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Activité Tyrosine Kinase Version imprimable Suggérer par mail
Index de l'article
Activité Tyrosine Kinase
EGFR
PDGFR
Neurotrophines-R

EGFR


CARACTERISTIQUES DU RECEPTEUR ET DES LIGANDS

* RECEPTEUR

Nomenclature
Trois termes sont utilisés pour nommer ce récepteur:
- EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor)
- ErbB1 est le terme qui a été donné au récepteur après la découverte du gène puis de la protéine du rétrovirus responsable de l'érythroblastose aviaire (tumeur). La protéine du rétrovirus est la forme tronquée du récepteur de l'EGF. Selon la nomenclature en usage, le gène viral est v-Erb-B (oncogène) et sa contre partie cellulaire est c-ErbB (proto-oncogène).
- HER (Human Epidermal growth factor Receptor)
ErbB/HER est la nomenclature actuellement utilisée.

La famille ErbB est constituée de 4 membres:

*ErbB1/HER1, ErbB2/HER2/neu, ErbB3/HER3 et ErbB4/HER4.
Ils ont exprimés sur presque toutes les cellules non hématopoïétiques
Seuls ErbB1 et ErbB4 sont fonctionnellement actifs en terme de liaison du ligand et d'activité tyrosine kinase.

Le rôle de ErbB1 est fondamental car la délétion du gène chez la souris entraîne des défauts de développement des structures épithéliales de la peau, du poumon, du pancréas, du tractus gastro-intestinal et du système nerveux central.

Structure
- le domaine extracellulaire de 621 acides aminés est subdivisé en quatre domaines (I, II, III, IV) dont deux sont riches en cystéine (C1 et C2).
- le domaine transmembanaire de 23 acides aminés.
- le domaine intracellulaire de 542 acides aminés qui possède un site de liaison de l'ATP, un domaine kinasique et des sites de phosphorylations de tyrosine.

FIG1 STRUCT RECEPT.gif


* LIGANDS

 

Ils sont au nombre de 11 et ont tous un domaine EGF-like. Les plus étudiés sont:
EGF, TGFα (Transforming Growth factor) , AR (amphiréguline), HB-GF (heparin binding EGF-like growth factor) et NRG (Neurégulines / Hérégulines).
Les neurégulines sont constituées de 4 membres (NRG1-4). Seules les fonctions biologiques de NRG1 sont connues. Les neurégulines sont aussi nommées en fonction de l'activité biologique qu'elles exercent:
- NDF (Neu Differentiation Factor): exerce son activité sur les cellules de la glande mammaire.
- ARIA (Acetylcholine Receptor Inducing Activity): régule la quantité de récepteur à l'acétylcholine à la jonction neuromusculaire.
- GGF (Glial Growth Factor): exerce son activité sur les cellules gliales.


Les ligands sont sous forme de précurseurs transmembranaire inactifs et ils doivent subir un clivage protéolytique du domaine extracellulaire pour libérer le facteur de croissance actif. Ce clivage est effectué par une ADAM (A disintegrine and metalloprotease) appartenant à la famille des métalloprotéases.

Les ligands peuvent activer la cellule par 3 mécanismes:
- autocrine: une cellule libère le ligand qui se lie au récepteur exprimé par la même cellule.
- paracrine: le ligand libèré par une cellule se lie au récepteur exprimé par une cellule située dans un environnement proche.
- juxtacrine: le ligand reste ancré dans la membrane plasmique et il se lie au récepteur de la cellule qui est à proximité (espace intercellulaire) .

 

FIG2 MECAN ACTION.gif

 


*LIAISON DU LIGAND AU RECEPTEUR

Elle induit la dimérisation du récepteur avec formation d'homodimères et d'hétérodimères

* Homodimères:
Pour ce qui est de l'EGFR (ErbB1) le modèle qui est actuellement admis, consiste en la formation d'un complexe monomèrique 1:1 EGF:EGFR puis formation d'un complexe constitué de deux complexes monomèriques 2:2 EGF:EGFR.

* Hétérodimères:
Plusieurs types ont été décrits en réponse à un ligand et ils ont tous comme partenaire commun ErbB2, qui n'a pas de ligand connu à ce jour. L'activité kinase potentiel de ce récepteur pourrait contribuer à amplifier la réponse à un ligand.
* ErbB1/ErbB2: lient EGF, TGFα, AR et HB-GF.
* ErbB3/ErbB2: lient NRG1-2.
* ErbB4/ErbB2: lient NRG1-2-3-4 et HB-GF.

