Mülkiyet, içinde olabilme ve tanımlama kavramları

La voie ubiquitine-protéasome est un processus essentiel pour l’activité hormono- dépendante et indépendante de ER et ER (161,165,189,355-357). Les études démontrent que le recyclage constant des ERs par le protéasome est nécessaire afin d’optimiser (transactivation protéasome-dépendante) ou limiter leur réponse en fonction des stimuli et/ou de la concentration d’estrogène. Par exemple, en présence d’estrogène, la sous-unité SUG1 du complexe 19S du protéasome est impliquée dans le processus puisqu’elle interagit de manière ligand-dépendante avec les ERs et induit leur dégradation lorsque surexprimée (358). En absence d’estrogène, le domaine F de ER semble protéger ce dernier de la dégradation en empêchant la liaison de ER avec le protéasome par le biais de SUG1 (161).

De plus, tel qu’observé pour ER, l’activation hormonale optimale de ER est dépendante de l’action du protéasome puisque son inhibition par le MG132 provoque la répression de l’activité transcriptionnelle estrogène-dépendante de ER (161,165). Quoique plusieurs E3 ligases, notamment CHIP, E6AP, et Mdm2, semblent jouer un rôle déterminant dans la régulation de l’activité de ER par la voie ubiquitine-protéasome, les protéines impliquées dans cette transactivation protéasome-dépendante n’ont toujours pas été identifiées.

CHIP à un effet protecteur sur le développement de cancer du sein car l’inhibition de son expression résulte en un développement rapide de tumeurs chez la souris (602). Son rôle de suppresseur de tumeurs vient de sa capacité à induire l’inhibition de plusieurs voies oncogéniques en régulant négativement les niveaux d’expression des protéines. CHIP

interagit avec ER de manière ligand-dépendante ou indépendante et il favorise préférentiellement l’ubiquitination et la dégradation des ER actifs (161). Sa présence réprime l’activité transcriptionnelle du récepteur et, ensemble, ces résultats démontrent que CHIP n’est pas impliqué dans la transactivation protéasome-dépendante de ER mais suggèrent plutôt que son rôle est de promouvoir l’arrêt de la transcription. CHIP interagit également avec ER mais il est impliqué exclusivement dans la régulation du niveau d’expression basal de ER puisqu’il interagit et ubiquitine ER seulement lorsqu’aucun ligand n’est présent sur ce dernier et préférentiellement lorsqu’il est mal replié (189).

L’E3 ligase E6-AP possède une double fonction et il agit également comme coactivateur transcriptionnelle pour plusieurs récepteurs nucléaires, indépendamment de son activité E3-ligase (359). E6-AP augmente l’activité transcriptionnelle de ER et est recrutée suite à la phosphorylation de la sérine 118 du récepteur (164). Sa présence favorise la transcription en stabilisant l’interaction entre ER et p300, et le retrait de l’expression de E6-AP résulte en une diminution de l’expression des gènes ER-dépendant (360). Également, la surexpression d’un mutant de E6-AP n’ayant plus d’activité E3-ligase induit la tumorigenèse mammaires chez les souris (361). Par contre, dans les mêmes conditions, la surexpression de E6-AP de type sauvage n’induit pas tumeurs. Également le niveau d’expression de E6-AP et ER sont inversement corrélé dans les cancers du sein et de la prostate (361,362). Ces résultats démontrent l’importance de la double fonction de E6-AP sur la régulation de ERL’activité estrogénique de ER est également positivement régulée par la présence de E6-AP (résultats non-publiés) mais contrairement à ER, cette activation n’est observée qu’en condition de forte surexpression. En absence d’estrogène, l’activité E3 ligase de E6-AP prime sur son activité coactivatrice, puisqu’aucune activation n’est observée en absence de ligand et sa surexpression réprime l’activité Erk-dépendante de ER. En effet, mes résultats démontrent que le recrutement de E6-AP au niveau de l’AF-1 de ER en réponse aux kinases Erk, induit la dégradation du récepteur et favorise l’arrêt de la transcription (voir chapitre 2 section 1) (165).

L’E3 ligase Mdm2, induit la mono ou poly-ubiquitination de nombreux substrats (363). Sa surexpression, observée dans près de 10% des tumeurs, est néfaste puisqu’en tant que principale E3-ligase du gène suppresseur de tumeur p53, sa surexpression est associée à une diminution du niveau d’expression de cette protéine (364). Les études du Dr Sanchez démontrent que Mdm2, en coopération avec CBP qui agirait comme E4-ligase, est impliquée dans la dégradation et l’inhibition concomitante de ER en réponse à l’activation de la voie PI3K/Akt par ErbB2/ErbB3 (175). Ces résultats expliquent l’inhibition transcriptionnelle de ER observée dans un tel contexte (174). Mdm2 interagit également avec ER en présence ou en absence d’estrogène. La présence de Mdm2 active ER et certaines expériences laissent présager que cet effet est dépendant de l’activité E3 ligase de Mdm2 et implique la dégradation par le protéasome (365-366). Également Mdm2 est souvent surexprimé dans les cancers ER-positifs et une étude récente démontre que son niveau d’expression est positivement régulé par ER en réponse à l’estrogène (367), démontrant ainsi une boucle d’autorégulation positive entre ER et Mdm2 favorable à la tumorigenèse.

