La voie des MAPK

Les MAPK (Mitogen Activated Protein Kinase), activées en réponse à divers stimuli et résultant de l’activation en cascade de protéines kinases, sont classées en trois groupes :

• La voie ERK ou Extra signal-Regulated Kinase, comprenant ERK1, ERK2 et ERK3, activée en réponse aux FC, aux cytokines et en aval des intégrines. Elle est impliquée dans des phénomènes mitogéniques et anti-apoptotiques.

• La voie p38 MAPK, comprenant quatre isoformes p38α, p38β, p38γ et p38δ est activée en réponse au stress, aux cytokines inflammatoires, aux FC et en aval des RCPG. Elle intervient dans le contrôle de l’apoptose, l’arrêt du cycle cellulaire, la différenciation cellulaire, l’inflammation et la production de cytokines.

• La voie JNK (c-Jun NH2-terminal Kinase), composée de trois membres (JNK1, JNK2 et JNK3) est activée en réponse au stress, aux cytokines inflammatoires, aux FC et en aval des RCPG. Elle intervient, comme la voie p38, dans le contrôle de l’apoptose, l’arrêt du cycle cellulaire, la différenciation cellulaire, l’inflammation et la production de cytokines.

Nous nous focaliserons sur la voie RAS/ERK.

a). Mécanisme d’activation de Ras

Harvey (H-RAS), Kirsten (K-RAS) and N-RAS sont des petites protéines ubiquitaires (21kDa) qui lient le GDP et le GTP et qui sont impliquées dans la régulation de l’expression génique, de la prolifération, de la différenciation, de la morphologie et de l’apoptose. Les GTPases RAS oscillent entre un état inactif, lié au GDP et un état actif, lié au GTP. Leur cycle d’activation est finement régulé, soit par des régulateurs positifs ou GEF (Guanine

nucleotide Exchange Factor) qui catalysent l’échange du GDP en GTP, soit par des

régulateurs négatifs ou GAP (GTPases Activating Protein) qui favorisent le retour à l’état inactif lié au GDP. On peut citer notamment les GEF SOS1 et SOS2 (Son Of Sevenless) qui possèdent un domaine PH (Pleckstrin Homology) indispensable pour leur interaction avec les

Chapitre I La voie des MAPK lipides membranaires, (Boguski and McCormick, 1993) ou bien la GAP NF1 (Neurofibromin

1) qui présente une perte de fonction dans 15% des leucémies myélomonocytaires juvéniles

(Miles et al., 1996; Shannon et al., 1994). Enfin, il est important de noter que la localisation de RAS à la membrane plasmique requière son isoprénylation (ajout de manière covalente d’un groupement farnesyl puis palmitoyl) au niveau de la « boîte CAAX » présente dans la partie carboxy terminale (Denhardt, 1996).

b). Mécanisme d’activation de la cascade RAF/MEK/ERK

RAS-GTP conduit à l’activation de plusieurs voies de signalisation d’aval, comme par exemple la voie RAS/PI3K/Akt impliquée dans la prolifération/survie cellulaire, la voie RAS/PI3K/Rac impliquée dans la motilité cellulaire et l’organisation du cytosquelette ou encore la voie RAS/RAF/ERK1/2 que nous allons résumer rapidement. (Stirewalt et al., 2003) La voie ERK est impliquée dans les phénomènes mitogéniques et anti-apoptotiques et son activation implique une double phosphorylation, sur des résidus thréonine et tyrosine,

présents au niveau de motifs spécifiques (ThrXaaTyr) situés dans les boucles d’activation. RAS-GTP permet le recrutement membranaire de la kinase RAF, protéine initialement

cytosolique et inhibée car complexée aux protéines chaperonnes 14.3.3 et HSP (Heat Shock

Protein). Ce recrutement à la membrane induit un changement conformationnel de RAF qui

va alors être phosphorylée sur sérine/thréonine par la PKC (Protein Kinase C). RAF activé permet le recrutement du complexe encore inactif MEK/ERK, et ce choix est guidé par des chaperonnes spécifiques. Ensuite, RAF phosphoryle et active MEK, qui en retour va activer par phosphorylation ERK1 et ERK2. Une fois activées par phosphorylation, les protéines ERK1 et ERK2 vont transloquer du cytoplasme vers le noyau où elles vont pouvoir phosphoryler sur sérine/thréonine leurs cibles, au niveau de séquences consensus riches en proline [PX(S/T)P].