FIG3 LIAISONS LIGANDS RECEPT.gif

 

 

Exemples de rôles des Neurégulines

Rôle de ARIA
Cette  protéine s'accumule dans la région terminale des nerfs moteurs et elle est secrétée dans l'espace synaptique. En se liant au récepteur ErbB3 situé sur la cellule musculaire elle a pour effet de stimuler la transcription du récepteur de l'acétylcholine ce qui participe au maintien de  la densité du récepteur au niveau de  la membrane post-synaptique.

Rôle de NRG1
De nombreux aspects du développement de la cellule de Schwann par des interactions cellulaires axone -Schwann. La NRG1 est sécrétée par l'axone et en se liant à ErbB3/ErbB2 situés sur la cellule de Schwann permet la prolifération de celle-çi au cours de la vie néonatale et adulte. Si on administre un  anticorps anti-hérégulines son effet mitogène sur la cellule de Schawnn est annulé.

Ces deux exemples illustrent un mécanisme d'action paracrine de ces deux molécules.

 

FIG4EX ROLES NEUREGULINES.gif

 

 

 

VOIES DE SIGNALISATION

L'ensemble des récepteurs ErbB1,2,3,4 activent les mêmes voies de signalisation et elles sont communes à de nombreux récepteurs à activité tyrosine kinase.

Les évènements moléculaires et cellulaires consécutifs à la liaison du ligand au récepteur EGFR/ErbB1, sont les suivants:

1-dimérisation du récepteur
Voir paragraphe dimères

2- autophosphorylation du récepteur
Tout d'abord, le domaine tyrosine kinase s'autophosphoryle sur des résidus tyrosines dans le domaine C terminal (intracellulaire), ce qui stimule l'activité kinase du récepteur. Il s'en suit une autophosphorylation d'autres tyrosines du récepteur qui permettront la liaison des premières protéines de la voie de signalisation. L'augmentation de l'activité kinase d'un monomère (après autophosphorylation)  permet aussi la transphosphorylation du second monomère.

3- liaison des protéines cytosoliques au récepteur
Les premières protéines de la voie de signalisation qui sont capables de se lier aux tyrosines phosphorylées du récepteur possèdent un domaine, SH2 (Src homology domain 2) ou PTB (Phosphotyrosine-Binding domain).

La liaison aux phosphotyrosines s'effectue dans un contexte spécifique de séquences:
La spécificité du domaine SH2 (module d'environ 100 acides aminés) est régie par une séquence d'acides aminés C terminaux située près de la tyrosine phosphorylée.
La spécificité du domaine PTB (module d'environ 200 acides aminés) est régie par une séquence d'acides aminés N terminaux située près de la tyrosine phosphorylée.
En général la phosphorylation de tyrosines ne modifie pas l'activité de la protéine mais permet des interactions protéine-protéine par les domaines SH2/PTB.

- Protéines recrutées par l'homodimère EGFR ou de l'hétérodimère EGFR/ErbB2 :

*PLCγ (phospholipase C)
*PI3K (phosphatidylinositol 3 kinase)   
*Grb2 (Growth factor receptor-bound protein2)
*Shc (Src homology 2/α-collagen-related)
*STATs (Signal Transduction and Activation of Transcription)

Rôle de ces protéines (phosphorylées par le récepteur), dans un type cellulaire donné:
- initier les évènements moléculaires qui conduisent à l'activation de plusieurs voies de signalisation qui sont à l'origine de la diversité des réponses cellulaires, telles que:
* la prolifération, la survie, la mobilité, l'adhésion, l'angiogenèse, métastases...

4- voie de signalisation initiée par les enzymes PLCγ et PI3K
* PLCγ
L'enzyme est activée après sa liaison au récepteur (par son domaine SH2). Son substrat est le PIP2 (phosphatidylinositol 4-5 bisphosphate) situé dans la membrane plasmique et après hydrolyse par la PLCγ il va donner naissance à l'IP3 (inositol 1-4-5 triphosphate) et DAG (diacylglycérol) qui sont des seconds messagers.

- l'IP3 se lie à son récepteur canal (canal calcique) situé sur le réticulum endoplasmique (RE). En réponse au ligand, le RE libère du Ca++ dans le cytoplasme, ce dernier est à l'origine de nombreuses modifications de l'activité cellulaire.


