Voies de signalisation de l’UPR

La voie de signalisation IRE1αest la plus conservée lors de l’activation de l’UPR. IRE1α est une protéine transmembranaire ubiquitaire possédant une double activité catalytique : serine/thréonine kinase et endoribonucléase (RNase) dans son domaine cytosolique. Dans un état physiologique, le domaine luminal de IRE1a est lié à la protéine chaperonne BiP (Binding immunoglobuline Protein) qui la maintient dans un état inactif. En réponse à une accumulation de protéines mal repliées dans le réticulum endoplasmique, BiP va être recrutée dans la lumière du réticulum afin de contribuer à la reconfiguration des protéines mal repliées accumulées. IRE1α est alors libérée, et va s’activer par dimérisation et autophosphorylation gràca à son activité kinase. Cette autophosphorylation va induire des changements conformationnels permettant d’activer l’activité RNAse.

De façon alternative, les protéines mal repliées peuvent se fixer directement au domaine luminal d’IRE1α, induisant alors des changements allostériques au niveau de la protéine qui l’active.

L’activation d’IRE1a va induire le splicing non conventionnel d’un ARN messager dans le cytosol, XBP1, codant la ‘X-Box binding protein 1’. Les 26 nucléotides excisés du transcrit induisent un changement du cadre de lecture lors de la traduction, et la production d’un

Figure 19 : Les voies de signalisation de la réponse UPR

La réponse UPR est composée de trois voies de signalisation en aval des senseurs du stress du réticulum endoplasmique: IRE1a, ATF6 et PERK. Ces trois senseurs sont maintenus à leur état inactif grâce à leur interaction avec Bip. Suite à un stress du réticulum endoplasmique, la protéine chaperonne Bip se fixe sur les protéines non ou mal conformées, entrainant l’activation de la réponse UPR. Elle induit l’augmentation de la capacité de repliement des protéines, ainsi que le transport et la dégradation des protéines mal repliées par la voie ERAD, et l’atténuation de la synthèse protéique médiée par la coiffe, permettant de ne pas surcharger le réticulum endoplasmique. Si ce stress n’est pas résolu, les cellules s’orientent vers l’apoptose.

Adapté de (Wang and Kaufman, 2014)

facteur de transcription qui va augmenter l’expression de plusieurs chaperonnes et ainsi augmenter les capacités de repliement des protéines. En cas de stress très important du réticulum endoplasmique, IRE1a est impliqué dans la dégradation de beaucoup d’autres ARN messagers liés au réticulum endoplasmique et de micro-ARNs via le processus de RIDD (regulated IRE1α-dependent decay).

3.3.2 La voie de signalisation PERK

PERK est une protéine transmembranaire, contenant un domaine N-terminal sensible au stress et un domaine cytosolique comportant une activité kinase. De façon similaire à IRE1a ; le domaine luminal de PERK est lié à Bip. L’activation de PERK repose sur sa dimérisation ou tétramérisation de son domaine luminal, induisant son autophosphorylation. Après activation, PERK phosphoryle la protéine ‘eukaryotic translation initiation factor 2a’ (eIF2a).

Ce facteur est impliqué dans l’assemblage du ribosome 80S, et inhibe ainsi la traduction des ARN ayant une traduction dépendant de la coiffe. L’inhibition de ce type de traduction va induire la traduction de certain ARN messagers, comme ATF4v1, ayant une traduction conditionnée, elle, par une IRES (Chan et al., 2013). ATF4 permet l’activation de la transcription de gènes cibles spécifiques de l’UPR correspondant à la protéine ‘ CCAAT-enhancer binding protein homologous protein’ (CHOP) et à la ‘Growth arrest and DNA damage-inducible protein’ (GADD34). CHOP est un facteur de transcription qui va induire la mort cellulaire par la transcription spécifique de gènes impliqués dans l’apoptose induite par l’UPR. À l’inverse, GADD34 est impliqué dans une boucle de rétrocontrôle par dephosphorylation de eIF2α, induisant une reprise de la traduction, elle-même inhibée par PERK durant l’UPR.

3.3.3 La voie de signalisation ATF6α

ATF6α est une protéine transmembranaire de type II, localisée dans le réticulum

Figure 20: Les voies d’induction de l’apoptose par l’UPR

Les intermédiraires de signalisation de l’UPR dont également impliqués dans la régulation d’expression et d’activation des protéines pro et anto-apoptotiques comme Bax, Bak et Bcl2.

Les modifications d’équilibre et de localisation de ces protéines entrainent des perturbations de l’homéostasie du calcium, précurseur de la signalisation apoptotique. Les calpaïnes sont activées par le calcium provenant du réticulum endoplasmique et vont cliver la caspase-12 afin de diriger la cellule vers l’apoptose.

Les protéines Bax et Bak sont aussi impliquées dans la libération du cytochrome C de la mitochondrie. Le cytochrome C va activer par clivage les caspases-3 et -7.

Adapté de (Malhi and Kaufman, 2011)

vésicules de sécrétion. Dans l’appareil de Golgi, ATF6α est clivé par la protéine ‘site-1 protease’ (S1P) et la protéine ‘site-2 protease’ (S2P), relargant un fragment cytosolique de 50kDa qui migre jusqu’au noyau. Le clivage d’ATF6αactive des gènes cibles de l’UPR, comme des gènes impliqués dans les fonctions ERAD, et la synthèse de phospholipides.

L’augmentation importante du clivage d’ATF6α serait aussi impliquée dans l’augmentation de la synthèse de cholestérol (Ye et al., 2000).

3.3.4 Induction de l’apoptose

Les trois senseurs du stress du réticulum endoplasmique sont capables d’induire l’apoptose lorsque le stress est trop important (induction de perturbation du métabolisme) ou trop long.

Le senseur PERK va induire la protéine CHOP, impliquée dans la régulation positive des protéines pro apoptotiques Bax et Bak, toutes les deux impliquées dans la formation de pores sur les membranes du réticulum endoplasmique et des mitochondries. La libération de calcium et de cytochrome C dans le cytoplasme de la cellule va induire à la fois l’activation des caspases 3 et 7, ainsi que l’activation des calpaïnes, conduisant finalement à l’activation de la caspase 12. CHOP est également responsable de l’inhibition de la protéine anti-apoptotique Bcl2. En parallèle de PERK, IRE1α, via son interaction avec TRAF2 va être responsable de l’induction de la voie JNK, ayant les mêmes rôles que CHOP. La réponse UPR, impliquée dans l’homéostasie du réticulum endoplasmique lors d’un stress peut donc induire via différentes voies de signalisation l’apoptose des cellules. (Malhi and Kaufman, 2011). (Figure 20)