Les voies de signalisation

Bien que petites par leur taille, les glandes surrénales sont d’une importance capitale. Elles produisent en effet des hormones nécessaires au maintien de l’homéostasie physiologique. La synthèse de ces hormones se fait dans des zones spécialisées se mettant en place dès le développement embryonnaire. La quantité et la qualité des hormones produites doivent être finement contrôlées pour leur bon fonctionnement. Il est donc capital que la zonation et l’homéostasie de ces organes se mettent en place correctement et soient maintenues tout au long de la vie. Il a déjà été montré que les voies de signalisation Wnt/β-caténine et SHH sont impliquées dans ces processus. De plus, au sein du laboratoire il a été démontré au préalable que la protéine RSPO1 connue comme agoniste de la voie Wnt/β-caténine était présente dans la capsule surrénalienne.

La voie de signalisation SHH joue un rôle crucial lors du développement embryonnaire et de l’homéostasie des tissues à l’âge adulte (Jiang and Hui, 2008). Les dysfonctionnements de cette voie de signalisation sont à l’origine de nombreuses maladies humaines et cancers. Le gène Hh a été identifié pour la première fois chez la drosophile (Nüsslein-Volhard and Wieschaus, 1980). Son nom lui provient de l’aspect de hérissons qu’ont les embryons de drosophiles Knock Out pour ce gène. Il s’agit d’une protéine soluble secrétée qui agit à distance. Lors du développement embryonnaire, elle joue le rôle d’un morphogène c’est-à-dire que le gradient de diffusion de la protéine sert à organiser et à polariser les tissus. Les souris invalidées pour le gène Shh présentent de graves anomalies du développement embryonnaire (cyclopie, défaut dans la formation des membres, du système nerveux,…) démontrant l’importance de cette voie de signalisation (Chiang C. et al., 1996). Chez l’homme, une mutation du gène Shh conduit à l’holoprosencéphalie, une malformation cérébrale souvent liée à des anomalies faciales (Roessler et al., 1996). SHH va agir comme un inhibiteur sur son récepteur PATCHED (PTC), une protéine à 12 segments transmembranaires (Ingham et al., 1991 ; Stone et al., 1996). Ptc inhibant luimême la protéine SMOOTHENED (SMO), la liaison de SHH va entrainer une levée d’inhibition permettant ainsi sa phosphorylation par les protéines kinases CK1 et GRK2. SMO va alors s’accumuler dans le cil primaire et être activée (Denef et al., 2000). L’activation de SMO inhibe les  protéines KIF7 et SUFU, elles même inhibant l’activation des protéines GLI (Svärd et al., 2006) . Les protéines GLI sont des facteurs de transcription dont l’activité doit être finement régulée. En l’absence de SHH, elles sont clivées par le protéasome et la partie carboxyterminale transloque dans le noyau où elle agit comme répresseur de la transcription, alors qu’en présence de SHH, la forme entière de GLI est stabilisée et va agir comme un activateur de transcription (Aza-Blanc et al., 1997, 2000) .

La protéine GLI1 agit surtout comme activateur, alors que les protéines GLI2 et GLI3 ont une activité répressive forte. Les souris Knock-Out pour le gène Gli1 se développent normalement alors que les souris Knock-out pour les gènes Gli2 et Gli3 présentent des anomalies majeures (Park et al., 2000). De plus, l’absence de Gli1 aggrave le phénotype des souris knock-Out pour Gli2, montrant une redondance partielle de ces protéines (Park et al., 2000). Il semblerait que ces protéines agissent de manière combinée, mais que les combinaisons soit variables et dépendantes à la fois du contexte cellulaire et tissulaire et des espèces.

La voie non-canonique comprend l’activation de la signalisation calcique qui aboutit à l’activation du facteur de transcription NFAT et la voie PCP (Planar cell Polarity) impliquant de petites GTPases et la protéine JNK.

La voie de signalisation canonique est cruciale pour l’embryogénèse puisqu’elle participe à la formation de la majorité des organes. Mais son rôle ne s’arrête pas au développement embryonnaire puisqu’il a été également démontré que cette voie de signalisation est déterminante pour l’activation et le renouvellement des cellules souches. Elle contribue donc au maintien de l’homéostasie tissulaire au cours de la vie adulte.

La principale caractéristique de la voie canonique est l’accumulation et la translocation de la protéine β-caténine dans le noyau. En absence du ligand WNT, la protéine β-caténine est séquestrée par un complexe protéique composé entre-autre par les protéines AXIN, GSK3 et APC. La protéine GSK3 phosphoryle alors la β caténine sur des acides aminées sérines particuliers. Ces phosphorylations vont permettre à la protéine CK1 de reconnaitre la βcaténine et d’entrainer son ubiquitinylation et sa dégradation par le protéasome. En présence de WNT, celui-ci va aller se fixer à son récepteur FRIZZLED. La protéine FRIZZLED va alors pouvoir se fixer sur un autre récepteur LRP5/6. Cette interaction va entrainer le recrutement du complexe de dégradation de la β-caténine à la membrane. Il va donc libérer la β caténine qui puisqu’elle n’est plus dégradée va s’accumuler dans le cytoplasme et migrer dans le noyau. A ce moment, elle pourra aller interagir avec ses cofacteurs TCF et LEF pour activer la transcription de gènes cibles .

Les protéines R-spondin sont des membres de la superfamille de protéines TSR-1 pour ThromboSpondin type 1 Repeat. Le préfixe R provient du fait que la protéine murine soit exprimée au cours du développement embryonnaire dans le toît du tube neural (Roof plate). En plus du domaine TSR-1, ces protéines sont caractérisées par un domaine C-terminal chargé en acide aminés basiques et de 2 domaines furin-like riche en acide aminés Cystéines. Comme ce sont des protéines secrétées elles possèdent également un signal peptide. Il existe 4 membres dans la famille R spondin : RSPO1 à RSPO4. Ces protéines sont hautement conservées au cours de l’évolution puisqu’on les retrouve chez tous les vertébrés ainsi que chez certains chordés primitifs, hémichordés et échinodermes.

Les protéines R-spondin sont des agonistes de la voie canonique Wnt/β-caténine et agissent de manière synergétique avec les protéines WNT. En effet, en l’absence de WNT et de Rspondin, il existe un système de rétroaction négative de la voie de signalisation due aux protéines ligase RNF43 et ZRNF3. Celles-ci vont associer leur domaine RING aux complexes FRIZZLED/LRP entrainant la poly-ubiquitination des domaines transmembranaires des protéines FRIZZLED et donc l’endocytose des complexes abrogeant ainsi l’activation de la voie de signalisation. Le mode d’action des R-spondin consiste à se fixer à leurs récepteurs qui sont les protéines de la famille LGR via leur domaine furin-like 2. Le domaine furin-like 1 va alors pouvoir interagir avec les protéines RNF43 et ZNRF3 entrainant leur exclusion de la membrane et empêchant ainsi le rétrocontrôle négatif de la voie .