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 PHOSPHORYLATIONS DES RÉCEPTEURS DE L'ACIDE RÉTINOÏQUE

Qu’avez-vous mis en évidence ?

C.R-E : Il y a plus de dix ans, mon équipe avait montré que les RAR sont des protéines phosphorylées. Cependant, le mécanisme de la phosphorylation de ces récepteurs était encore inconnu, jusqu’à ce que nous démontrions que l’acide rétinoïque et les RAR étaient capables d’avoir des effets non transcriptionnels en dehors du noyau, comme l’activation de kinases qui vont ensuite induire des cascades de phosphorylations ciblant les RAR.

Grâce au soutien de la Fondation ARC, nous avons décrypté le mécanisme de l’activation des voies de signalisation par les RAR en réponse à l’acide rétinoïque. Nous avons aussi montré que ces voies de signalisation sont affectées dans un certain nombre de cancers avec des répercussions sur l’état de phosphorylation des RAR et leur fonctionnement.

Comment les RAR sont-ils phosphorylés?

C.R-E : Mon équipe a montré que les RAR deviennent phosphorylés très rapidement après l’addition d’acide rétinoïque. En fait, cette phosphorylation résulte de l’activation de cascades de kinases via un pool de RAR extranucléaire associé à la membrane cytoplasmique [1]. En réponse à l’acide rétinoïque, ce pool membranaire interagit avec des protéines G, ce qui déclenche toute une cascade de kinases, parmi lesquelles les MAPKs (mitogen-activated protein kinases). Dans certaines lignées cellulaires, il s’agit de la p38-MAPK, qui rentre dans le noyau, et active une autre kinase, MSK1 (mitogen and stress-activated kinase 1), qui va phosphoryler les RAR au niveau d’un résidu sérine situé dans une zone flexible et accessible du LBD [2] (Figure 1).

En fait, la p38MAPK et MSK1 phosphorylent aussi d’autres cibles comme les histones [2] et de nombreuses protéines partenaires des RAR [3,4]. L’ensemble des ces processus de phosphorylation participe à toute la dynamique de la transcription et in fine au recrutement de la machinerie de transcription.

Ces phosphorylations ont-elles des conséquences sur la structure des RAR ?

C.R-E : Oui car une protéine est dynamique, une phosphorylation aussi. Une collaboration avec les équipes de RMN et de modélisation moléculaire du département de biologie structurale, nous a permis de montrer que l’introduction d’un résidu phosphate engendre des changements subtils de la conformation des RAR, changements qui vont permettre l’association ou la dissociation de protéines [567].

Ainsi, nous avons montré que la phosphorylation du LBD par MSK1 induit des changements conformationnels [57] qui favorisent le recrutement de la cycline H, qui forme avec Cdk7 et MAT1 le sous-complexe CAK (CDK-activating kinase) du facteur de transcription TFIIH [8]. Cdk7 va alors phosphoryler un autre résidu sérine situé dans le NTD, à proximité du DBD [9]. De nouveau cette phosphorylation entraîne des changements conformationnels, qui engendrent le départ de protéines partenaires puis le recrutement du RAR à l’ADN [26]. (figure 1).





Figure:1 Activation d’une cascade de phosphorylations par l’AR
(Crédit figure: Cécile Rochette-Egly)

La sérine N-terminale, qui est la cible finale de la cascade de phosphorylations, est conservée chez tous les vertébrés, alors que celle du LBD est restreinte aux mammifères [7]. Cela confirme l’importance de la phosphorylation finale du NTD et suggère que la phosphorylation du LBD correspondrait à une régulation fine, témoin d’une évolution sophistiquée.

[1] A. Piskunov et al, Oncogene, 2012
[2] N. Bruck et al, EMBO J, 2009
[3] M. Gianni et al, EMBO J, 2006
[4] C. Ferry et al, J Biol Chem, 2009
[5] E. Samarut et al, Mol Biol Evol, 2011
[6] S. Lalevée et al, FASEB J, 2010
[7] E. Gaillard et al, PNAS, 2006
[8] G. Bour et al, PNAS, 2005
[9] C. Rochette-Egly et al, Cell, 1997