- le DAG (reste localisé dans la membrane plasmique) va activer la PKC qui est entre autre responsable de:
* la stimulation de l'échange Na+/H+ de la membrane plasmique (alcanisation du cytosol par augmentation de l'efflux de H+ vers le milieu extracellulaire).
*de la phosphorylation de la thréonine du récepteur, ce qui conduit à une atténuation du signal EGF.

* PI3K
Il existe 3 classes de PI3K mais seule la PI3K I est activée par les récepteurs à activité tyrosine kinase.
L'enzyme est constituée d'une sous-unité régulatrice de 85-kDa (p85) et d'une sous-unité catalytique de 110-kDa (p110). Les mécanismes d'activation de l'enzyme ne sont pas totalement élucidés.
- p85, possède un domaine SH2 qui dans un premier temps lui permet de se lier à une tyrosine du récepteur, phosphorylée par Src (protéine tyrosine kinase cytosolique). Dans un second temps la PI3K est phosphorylée par le récepteur et activée. Cependant Src peut directement phosphoryler la PI3K et l'activer. Enfin certains travaux semblent montrer que la PI3K se lie à ErbB3 et que seul le complexe ErbB1/ErbB3 est capable d'activer la PI3K.

- p110, phosphoryle la partie D3 des phospho-inositols membranaires, ce qui aboutit à la formation de lipides tels que le PI3-phosphate PI(3)P, le PI3,4-biphosphate PI(3,4)P2 et le PI3,4,5-triphosphate PI(3,4,5)P3. Ces lipides sont à l'origine de l'initiation de nombreuses réponses cellulaires.
Ainsi la formation de PI(3,4,5)P3 par la PI3K (activée par le récepteur à l'EGF) permet la liaison de la protéine sérine-thréonine kinase PKB/Akt (car homologue cellulaire de la protéine virale transformante Akt) grâce à son domaine PH (Plekstrin Homology domain) qui est le prérequis pour une interaction avec le phosphoinositide. L'interaction avec le PIP3 induit un changement conformationnel de la PKB et permet son association avec PDK1 qui la phosphoryle et l'active.

Réponses cellulaires consécutives à l'activation de la PKB
- stimulation de la survie cellulaire en inhibant l'activité d'une protéine pro-apoptotique (Bad ), par phosphorylation. La PKB possède une homologie de séquence avec la PKA et PKC (voir récepteurs couplés aux protéines G). Parmi les hétrérodimères c'est ErbB2/ErbB3 qui a le potentiel le plus élevé pour augmenter la survie cellulaire en activant la voie PI3K/PKB.

- stimulation de la synthèse protéique lors de la croissance cellulaire en activant indirectement la protéine sérine-thréonine kinase mTOR (mammalian target of rapamycin) qui active la p70S6K (S6kinase). Cette dernière phosphoryle la protéine S6 de la sous-unité 40S des ribosomes ce qui a pour conséquence d'augmenter la traduction des ARNm.
Il existe deux types de S6kinases: RSK (ou P90S6K) et P70S6K . Elles appartiennent à la famille des protéines kinases AGC, représentées par la PKB, PKA et PKC.

FIG5 VOIE PLCg PI3K.gif





5- voie de signalisation initiée par les protéines adaptatrices Grb2 et Shc

Ces protéines de la transduction du signal, n’ont pas d’activité enzymatique propre, mais sont constituées d'un domaine d'interaction protéine-protéine SH2, SH3.

Les récepteurs de la famille ErbB ont en commun la capacité de lier ces protéines et d'activer la voie classique : Ras/Raf/MEK/MAPK . La réponse cellulaire consécutive à cette activation est une stimulation de la prolifération cellulaire

A partir de Shc et Grb2 la séquence des évènements se caractérise par une série d'interactions protéine-protéine suivie par une cascade de phosphorylations.

a) interactions protéine-protéine

- Shc se lie au récepteur et ce dernier la phosphoryle sur une tyrosine.
- Grb2 se lie à la tyrosine phosphorylée de Shc, par son domaine SH2. Cependant Grb2 peut aussi se lier directement au récepteur et la séquence des évènements qui suivent sont les mêmes que ceux décrits ci-dessous.
- mSos (son of sevenless) interagit avec Grb2 qui reconnait par son domaine SH3 une région riche en proline de mSos.
- Ras-GDP (localisée à la membrane plasmique) est alors convertie en Ras-GTP (forme active) par mSos. Sos est un GEF (Guanine nucleotide exchange factor) car il permet l'échange GDP/GTP.

