Fonction et régulation de la protéine ICAP-1alpha dans la ...

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tel-00435843, version 1 - 24 Nov 2009 Figure 5 : Interactions entre les domaines transmembranaires et cytoplasmiques des sous-unités α et β. A. Structure primaire des domaines transmembranaires (TM) (en jaune) et cytoplasmiques de l’intégrine αIIbβ3. Les limites du domaine TM ont été établies par comparaison avec la séquence TM connue d’autres sous-unités α et β (Stefansson, Armulik et al. 2004). Les paires d’acides aminés TM impliquées dans l’interface hétérodimérique sont reliées entre elles. Le pont salin entre les résidus D et R en région proximale membranaire est noté par un + et -. Les domaines de liaison de plusieurs protéines sur le domaine cytoplasmique de β3 sont indiqués (à l’exception de la protéine ICAP-1 qui interagit avec β1). Les deux motifs de liaison NxxY sur le domaine cytoplasmique de l’intégrine β3 ont été mis en évidence en gras. D’après (Wegener and Campbell 2008). B. Modèle du changement TM durant l’activation des intégrines. A l’état inactif, les segments TM des sousunités α et β s’associent dans la membrane. La séparation des domaines TM des sous-unités α et β suite à la liaison de la taline sur le domaine cytoplasmique de β provoque un changement conformationnel des domaines extracellulaires et induit l’activation des intégrines. La sous-unité αIIb est indiquée en rouge et β3 en bleu. D’après (Lau, Kim et al. 2009). II.3. Régulation de l’activation des intégrines par les protéines cytoplasmiques L’association entre les régions membranaires proximales et transmembranaires des sous-unités α et β des intégrines forme un complexe qui restreint l’intégrine dans un état inactif. C’est le relâchement de ce complexe qui provoque l’activation des intégrines. L’activation des intégrines doit nécessairement être contrôlée dans le temps et l’espace afin de permettre l’étalement et la migration des cellules lors des processus physiologiques comme le développement embryonnaire, la cicatrisation, la réponse inflammatoire ou la coagulation. Ainsi, la cellule a mis en place plusieurs niveaux de régulation de l’activation des intégrines. Par exemple, certains facteurs de croissance sont capables de moduler l’expression de certaines intégrines et donc de modifier les capacités adhésives et migratoires des cellules (Huang and Chakrabarty 1994). Les cellules peuvent également changer leur adhérence à la MEC en modulant la densité en récepteurs à la membrane ou avidité des intégrines. Ce processus renforce l’adhérence en augmentant le nombre de liaisons ligand-récepteur. Il dépend de plusieurs facteurs comme la capacité de diffusion des intégrines à travers la membrane plasmique, leur potentiel de recrutement qui résulte des processus d’exocytose et Introduction | 17

