UNIVERSITÉ DE LA MEDITERRANÉE AIX-MARSEILLE II FACULTÉ DES SCIENCES DE LUMINY 1

UNIVERSITÉ DE LA MEDITERRANÉE AIX-MARSEILLE II FACULTÉ DES SCIENCES DE LUMINY 163 Avenue de Luminy 13288 MARSEILLE Cedex 09 THÈSE Pour l’obtention du grade de DOCTEUR ès SCIENCES DE L’UNIVERSITÉ DE LA MEDITERRANÉE Discipline : BIOLOGIE DES EUCARYOTES spécialité IMMUNOLOGIE Présentée et soutenue publiquement par : Amandine CHAIX
                              Directeur de thèse : Dr. Paulo De Sepulveda JURY Prof. Philippe Naquet (Président) Dr. Isabelle Dusanter-Fourt (Rapporteur) Dr. Marie-Alix Poul (Rapporteur) Dr. Marcel Deckert (Examinateur) Dr. Sophie Tartare-Deckert (Examinateur) Dr. Paulo De Sepulveda (Directeur de thèse) Date de soutenance : Jeudi 30 septembre 2010

Table des Matières 1
   Table des abréviations............................................................................................ 7 Introduction: De la physiologie à la pathologie de la voie de communication SCF/KIT : Aspects moléculaires et fonctionnels.... 10 Préambule............................................................................................................ 10 Introduction générale et Problématique ........................................................... 11 Partie 1 : Physiologie de la voie SCF/KIT.......................................................... 13 1-A- Leçons issues de l’analyse des souris W et Sl .......................................... 13 1-B- Rôle de la voie SCF/KIT durant l’embryogenèse....................................... 14 1-B-1-Rôle dans l’hématopoïèse embryonnaire............................................. 15 1-B-2-Autres fonctions embryonnaires........................................................... 16 1-C- Rôle de la voie SCF/KIT durant la vie adulte............................................. 17 1-C-1-Rôle dans les cellules non hématopoïétiques...................................... 17 1-C-2-Rôle dans l’hématopoïèse adulte......................................................... 18 1-C-3-Rôle dans la physiologie des mastocytes ............................................ 19 1-C-3-1-La voie KIT/SCF est impliquée dans la survie, la prolifération et la différentiation des mastocytes.................................................................... 19 1-C-3-2-La voie KIT/SCF est impliquée dans les fonctions des mastocytes ................................................................................................................... 20 1-D- La voie SCF/KIT : un système de communication spécialisé .................... 21 1-E- Discussion ................................................................................................. 23 Partie 2 : KIT, un récepteur à activité tyrosine kinase ..................................... 24 2-A- Le ligand de KIT, le SCF............................................................................ 24 2-A-1- Origine des formes solubles et membranaires du SCF....................... 24 2-A-2- Distribution tissulaire des deux formes de SCF et régulation.............. 26 2-A-3- Fonctions des deux formes de SCF.................................................... 27 2-B- Topologie structurale et fonctionnelle du récepteur KIT............................. 27 2-B-1- KIT, un RTK de classe III .................................................................... 27 2-B-2- Biosynthèse, Composition et Assemblage du récepteur..................... 34 2-B-3- Activation de KIT par le SCF............................................................... 35 Partie 3 : Signalisation intracellulaire activée par la voie SCF/KIT................. 38 3-A- Décodage proximal du signal par les récepteurs....................................... 39 3-A-1- Conversion initiale et module de transfert........................................... 39 3-A-1-1- Phosphorylation du récepteur ...................................................... 39 3-A-1-2- Recrutement des partenaires de signalisation ............................. 40 a- Les domaines d’interaction protéine-protéine et la structure modulaire des protéines de signalisation................................................................. 40 b- Assemblage du signalosome sur le récepteur activé.......................... 44 3-A-2- Amplification et propagation du signal en intracellulaire ..................... 45 3-A-2-1- Les protéines d’ancrage, un module d’amplification du signal ..... 45 3-A-2-2- Rôle des effecteurs enzymatiques ............................................... 47 3-B- Les voies de signalisation intracellulaires activées par KIT ....................... 50 3-B-1- Méthodes d’étude de la signalisation intracellulaire............................ 50 3-B-2- Descriptif des voies activées en aval du signalosome KIT.................. 52 3-B-2-1- La voie PI3K/AKT......................................................................... 52 a- Généralités sur les PI3K..................................................................... 52 b- Signalisation par la Voie PI3K/AKT .................................................... 53 c- KIT et la voie PI3K.............................................................................. 53 3-B-2-2- La voie PLC
................................................................................ 55 Table des Matières 2 a- Généralités sur les PLC...................................................................... 55 b- Signalisation par la voie PLC
/Ca2+/PKC.......................................... 55 c- KIT et la voie PLC