Ras (Rat sarcoma) est une famille constituée de 3 proto-oncogènes H-Ras (découvert par Harvey et le virus qui en est porteur provoque un sarcome chez le rat), K-Ras (découvert par Kirstein, et le virus qui en est porteur provoque un sarcome chez le rat), N-Ras (est à l'origine d'un neuroblastome chez l'humain).

La superfamille Ras est constituée d'un groupe de 5 familles de molécules qui partagent des séquences similaires : Ras, Rho, Ran, Rab et Arf. Il y a environ 150 membres dans la superfamille Ras. Ces protéines sont aussi nommées petites protéines G. Elles ont une activité GTPase intrinsèque faible, ce qui implique que lorsqu'elles sont activées (Ex:Ras-GTP) le retour à l'état basal (Ex:Ras-GDP) nécessite l'intervention d'une GTPase (GAP= GTPase activating protein).

 

b) cascade de phosphorylations

- recrutement de la protéine (sérine-thréonine kinase) Raf, vers la membrane plasmique, phénomène initié par Ras-GTP. Raf est activée.

Autre nomenclature: Raf= MAPKKK= MEKK = MAPK extracellular regulated kinase (ERK) kinases.
L'acronyme Raf a été formé à partir d'un résultat expérimental qui montrait qu'une certaine souche de virus induisait une croissance rapide d'un fibrosarcome chez la souris "Rapidly growing fibrosarcoma in mice".

- phosphorylation de MAPKK (autre nomenclature: MEK =MAPK/ ERK kinase) par Raf et activation.

- phosphorylation de MAPK (p42 ERK1 et p44 ERK2) par MAPKK et activation.

Les MAPK sont une superfamille constituée de:
- ERK1/2
- JNK/SAPK (c-Jun N-terminal Kinase/Stress Activated Protein Kinase)
- p38
Ces deux dernières protéines sont activées lors d'un stress cellulaire (agents physiques: UV A/B, température, stress osmotique...) et certaines cytokines (IL1 et TNFα).

FIG6 Shc Grb2.gif


c) Substrats de ERK

L'activation de ERK lui confère le potentiel de phosphorylation de nombreux substrats cytosoliques et nucléaires. Environ 50% d'entre eux sont nucléaires et l'autre moitié est dans le cytosol, la membrane plasmique et organites. Ces substrats peuvent être:
- des facteurs transcriptionnels
- des protéines kinases, des phosphatases
- des protéines du cytosquelette
- des récepteurs et des molécules de la voie de signalisation
- des molécules impliquées dans le processus apoptotique


*Phosphorylation de protéines nucléaires: facteurs transcriptionnels

- ERK est transloqué vers le noyau, quelques minutes après la stimulation d'une cellule par l'EGF, ou par tout autre facteur de croissance.

  1 - ERK phosphoryle un groupe de facteurs transcriptionnels dont Elk1 et SAP1/2 (complexe protéique nommé TCF = Ternary complex factor) qui sont liés à l'élément de réponse SRE (Serum Response Element) du promoteur du gène c-Fos.

- c-Fos est transcrit en quelques minutes ainsi que d'autres gènes (précocément transcrits = immediate early genes= IEG) en réponse à la phosphorylation des protéines du TCF. L'ensemble des protéines issues de la transcription de ces gènes sont eux mêmes des facteurs transcriptionnels. Ils contrôlent l'expression de gènes du cycle cellulaire en particulier la cycline D1 qui en associant à une cyclin dependant kinase (CDK4/6) permet la progression du cycle cellulaire dans la phase G1 (voir cycle cellulaire).

Parmi les hétrérodimères c'est ErbB2/ErbB3 qui a le potentiel le plus élevé pour augmenter la prolifération cellulaire en activant la voie Ras/Raf/MAPKK/ERK.
- c-Fos forme un dimère avec c-Jun (complexe AP1) a un rôle majeur dans le processus de prolifération, différenciation et transformation oncogènique. L'expression de c-Fos (détectée par des techniques immunohistochimiques) est très souvent utilisée comme marqueur de la prolifération cellulaire car une cellule quiescente ( G0) ne l'exprime pas.

