par Ku (Muller et al. 1999).