tel-00435843, version 1 - 24 Nov 2009 d’endocytose (Lawson and Maxfield 1995; Schmidt, Dai et al. 1995; Sanchez-Madrid and del Pozo 1999), la répétition des motifs d’interaction sur les ligands, les interactions latérales via des protéines structurales, la polymérisation et la ramification du cytosquelette d’actine (Li, Bennett et al. 2004) et la concentration locale en phospholipides membranaires de type PI4,5P(2) (PhosphatidylInositol 4,5 biPhosphate) (Cluzel, Saltel et al. 2005). L’adhérence résulte également de l’augmentation de l’affinité des intégrines pour leur ligand aboutissant à une augmentation de la durée de vie du complexe ligand-récepteur et à un renforcement de leur interaction. L’affinité des intégrines peut être modulée directement par la fixation de facteurs extracellulaires tels que des cations divalents (Mg 2+ , Mn 2+ et Ca 2+ ), et dans un système plus artificiel, des anticorps activateurs ou inhibiteurs des intégrines. Dans ces conditions, l’activation des intégrines n’induit pas la séparation des domaines transmembranaires (Luo, Springer et al. 2004) ni des domaines cytoplasmiques (Kim, Carman et al. 2003). La rupture de cette interface hélicale est modulée par des protéines régulatrices qui, en se liant directement sur le domaine cytoplasmique des intégrines, permettent à la cellule de contrôler rapidement l’interaction entre les intégrines et la MEC. Ces acteurs protéiques régulant l’activation des intégrines sont détaillés ci-après. II.3.1. Les acteurs moléculaires de l’activation des intégrines Plusieurs molécules favorisent l’état de forte affinité des intégrines pour leur ligand. Par exemple, la β3-endonexine interagit spécifiquement avec le domaine cytoplasmique de l’intégrine β3 (Shattil, O'Toole et al. 1995; Eigenthaler, Hofferer et al. 1997) et augmente l’affinité de cette intégrine pour son ligand (Kashiwagi, Schwartz et al. 1997). La liaison de cette protéine avec l’intégrine β3 semble importante pour sa régulation. Cependant, la fonction de la β3-endonexine semble ambiguë. La comparaison de sa séquence primaire sur NCBI montre une composition identique à la protéine TAP-20 (Theta-Associated Protein-20) qui interagit spécifiquement avec l’intégrine β5 (Tang, Gao et al. 1999) et réprime l’activation de ce récepteur. Un autre exemple de protéine favorisant l’activation des intégrines est la cytohésine-1, une protéine à activité GEF (Guanine Exchange Factor) qui active les protéines G ARF (ADP Ribosylation Factor) en stimulant l’échange du GDP (Guanosine DiPhosphate) par du GTP (Guanosine TriPhosphate) (Ogasawara, Kim et al. 2000). La cytohésine-1 interagit spécifiquement avec le domaine cytoplasmique des intégrines β2 et stimule son activation (Kolanus, Nagel et al. 1996; Korthauer, Nagel et al. 2000). Des associations latérales entre des co-récepteurs et les intégrines régulent également l’affinité des intégrines (Petty, Worth et al. 2002; Tang, Vararattanavech et al. 2008). Par exemple, CD98, un activateur précoce des lymphocytes T, est une protéine transmembranaire capable de s’associer avec l’intégrine β1 et augmente l’affinité de ce récepteur pour son ligand (Rintoul, Buttery et al. 2002; Cai, Bulus et al. 2005). Parmi toutes ces protéines qui participent dans l’activation des intégrines, une seule actuellement est capable d’induire directement le changement conformationnel des intégrines nécessaire à leur activation, la taline. II.3.1.1. L’activation des intégrines par la taline II.3.1.1.1. La taline, structure et régulation La taline est une protéine structurale de 270 kDa qui assure un rôle pivot dans le couplage des intégrines au cytosquelette d’actine (Critchley 2004). Elle se compose d’une région globulaire (tête) de 50 kDa dans sa partie N-terminale contenant 4 régions F0, F1, F2, F3, les trois Introduction | 18

tel-00435843, version 1 - 24 Nov 2009<br />

Figure 5 : Interactions entre les domaines transmembranaires <strong>et</strong> cytop<strong>la</strong>smiques <strong>de</strong>s sous-unités α <strong>et</strong> β.<br />

A. Structure primaire <strong>de</strong>s domaines transmembranaires (TM) (en jaune) <strong>et</strong> cytop<strong>la</strong>smiques <strong>de</strong> l’intégrine αIIbβ3.<br />

Les limites du domaine TM ont été établies par comparaison avec <strong>la</strong> séquence TM connue d’autres sous-unités α<br />