2 - ERK a aussi comme substrat une protéine RSK (Ribosomal S6 kinase ou P90S6K) qui une fois activée phosphoryle Elk1. Les phosphorylations conjointes de ERK et RSK seraient importantes pour une transcription optimale de c-Fos.

Remarque: RSK est une molécule importante car sa localisation nucléaire et cytosolique contribue à la diversification du signal transmis par ERK et par la même une plus grande varieté de réponses cellulaires.

*Phosphorylation de protéines cytosoliques

Quelques exemples de substrats de ERK:
- la protéine kinase Raf : sa phosphorylation inhibe son interaction avec Ras et par la même désensibilise la voie de signalisation lors d'une stimulation prolongée de la cellule par un ligand. C'est un mécanisme de rétroinhibition
- la protéine mSos (qui permet l'échange de GDP de Ras en GTP = GEF): sa phosphorylation a pour conséquence de prévenir son interaction avec Grb2. C'est donc aussi un méchanisme de  rétroinhibition.
- la protéine Bad: cette protéine pro-apoptotique a pour rôle d'inhiber l'activité anti-apoptotique de Bcl2. Sa phosphorylation inhibe son activité et prévient son interaction avec Bcl2. La réponse est une augmentation de la survie cellulaire.
- la phospholipase cytosolique A2 (cPLA2) qui après phosphorylation stimule la production d'acide arachidonique.

6 - voie de signalisation initiée par STAT

La protéine STAT (Signal transduction and activation of transcription) est activée par deux types de récepteurs:
- les récepteurs de type cytokines (essentiellement)
- le récepteur EGF
La protéine est constitutivement associée au récepteur de l'EGF et son activation (phosphorylation) est différente de celle décrite lors de la stimulation d'un récepteur de cytokines. D'une part, la phosphorylation ne requiert pas JAK (just another kinase) et d'autre part ne se lie pas aux tyrosines phosphorylées du récepteur. Trois protéines STAT1,3 et 5 sont reconnues pour être associées au récepteur.
Ce qui est actuellement admis pour STAT3:
- elle est phosphorylée par le récepteur et par la protéine tyrosine kinase Src, mais il n'est pas clairement établi si cette kinase agit en amont ou en aval du récepteur.
- elle forme un homodimère qui est transloqué vers le noyau et il aura un rôle de facteur transcriptionnel en activant la transcription de gènes impliqués dans la prolifération, différenciation et survie cellulaire.


 

FIG7 VOIE STAT.gif


MECANISMES D'ATTENUATION DU SIGNAL

Il faut distinguer deux mécanismes:

1- un mécanisme qui permet permet une atténuation générale et qui fonctionne au niveau du complexe ligand-récepteur: mécanisme d'endocytose

Il est commun à l'ensemble des récepteurs membranaires et il se résume en une internalisation et une dégradation du récepteur. Ce mécanisme est considèré comme étant le plus robuste et irréversible. Les étapes sont les suivantes:

- endocytose du récepteur et du ligand avec présence de clathrine et de protéines adaptatrices AP2 (voir récepteurs couplés aux protéines G ).
- fusion de la vésicule endocytosique avec les endosomes précoces. A cette étape une fraction du récepteur est dirigée vers les endosomes tardifs puis les lysosomes où il est dégradé et l'autre fraction est dirigée vers des endosomes pour que le récepteur soit recyclé vers la membrane plasmique.
A ce mécanisme d'internalisation et de dégradation du récepteur il faut ajouter le rôle des protéines tyrosine phosphatases (en particulier PTP1B) qui atténuent le signal en déphosphorylant le récepteur (tyrosines phosphorylées). C'est un mécanisme commun à l'ensemble des récepteurs à activité tyrosine kinase.
Remarque: Il existe deux grands groupes de PTP.  D'une part, les PTP receptor-like qui sont transmembranaires (membrane plasmique) et d'autre part les PTP qui sont cytosoliques. Ces dernières sont esssentiellement représentées par la PTP 1B, PTP 1C  et PTP 1D . Autre nomemclature pour PTP 1C: SHP1=SHPTP1 et pour PTP 1D: SHP2= SHPTP.