Même si aucune étude n’a encore démontrée la régulation de ER par BRCA1/BARD1, on ne peut passer sous silence son rôle dans les cancers gynécologiques. BRCA1 est un gène suppresseur de tumeur et est impliqué dans plusieurs processus biologiques incluant la prolifération, la transcription, le cycle cellulaire, l’ubiquitination et la réparation de l’ADN (368,369). Son absence prédispose fortement les femmes à développer des cancers du sein et des ovaires (370,371) et sa mutation est responsable de 40-45% des cancers du sein héréditaires (372). C’est en complexe avec BARD1 (BRCA1- associated RING domain) que BRCA1 agit comme E3 ligase (373). Sa présence régule négativement la transcription des gènes pro-tumorigéniques, incluant des gènes ER- dépendants (374). En plus d’induire la mono-ubiquitination de ER, BRCA1 favorise également la dégradation et l’inhibition du récepteur (313,375-377). Par un mécanisme de rétrocontrôle, ER régule le niveau d’expression de BRCA1 en présence d’estrogène via la

voie non-classique (378) et ER pourrait être également impliqué dans cette régulation puisque les tumeurs associées à BRCA1 expriment un niveau de ER significativement plus élevé que ER (379).

Finalement, malgré les nombreuses études entourant la régulation des ERs par l’ubiquitination et la voie ubiquitine protéasome, peu de sites d’ubiquitination ont été identifiés. Mes expériences ont permis l’identification d’un site de poly-ubiquitination sur ER, soit la lysine 4 (voir chapitre 3 section 3.1) mais l’E3 ligase impliquée n’a pas été identifié. Les lysines 302 et 303 de ER ont été identifiées comme des sites de mono- ubiquitination (par BRCA1/BARD1) et de poly-ubiquitination (169,313,377). De plus, tel que démontré dans ces études, ces lysines sont également le siège de plusieurs MPTs (acétylation, sumoylation et méthylation) et certaines, en entrant en compétition avec l’ubi protègent ER de la dégradation, alors que d’autres favorise l’ubiquitination et la dégradation subséquente du récepteur. Ces résultats sont un bon exemple de la complexité des interrelations entre les MPTs et soulignent l’importance de la dégradation et de la signalisation cellulaire dans la régulation des ERs.

5.3 – La sumoylation

La sumoylation est une modification post-traductionnelle hautement dynamique qui consiste en la liaison covalente d’une petite protéine SUMO (Small Ubiquitin-related MOdifier) sur une protéine cible. Seulement une faible proportion de la protéine cible, souvent moins de 1%, est sumoylée, rendant les investigations laborieuses (380). Malgré ce fait, de nombreux substrats nucléaires, cytoplasmiques et membranaires ont été identifiés depuis sa découverte au milieu des années 1990. Depuis, la sumoylation est reconnue comme étant un processus majeur impliqué dans la régulation de plusieurs fonctions biologiques autant chez les mammifères (381), les levures (382, 383) que les plantes (384).

5.3.1 – SUMO-1,2,3 et 4 : membres de la grande famille des Ubls

Chez l’humain, on retrouve quatre isoformes de SUMO soit ; SUMO-1 (aussi nommé Smt3c, PIC1, GMP1, sentrin et Ubl1), SUMO-2 (Smt3b), SUMO-3 (Smt3a) et SUMO-4. Les protéines SUMO-2 et 3 sont identiques à 95% alors que SUMO-1 et SUMO- 4 ne possèdent que 50% et 86 % d’homologie, respectivement, avec ces dernières (385, 386). On retrouve les isoformes 1, 2 et 3 dans la majorité des tissus, alors que l’expression de SUMO-4 se limite qu’à un nombre restreint d’organes tels que le rein, les ganglions lymphatiques et la rate (386, 387).

Malgré ces différences, ce sont toutes de petites protéines d’environ 11kDa qui font partie de la famille des protéines ubiquitine-like (Ubl). Les membres de la famille des Ubls se caractérisent par le fait qu’ils possèdent tous un repliement semblable à celui de l’ubiquitine, c’est à dire le repliement -grasp aussi connu sous le nom d’« ubiquitin fold » (Figure 15). De plus, leur conjugaison à une protéine cible se fait toute au niveau d’une lysine (K), implique une glycine (G) situé à leur extrémité Cterm et est coordonnée par une cascade enzymatique (388, 389).

Figure 15 : Représentation du repliement ubiquitine caractéristique aux Ubls L’ubiquitine, RUB/Nedd8 et SUMO sont tous des membres de la famille des Ubls qui se caractérise par la présence d’une structure typique à l’ubiquitine connue sous le nom d’« ubiquitin fold » ou « -grasp ».

Adaptation d’une image provenant du site internet du laboratoire du Dr. Richard Vierstra, Université du Wisconsin-Madison, Département de Génétique, http://vierstra.genetics.wisc.edu/research.sumo.php.

SUMO-1 a été la première Ubl découverte et est la plus largement étudiée jusqu’à présent mais depuis, plusieurs autres membres se sont ajoutés à la famille qui en compte aujourd’hui treize, incluant RUB/Nedd8, ISG15 et Atg8 (390).