............................................................................. 55 3-B-2-3- Les voies MAPK........................................................................... 56 a- Généralités sur les voies MAPK ......................................................... 56 b- KIT et les voies MAPK........................................................................ 57 3-B-2-4- La voie des SFK........................................................................... 58 a- Généralités sur les SFK...................................................................... 58 c- KIT et les SFK..................................................................................... 60 3-B-2-5- La voie JAK/STAT........................................................................ 62 a- Généralités sur les JAK ...................................................................... 62 b- Généralités sur les STATs.................................................................. 63 c- KIT et la voie JAK-STAT..................................................................... 64 3-C- Les mécanismes d’atténuation et de terminaison de la signalisation intracellulaire ..................................................................................................... 66 3-C-1- Généralités sur l’atténuation du signal RTK........................................ 66 3-C-2- Mécanismes d’atténuation de la signalisation initiée par KIT.............. 67 3-C-2-1- Inhibition de l’activité kinase du récepteur.................................... 67 a- Par les PKC........................................................................................ 67 b- Par les Tyrosine Phosphatases.......................................................... 68 3-C-2-2- Inhibition de l’activité plateforme du récepteur............................. 70 a- Par les PTPs....................................................................................... 70 b- Par les protéines SOCS ..................................................................... 70 3-C-3- Généralités sur la terminaison des signaux émanant des RTK: endocytose et dégradation des récepteurs.................................................... 71 3-C-3-1- Ubiquitine et ubiquitination........................................................... 72 3-C-3-2- Cbl, une E3-ubiquitine ligase agissant sur les RTK ..................... 72 3-C-3-3- Endocytose clathrine-dépendante et dégradation des RTK......... 74 3-C-4- Dégradation des RTK par le protéasome? ......................................... 76 3-C-4-Terminaison de la signalisation intracellulaire activée par la voie SCF/KIT......................................................................................................... 77 3-4-1- Notions cinétiques ........................................................................... 77 3-4-2- Notions mécanistiques..................................................................... 77 3-D- Les facteurs déterminants la spécificité de la signalisation intracellulaire activée par les RTK ........................................................................................... 79 3-D-1- La redondance et ses limites .............................................................. 80 3-D-1-1- Redondance de l’activation des voies au niveau du récepteur .... 80 3-D-1-2- Redondance transcriptionnelle des voies au niveau génique ...... 81 3-D-1-3- Les limites de la redondance : vers la spécificité ......................... 83 a- De l’étude des modèles cellulaires ..................................................... 83 b- De l’étude des modèles animaux........................................................ 84 3-D-1-4- La signalisation : un ballet dans l’espace et le temps .................. 85 3-D-2- Amplitude initiale de la signalisation ................................................... 86 Intégration à l’échelle du récepteur................................................................ 86 3-D-2-1- Nature du signal ligand ................................................................ 86 3-D-2-2- Encodage de l’intensité du signal ligand au niveau du récepteur. 87 a- Exemples de réponses dose dépendantes des RTK.......................... 87 b- Activation, Ubiquitination et Internalisation des RTK .......................... 89 c- Retour sur les spécificités biologiques des formes solubles et membranaires du SCF............................................................................ 92 Table des Matières 3 3-D-3- Cinétique de la signalisation émise par un récepteur ......................... 93 3-D-3-1- Spécificité catalytique des PTPs.................................................. 94 3-D-3-2- Régulation de l’activité catalytique des PTPs............................... 94 a- Oxydation ........................................................................................... 94 b- Phosphorylation.................................................................................. 94 c- Liaison avec un ligand et dimérisation dans le cas des RPTPs.......... 94 d- Recrutement membranaire................................................................. 95 e- Protéolyse........................................................................................... 95 3-D-3-3- Localisation subcellulaire des PTPs............................................. 95 3-D-4- Localisation du signalosome d’un récepteur....................................... 96 3-D-4-1- Enzymologie de la signalisation................................................... 96 3-D-4-2- Les endosomes, une structure de localisation et d’amplification Implications dans la spécificité de la signalisation...................................... 98 a- Les endosomes et la signalisation intracellulaire................................ 98 b- Contribution au codage spatio-temporel de la signalisation ............... 99 c- Eléments de discussion .................................................................... 101 3-D-5- La signalisation à l’échelle cellulaire................................................. 101 3-D-5-1- Intégration membranaire............................................................ 102 a- Synergie au niveau des récepteurs .................................................. 102 b- Synergie au niveau des protéines d’ancrage.................................... 103 c- Contrôle combinatoire et spécificité.................................................. 