 

 



2- un mécanisme qui permet d'inactiver la voie de signalisation

C'est en réponse à l'activation de ERK qui permet:
- une phosphorylation de phosphatases qui déphosphorylent les protéines (phosphorylées et activées) de la voie Raf/MAPKK/ERK (voir paragraphe:Substrats ERK, çi-dessus).
- une phosphorylation de protéines de la voie de signalisation. Il s'agit de Sos qui n'interagit plus avec Grb2 et de Raf qui ne peut plus interagir avec Ras (voir paragraphe: Substrats ERK, çi-dessus). C'est le phénomène de rétro-inhibition commun à de nombreuses voies de signalisation: la molécule la plus distale de la voie de signalisation inhibe la fonction/activité de la molécule en amont de la voie.

Remarque: l'ensemble des mécanismes d'atténuation modulent l'activation de la voie de signalisation en durée et intensité ce qui pour conséquence de diversifier les réponses cellulaires. L'exemple le plus connu étant la stimulation de la lignée cellulaire PC12 en présence de EGF ou NGF (neurotrophique growth factor). L'EGF entraîne une activation transitoire de Ras et de ERK ce qui se traduit par une stimulation de la prolifération cellulaire. En revanche avec le NGF, la stimulation de la même voie est prolongée ce qui induit une différenciation cellulaire.

FIG8 ATTENUAT SIGNAL.gif

 


Résumé de l'ensemble des voies de
signalisation activées par ErbB

 

FIG8a RESUME VOIE SIGNA EGF.gif

 

PATHOLOGIES

Les facteurs de croissance ayant un rôle clé dans le contrôle de la prolifération cellulaire on a recherché les événements moléculaires qui pouvaient être à l'origine d'une prolifération excessive et incontrôlée, c'est à dire des cancers (cellules malignes).

Le terme générique "cancer" recouvre différentes pathologies et il existe environ 200 types de tumeurs pouvant affecter tous les tissus du corps. Ces affections résultent toutes de l'aquisition et du maintien par les cellules de caractères anormaux tels que:
- l'ndépendance vis à vis des signaux de croissance.
- la résistance aux signaux inhibant la croissance.
- la résistance à la mort cellulaire programmée ou apoptose.
- la capacité à susciter la genése de nouveaux vaisseaux ou angiogenèse.
- la capacité à former des métastases.
L'ensemble de ces proprietés plus ou moins développées selon les tumeurs résultent de l'altération de l'expression ou de la séqence d'oncogènes et de gènes suppresseurs de tumeurs.

Selon l'origine cellulaire on distingue quatre types de cancer :
- carcinomes (cellules épithéliales)
- sarcomes (cellules musculaires et endothéliales et tissu conjonctif)
- gliomes (cellules du système nerveux central; la majorité des tumeurs ont une origine gliale)
- leucémies (cellules hématopoïétiques)

D'un point de vue général, la prolifération excessive des cellules cancéreuses peut être initiée à trois niveaux: ligand, récepteur et voie de signalisation. Il faut cependant garder présent à l'esprit qu'il suffit d'une mutation en amont de la voie de signalisation proliférative pour stimuler de façon excessive les différentes molécules situées en aval.

Pour ce qui est de l'EGF, les aberrations se situent aux niveaux suivants:

* ligand
Il s'agit dans de nombreux cas d'une surexpression et production de TGFα par les cellules tumorales. Ce ligand, par un mécanisme autocrine, augmenterait l'expression du récepteur de l'EGF (ErbB1).
* récepteur
Il peut s'agir de surexpression, de mutations ponctuelles ou de délétions .
- la surexpression de ErbB1 de ErbB2 est souvent observée dans les gliomes (environ 40% dans le cas de ERbB1) ainsi que dans les cancers du pancréas, du poumon et colo-rectal. Les récepteurs se dimérisent en absence de ligand.
- les mutations du domaine kinasique conduisent à une augmentation de l'autophosphorylation et de l'activité du récepteur. L'exemple le plus connu étant les glioblastomes qui sont les plus agressifs parmi les tumeurs cérèbrales.
- les délétions du domaine intracellulaire et extracellulaire, ces dernières étant les plus communes. Le récepteur est alors constitutivement activé (activité tyrosine kinase constitutive). C'est ce qu'on appelle un gain de fonction du récepteur ou d'une protéine dans un sens plus large (exemple: activité enzymatique sérine thréonine kinase ).