<strong>et</strong> β (Stefansson, Armulik <strong>et</strong> al. 2004). Les paires d’aci<strong>de</strong>s aminés TM impliquées <strong>dans</strong> l’interface<br />

hétérodimérique sont reliées entre elles. Le pont salin entre les résidus D <strong>et</strong> R en région proximale membranaire<br />

est noté par un + <strong>et</strong> -. Les domaines <strong>de</strong> liaison <strong>de</strong> plusieurs <strong>protéine</strong>s sur le domaine cytop<strong>la</strong>smique <strong>de</strong> β3 sont<br />

indiqués (à l’exception <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>protéine</strong> <strong>ICAP</strong>-1 qui interagit avec β1). Les <strong>de</strong>ux motifs <strong>de</strong> liaison NxxY sur le<br />

domaine cytop<strong>la</strong>smique <strong>de</strong> l’intégrine β3 ont été mis en évi<strong>de</strong>nce en gras. D’après (Wegener and Campbell<br />

2008).<br />

B. Modèle du changement TM durant l’activation <strong>de</strong>s intégrines. A l’état inactif, les segments TM <strong>de</strong>s sousunités<br />

α <strong>et</strong> β s’associent <strong>dans</strong> <strong>la</strong> membrane. La séparation <strong>de</strong>s domaines TM <strong>de</strong>s sous-unités α <strong>et</strong> β suite à <strong>la</strong><br />

liaison <strong>de</strong> <strong>la</strong> taline sur le domaine cytop<strong>la</strong>smique <strong>de</strong> β provoque un changement conformationnel <strong>de</strong>s domaines<br />

extracellu<strong>la</strong>ires <strong>et</strong> induit l’activation <strong>de</strong>s intégrines. La sous-unité αIIb est indiquée en rouge <strong>et</strong> β3 en bleu.<br />

D’après (Lau, Kim <strong>et</strong> al. 2009).<br />

II.3. Régu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> l’activation <strong>de</strong>s intégrines par les <strong>protéine</strong>s<br />

cytop<strong>la</strong>smiques<br />

L’association entre les régions membranaires proximales <strong>et</strong> transmembranaires <strong>de</strong>s<br />

sous-unités α <strong>et</strong> β <strong>de</strong>s intégrines forme un complexe qui restreint l’intégrine <strong>dans</strong> un état<br />

inactif. C’est le relâchement <strong>de</strong> ce complexe qui provoque l’activation <strong>de</strong>s intégrines.<br />

L’activation <strong>de</strong>s intégrines doit nécessairement être contrôlée <strong>dans</strong> le temps <strong>et</strong> l’espace afin <strong>de</strong><br />

perm<strong>et</strong>tre l’étalement <strong>et</strong> <strong>la</strong> migration <strong>de</strong>s cellules lors <strong>de</strong>s processus physiologiques comme le<br />

développement embryonnaire, <strong>la</strong> cicatrisation, <strong>la</strong> réponse inf<strong>la</strong>mmatoire ou <strong>la</strong> coagu<strong>la</strong>tion.<br />

Ainsi, <strong>la</strong> cellule a mis en p<strong>la</strong>ce plusieurs niveaux <strong>de</strong> <strong>régu<strong>la</strong>tion</strong> <strong>de</strong> l’activation <strong>de</strong>s intégrines.<br />

Par exemple, certains facteurs <strong>de</strong> croissance sont capables <strong>de</strong> moduler l’expression <strong>de</strong><br />

certaines intégrines <strong>et</strong> donc <strong>de</strong> modifier les capacités adhésives <strong>et</strong> migratoires <strong>de</strong>s cellules<br />

(Huang and Chakrabarty 1994). Les cellules peuvent également changer leur adhérence à <strong>la</strong><br />

MEC en modu<strong>la</strong>nt <strong>la</strong> <strong>de</strong>nsité en récepteurs à <strong>la</strong> membrane ou avidité <strong>de</strong>s intégrines. Ce<br />

processus renforce l’adhérence en augmentant le nombre <strong>de</strong> liaisons ligand-récepteur. Il<br />

dépend <strong>de</strong> plusieurs facteurs comme <strong>la</strong> capacité <strong>de</strong> diffusion <strong>de</strong>s intégrines à travers <strong>la</strong><br />

membrane p<strong>la</strong>smique, leur potentiel <strong>de</strong> recrutement qui résulte <strong>de</strong>s processus d’exocytose <strong>et</strong><br />

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