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Numéro
Med Sci (Paris)
Volume 28, Numéro 6-7, Juin–Juillet 2012
Page(s) 570 - 572
Section Nouvelles
DOI http://dx.doi.org/10.1051/medsci/2012286004
Publié en ligne 16 juillet 2012

p27KIP1 : un inhibiteur des complexes cycline/CDK

La progression dans le cycle de division cellulaire est régie par l’activation séquentielle des complexes cycline/CDK (cyclin-dependent kinases). Ces complexes sont finement régulés à de multiples niveaux, notamment par des inhibiteurs de CDK dont p27KIP1 (cyclin-dependent kinase inhibitor 1B ou p27) [1, 2]. L’importance de p27 dans le contrôle des transitions de G0 (quiescence) à G1, et de G1 à S a été abondamment décrite depuis le clonage du gène codant pour p27 en 1994 [1]. Le niveau de p27 est élevé dans les cellules quiescentes, et diminue lors de la transition G1/S pour rester faible dans les phases S, G2 et M du cycle cellulaire. La dégradation de p27 est déclenchée par sa phosphorylation par le complexe cycline E/CDK2, ce qui crée un site de reconnaissance pour l’E3 ubiquitine ligase Skp2 (S-phase kinase-associated protein 2) [1]. L’invalidation chez la souris du gène cdkn1b, qui code pour p27, souligne l’importance de p27 dans le contrôle de la prolifération cellulaire puisque la taille de ces animaux augmente d’environ 30 %, et que cette croissance s’accompagne d’une hyperplasie de divers organes et d’une prédisposition à la tumorigenèse spontanée ou induite par des carcinogènes [1]. De plus, la perte de l’expression nucléaire de p27 est un facteur de mauvais pronostic dans de nombreux types de cancers chez l’humain [1]. En outre, la diminution nucléaire de p27 n’est pas associée à des mutations génétiques, comme c’est le cas pour les suppresseurs de tumeurs classiques, mais elle résulte de l’augmentation de sa dégradation protéolytique ou de son exclusion du noyau.

p27KIP1 : protéine multifonctionnelle

De nombreuses études indiquent que le rôle de p27 ne se limite pas à l’inhibition du cycle cellulaire, et que cette protéine participe en fait à la régulation d’autres processus cellulaires via son interaction avec divers partenaires protéiques [12]. En effet, p27 est impliquée dans le contrôle de la migration cellulaire, de l’apoptose, de la transcription et du devenir des cellules souches progénitrices de p27 [1, 3, 4]. Afin d’étudier les fonctions indépendantes des complexes cycline/CDK, nous avons généré des souris knock-in exprimant un allèle de p27 incapable de lier les cyclines et les CDK (p27CK-) [2, 4, 5]. À l’inverse des souris p27-/- qui présentent des tumeurs spontanées uniquement au niveau de l’hypophyse, les souris p27CK- développent des tumeurs dans divers organes dont les poumons. Ce modèle murin a donc révélé un rôle oncogénique pour p27, indépendant de ses fonctions d’inhibiteur de cycline/CDK.

Une autre caractéristique de la protéine p27CK- est qu’en absence de liaison aux complexes cycline/CDK, Skp2 est incapable de s’y lier, ce qui empêche son ubiquitinylation et sa dégradation. Par conséquent, le niveau de p27CK- est anormalement élevé dans les phases S/G2/M du cycle cellulaire [5].

Rôles de p27 dans les phases G2/M

Alors que le rôle de p27 à la transition G1/S est abondamment décrit, son implication dans les phases tardives du cycle cellulaire l’est beaucoup moins. Néanmoins, plusieurs études indiquent que p27 joue un rôle important dans le contrôle de l’entrée en mitose. Les souris Skp2-/- présentent un phénotype de polyploïdie, une amplification des centrosomes et un défaut de prolifération qui sont absents dans les animaux Skp2-/-/p27-/-, indiquant que l’accumulation de p27 en phases G2/M causée par la perte de Skp2 est responsable d’un défaut de progression en mitose [6, 7]. p27 est aussi impliquée dans l’arrêt des cellules en phases G2/M en réponse aux dommages à l’ADN [8, 9]. p27 potentialise également l’accumulation de la protéine Rad51 lors de la réparation des cassures double brin de l’ADN. En effet, elle inhibe la phosphorylation de BRCA2 (breast cancer 2) par le complexe cycline-B/CDK1, ce qui empêche la formation des complexes BRCA2/Rad51 et la réparation des dommages à l’ADN dépendante de Rad51 [9].