* voie de signalisation
Très souvent ce sont des mutations ponctuelles de protéines qui comme dans le cas du récepteur conduisent à un gain de fonction.
- Ras : cette molécule est mutée dans environ 30% des cancers. La mutation la plus fréquente est celle qui conduit au maintien de Ras sous la forme Ras-GTP. Ce qui a pour conséquence d'activer de façon constitutive la protéine Raf et les molécules situées en aval: MEK et ERK
 - Raf : cette molécule est très souvent mutée dans les mélanomes.

Dans certains cancers générés par la famille ErbB on a observé qu'il y avait simultanément stimulation de la prolifération et de la survie cellulaire. Cette dernière serait initiée par l'activation de la cascade PI3K/PKB/Bad (voir ci-dessus). Ces deux réponses concourent à l'augmentation du nombre de cellules tumorales.

FIG9 PATHOLOGIES CANCERS.gif


En résumé: l'expansion du nombre de cellules cancéreuses initiée par un récepteur de famille Erb est la résultante d'une stimulation chronique de la voie proliférative et elle est vraisemblablement associée à un activation de la voie de survie cellulaire .

 



Méthodes d'étude des voies de signalisation initiées par un récepteur à activité tyrosine kinase (RTK)


Toute réponse biologique est la résultante d'événements moléculaires intracellulaires avec une composante spatio-temporelle. Leur décryptage est fondamental pour comprendre les facettes des différentes pathologies afin de cibler les aberrations moléculaires qui conduisent à une absence de réponse ou une réponse exacerbée. Il existe de nombreuses approches expérimentales qui ont une portée générale (applicables à toute voie de signalisation) et qui permettent d'établir la séquence des évènements moléculaires qui se situent entre le récepteur et la réponse cellulaire. Elles sont brièvement décrites et elles font appel à des mutations, séquestrations, inhibitions dans des modèles cellulaires (in vitro) :

* récepteur:
- mutagènése dirigée (mutations ponctuelles ou de certaines régions)
Elle permet de définir le domaine kinasique les domaines SH2, PTP , les tyrosines phosphorylées (permettant l'ancrage de protéines), le rôle de la dimèrisation ...
* protéines de la voie de signalisation:
Il existe deux types d'approches:
1) approches visant à abolir la réponse biologique
- inhibition de l'ancrage d'une protéine à la membrane plasmique (Ex: Ras).
Il permet d'affirmer le rôle majeur de sa localisation membranaire puisque son défaut d'ancrage ne permet pas d'activer la voie de signalisation mitogènique.
- séquestration d'une molécule (interactions physiques avec une autre molécule séquestrante).
Elle permet de démontrer la nécessité d'une translocation de la protéine du compartiment cytosolique vers la membrane plasmique (Ex: Akt= PKB). Ou bien la nécessité d'une interaction avec une autre protéine cytosolique de la voie de signalisation. Lorsque la réponse biologique est abolie, cette approche permet d'affirmer que la molécule séquestrée est impliquée dans la voie de signalisation.

- inhibition d'activités enzymatiques:
la wortmanine: inhibiteur de la PI3Kinase
la staurosporine: inhibiteur (non spécifique) de sérine/ thréonine kinases; la rapamycine: inhibiteur de mTOR (mammalian Target of Rapamycin)
l'acide okadaïque: inhibiteur (non spécifique) de sérine/ thréonine phosphatases
orthovanadate: inhibiteur d'activités phosphatases
2) approches visant à stimuler la réponse biologique (en absence de ligand)
- utilisation de protéines mutées ayant une activité enzymatique constitutive (Ex: Ras-GTP, Raf, MEK, ERK). Cette approche permet aussi d'ordonner la séquence d'activation des molécules de la voie de signalisation. Ainsi l'utilisation de Ras mutée Ras-GTP) montre que Raf/MEK/ ERK sont activées et sont par conséquent situées en aval de Ras. Si on utilise une forme ERK activée les molécules Ras/Raf/MEK ne sont pas activées, elles sont donc en amont de ERK.

Il faut ajouter d'autres approches:
* inhibition de l'expression de protéines
- knock-out de gènes, utilisation d'ARN antisense ou de siRNA (silencing RNA)
* inactivation de protéines
- anticorps, dominant négatif (protéine qui forme un dimère avec la protéine sauvage et l'inactive)
*surexpression de protéines

FIG10 ETUDE VOIE SIGNALI.gif




 

Dernière mise à jour : ( 11-02-2013 )
 
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