104 d- Intégration spatiale de plusieurs activations - Importance des radeaux lipidiques............................................................................................... 106 3-D-5-2- Intégration dans les voies .......................................................... 111 a- Au niveau protéique.......................................................................... 111 b- Au niveau transcriptionnel ................................................................ 111 3-D-5-3- Importance du contexte cellulaire .............................................. 111 3-D-6- Conclusion........................................................................................ 112 3-E- Modélisation des réseaux de signalisation et Biologie Systémique ......... 116 3-E-1- Analyse systémique de la signalisation intracellulaire....................... 117 3-E-2- Ce que nous apprend la modélisation............................................... 118 3-E-3- Quand le système perd les pédales.................................................. 120 Partie 4 : Pathologie de la voie SCF/KIT, implication dans les néoplasies.. 121 4-A- Le cancer, une maladie génétique........................................................... 121 4-B- Oncogènes et gènes suppresseurs de tumeurs dans la fonction de prolifération...................................................................................................... 123 4-C- Les mécanismes d’activation oncogéniques des tyrosine kinases .......... 125 4-C-1- Modifications quantitatives................................................................ 125 4-C-1-1- Amplification génique................................................................. 126 a- Amplification de KIT.......................................................................... 126 b- Stimulation autocrine de la voie SCF/KIT dans les tumeurs solides. 126 4-C-1-2- Altération de la régulation au niveau génique ............................ 127 4-C-2- Modifications qualitatives.................................................................. 128 4-C-2-1- Création d’une protéine de fusion par translocations chromosomiques...................................................................................... 128 4-C-2-2- Mutations affectant les mécanismes d’autocontrôle de l’activité kinase....................................................................................................... 129 a- Mutations affectant la dimérisation ................................................... 130 b- Mutations affectant l’autorégulation conformationnelle du récepteur 132 c- Mutations affectant l’activité kinase du récepteur ............................. 134 Table des Matières 4 4-C-2-3- Mutations affectant les systèmes de régulation négative de l’activité des kinases................................................................................. 136 Partie 5 : Signalisation oncogénique par les RTK activés ............................ 137 5-A- Les modifications quantitatives de la signalisation................................... 138 5-A-1- Modification de la durée de vie de l’activation................................... 138 5-A-1-1- Echappement aux phosphatases............................................... 138 5-A-1-2- Echappement aux mécanismes d’endocytose et de dégradation139 a- A propos des oncogènes viraux ....................................................... 139 b- Le cas des protéines de fusion......................................................... 140 5-A-2- Modification du seuil d’activation....................................................... 141 5-A-2-1- Activation et pouvoir transformant des RTK : mise en évidence d’un effet dose ................................................................................................. 141 5-A-2-2- Implications dans la transformation cellulaire............................. 142 5-B- Les modifications qualitatives de la signalisation..................................... 143 5-B-1- Modification des propriétés catalytiques de l’enzyme ....................... 143 5-B-1-1- Généralités sur la spécificité catalytique des PTK...................... 143 5-B-1-2- Spécificité catalytique des RTK oncogéniques........................... 144 a- Au niveau du récepteur lui-même..................................................... 144 b- Au niveau des substrats (en aval) .................................................... 147 5-B-2- Modification de la localisation ........................................................... 148 5-B-2-1- Généralités sur la maturation des glycoprotéines membranaires148 5-B-2-2- Maturation normale des RTK ..................................................... 149 5-B-2-3- Maturation défectueuse des RTK activés................................... 150 5-B-2-4- Parenthèse sur le lien entre la phosphorylation et la maturation des RTK sauvages.......................................................................................... 152 5-B-2-5- Défaut de maturation des RTK activés: conséquences en terme de signalisation.............................................................................................. 153 a- À propos de la contribution oncogénique de la signalisation intracellulaire......................................................................................... 153 b- À propos des différences entre les signalisations normales et oncogéniques ....................................................................................... 154 5-C- Conclusion générale................................................................................ 157 Travaux expérimentaux : Etude moléculaire et fonctionnelle de la signalisation oncogénique de KITD816V..................................................... 162 Partie 1 : Mécanismes de l’activation des uploads/Management/ these-2010-chaix-amandine2.pdf

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• Publié le Aoû 06, 2022
• Catégorie Management
• Langue French
• Taille du fichier 8.0038MB