Nous avons donc utilisé le fait que le niveau de p27CK- est comparable à celui de p27 dans les souris Skp2-/- pour déterminer si p27 intervenait au cours de la mitose indépendamment des cycline/CDK.

Un nouveau rôle de p27 dans le contrôle de la cytocinèse via la régulation de citron kinase

Les souris p27CK- présentent un phénotype de multinucléation dans plusieurs tissus, dont le foie et les reins [10]. De plus, l’expression de p27CK- est capable d’induire la multinucléation de cellules en culture [10]. p27 semble donc jouer un rôle indépendant des cycline/CDK en fin de mitose, lors de l’étape finale de la division cellulaire qui conduit à la séparation des cellules filles : la cytocinèse.

La cytocinèse est divisée en plusieurs étapes incluant l’assemblage de l’anneau contractile d’actomyosine, sa contraction au niveau du sillon de clivage jusqu’à la formation d’une zone dense (midbody) au niveau de la zone d’interdigitation des microtubules du fuseau mitotique. La phase finale de la cytocinèse est l’abscission où les cellules se séparent physiquement. Des analyses de vidéomicroscopie ont révélé qu’une fraction de fibroblastes primaires issus de souris p27CK- effectuent une mitose normale, mais ont un défaut en fin de cytocinèse, lors de l’abscission, avec une réouverture du pont intercellulaire [10].

Par ailleurs, nous avons identifié la protéine citron kinase (citron-K) lors d’un criblage protéomique visant à identifier des partenaires de p27 [10]. Citron-K est une Ser/Thr kinase effectrice des GTPases Rho qui possède plusieurs domaines impliqués dans de nombreuses interactions protéine/protéine [10]. Citron-K joue un rôle essentiel dans la cytocinèse et est localisée sur l’anneau d’actomyosine du sillon de clivage, et au midbody. Chez la drosophile et dans les cellules HeLa, la perte de fonction de citron-K entraîne un défaut d’abscission et une réouverture du pont intercellulaire, conduisant à la formation de cellules multinucléées.

L’interaction de p27 avec citron-K a été confirmée in vitro et in vivo, et le domaine d’interaction de p27 sur citron-K a été cartographié au niveau d’une région qui participe à l’interaction de citron-K avec son activateur Rho [10]. Des expériences d’immunofluorescence ont également permis de colocaliser p27 et citron-K au niveau de l’anneau d’actomyosine et du midbody. De plus, la surexpression du domaine minimal de citron-K qui lie p27 est suffisante pour empêcher le phénotype de multinucléation causé par p27CK-. L’expression d’un mutant de p27CK- incapable de lier citron-K n’entraîne plus de multinucléation [10]. Ces observations confirment donc au niveau fonctionnel l’importance de l’interaction citron-K/p27 dans le phénotype des cellules p27CK-. Enfin, il apparaît que l’interaction de p27 avec citron-K empêche cette dernière d’interagir avec son activateur Rho [10]. Par conséquent, p27 semble impliquée dans les phases finales de la cytocinèse via la régulation de l’activation de citron-K par les protéines Rho.

Ces résultats fournissent un mécanisme potentiel qui pourrait expliquer la susceptibilité accrue des souris p27CK- à la tumorigenèse [4]. Chez l’homme, des études cliniques associent la localisation cytoplasmique de p27 avec des tumeurs agressives de haut grade et la présence de métastases [1]. Par conséquent, dans les cellules tumorales où p27 est principalement cytoplasmique, l’entrée en mitose avec un niveau élevé de p27 pourrait alors causer des défauts de cytocinèse, entraînant la multinucléation et la polyploïdie, contribuant ainsi à promouvoir l’instabilité génétique.

Plusieurs questions restent en suspens : quelle est l’importance de ce nouveau rôle de p27 au niveau physiologique dans une cellule normale ? Comment est régulée l’interaction de p27 avec citron-K ? Une hypothèse particulièrement intéressante serait que p27 soit capable de cibler des complexes cycline/CDK vers des protéines spécifiques du midbody (comme citron-K) ou puisse inhiber l’activité de ces complexes au midbody, à un moment donné, pour réguler le processus d’abscission. De manière intéressante, lors d’un criblage protéomique réalisé afin d’identifier les protéines présentes au midbody, CDK1 et CDK4 ont effectivement été trouvées [11]. Reste à comprendre le rôle de chacune de ces protéines dans la cytocinèse et, plus particulièrement, dans l’interaction entre p27 et citron-K ou RhoA.

Liens d’Intérêt

Les auteurs déclarent n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.

Références

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