c). Régulation des MAPK

La régulation de la voie RAS/RAF/MEK/ERK s’effectue principalement en aval de RTK stimulés par différents FC. A titre d’exemple, la fixation de l’EGF (Epidermal Growth

Factor) sur le RTK spécifique ErB1/EGFR induit la dimérisation du récepteur, la

Chapitre I La voie des MAPK protéines » vont servir de plateformes de signalisation en recrutant les protéines susceptibles d’activer la voie RAS/RAF/MEK/ERK, comme par exemple les protéines SOS, Cbl/Crkl ou encore le module PI3K/Akt (Normanno et al., 2006; Sweeney and Carraway, 2000). Outre les RTK, il a été démontré que l’activation de RAS peut aussi être médiée par les TKNR en aval

de récepteurs aux cytokines.

L’activité de ERK (phosphorylation sur des résidus tyrosine ou thréonine) est finement régulée par la déphosphorylation de l’un ou l’autre de ces résidus par des protéines tyrosine phosphatases (PTP), des sérines/ thréonine phosphatases ou des phosphatases à double spécificité. Citons par exemple les PTP STEP (Striatal Enriched Phosphatase) ou PTP-SL (STEP-Like Phosphatase), les sérines/ thréonine phosphatases PP2A (Protein Phosphatase

2A) ou les phosphatases à double spécificité de la famille MKP (MAP Kinase Phosphatase).

d). Statut dans les LAM

L’activation aberrante des MAPK est un phénomène fréquent dans les LAM, estimée entre 50 et 83% des cas selon les séries (Milella et al., 2001; Ricciardi et al., 2005; Towatari et al., 1997).Les protéines N-RAS et K-RAS sont mutées respectivement dans 25 et 15% des échantillons primaires de LAM (Reuter et al., 2000) alors que RAF est muté dans un certain nombre de LAM de novo ou secondaires (Christiansen et al., 2005). Dans la série la plus large (138 patients), la phosphorylation de MAPK est détectée dans 74% des cas et cette activation anormale ne semble pas corrélée aux mutations de RAS mais plutôt à une activation de MEK, une hyperexpression de ERK et une diminution de l’expression de la phosphatase PAC1 qui régule négativement ERK (Kim et al., 1999).

En plus de l’activation par mutations, il semble que RAS puisse être dérégulé par l’activation constitutive de proto oncogènes et l’inactivation de suppresseurs de tumeurs. Par exemple, il est clairement établi que les membres de la famille des RTK c-Kit, c-FMS et FLT3 induisent l’activation de la cascade de signalisation RAS/MAPK (Dosil et al., 1993; Rohrschneider et al., 1997).

De même, la protéine phosphatase SHP-2 ou PTPN11, requise pour l’activation de la cascade des MAPK en régulant positivement RAS, présente des mutations gain de fonction dans environ 35% des leucémies myélomonocytaires juvéniles et dans environ 4 à 6% des LAM (Loh et al., 2004; Tartaglia et al., 2004; Tartaglia et al., 2003). A titre d’exemple, Konieczna I et ses collaborateurs (Konieczna et al., 2008) démontrent que l’activation constitutive de SHP2 synergise avec des souris haplo insuffisantes pour ICSBP (FT de réponse à

Chapitre I La voie du facteur NF-κB

l’interféron), et conduit rapidement à l’apparition d’un phénotype leucémique dans un modèle de transplantation de moelle osseuse murine.

Enfin, certaines protéines chimériques oncogéniques conduisent également à l’activation constitutive de la voie RAS/MAPK, comme par exemple, Tel-Abl, générée par la translocation chromosomique t(9;12) (Golub et al., 1996; Papadopoulos et al., 1995). Dans la partie II-C7, nous parlerons des différents travaux qui traitent de l’activation de la voie des MAPK dans les CSL.