Les MAM (mitochondria-associated membranes) sont des régions du réticulum endoplasmique (RE) en interaction directe avec des mitochondries. Elles sont impliquées dans divers processus cellulaires, comme le transfert du calcium (Ca²⁺) entre les deux organites. L’altération des MAM peut entraîner l’apparition de maladies telles que la maladie de Parkinson [1] ou des dysfonctionnements du métabolisme des lipides [2,3]. L’une des protéines impliquées dans la formation des MAM est FUNDC1 (FUN14 domain-containing 1), une protéine de la membrane externe mitochondriale impliquée également dans la fission des mitochondries, la mitophagie¹ et la réponse à l’hypoxie [4]. L’équipe de Kai Huang a montré qu’au niveau des MAM, FUNDC1 interagit avec le canal calcique du RE, IP₃R2 (inositol trisphosphate receptor type 2), augmentant ainsi le transfert de Ca²⁺ vers la mitochondrie [5]. Récemment, cette même équipe [6] s’est intéressée à l’angiogenèse, un processus essentiel durant l’embryogenèse mais aussi pour la réparation tissulaire et la croissance tumorale. La fixation du VEGF (vascular endothelial growth factor) sur son récepteur VEGFR2 à la surface des cellules endothéliales, induit différentes réponses cellulaires, comme la migration, la prolifération ou la survie, qui sont nécessaires à la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de ces cellules [7,8]. Dans cette étude, les auteurs ont utilisé des approches in vitro et in vivo afin d’établir un possible lien entre FUNDC1, les MAM et l’angiogenèse.

Le VEGF favorise la formation des MAM

Grâce à des approches de microscopie, les auteurs ont observé dans un premier temps que le VEGF favorise l’association entre le RE et les mitochondries, et donc la formation des MAM dans des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVEC). Les chercheurs ont par la suite montré que le VEGF ne modifie pas la quantité totale de FUNDC1 mais, qu’en revanche, il induit son accumulation au niveau des zones de contact entre le RE et les mitochondries. FUNDC1 se trouve donc enrichi au niveau des MAM suite à une stimulation par le VEGF.

FUNDC1 promeut l’angiogenèse

Pour évaluer le lien entre FUNDC1 et l’angiogenèse, les auteurs de l’étude ont analysé in vitro la formation de tubes vasculaires par des cellules HUVEC. Ils ont montré que l’inactivation de FUNDC1, via l’utilisation de siRNA dirigé contre son ARNm, diminue significativement la formation des MAM ainsi que la longueur de ces tubes vasculaires. L’implication de FUNDC1 dans l’angiogenèse a également été confirmée in vivo, puisque des souris dans lesquelles le gène Fundc1 a été spécifiquement invalidé dans les cellules endothéliales présentent une vascularisation réduite de la rétine par rapport aux souris contrôles. De plus, afin d’étudier l’angiogenèse tumorale, les chercheurs ont inoculé des cellules de carcinome dans l’abdomen de souris et ont observé une réduction du poids tumoral et une diminution de l’expression de CD31 (un marqueur d’angiogenèse) chez les souris déficientes en Fundc1. L’ensemble de ces résultats suggèrent donc que FUNDC1 promeut l’angiogenèse in vitro et in vivo.

Les MAM et l’angiogenèse

Comme le VEGF et FUNDC1 favorisent l’angiogenèse et la formation de MAM, les chercheurs se sont ensuite intéressés au rôle des MAM dans l’angiogenèse. Pour cela, ils ont induit leur formation en utilisant, dans des expériences in vitro et in vivo, un plasmide codant des séquences peptidiques d’adressage aux membranes de la mitochondrie et du RE (dérivées des protéines mAKAP1 et yUBC6 respectivement), ce « linker » synthétique favorisant ainsi l’association entre les deux organites dans les cellules. L’angiogenèse, évaluée grâce aux approches décrites plus haut, est augmentée lors de l’induction de la formation de MAM et est corrélée à une augmentation de l’expression de VEGFR2. Cette augmentation du récepteur dépend de la présence de FUNDC1 puisque l’invalidation de ce dernier empêche l’expression de VEGFR2 induite par la formation des MAM.

FUNDC1 et la signalisation VEGFR2

Les chercheurs se sont donc intéressés au lien entre FUNDC1 et la signalisation VEGFR2. En utilisant des plasmides contenant le gène codant la luciférase sous contrôle du promoteur de VEGFR2, ils ont pu identifier la région de ce promoteur impliquée dans la régulation transcriptionnelle du gène VEGFR2 par FUNDC1. Cette région contient un site de liaison pour SRF (serum response factor), un facteur de transcription dont la phosphorylation activatrice dépend du Ca²⁺. Des expériences de ChIP (chromatin immuno-precipitation) indiquent d’ailleurs que FUNDC1 promeut la liaison de SRF phosphorylé au promoteur de VEGFR2.

De plus, les auteurs ont montré que FUNDC1 favorise le relargage de Ca²⁺ du RE vers le cytoplasme suite à un traitement par le VEGF, permettant ainsi la phosphorylation Ca²⁺-dépendante de SRF et sa liaison au promoteur de VEGFR2 et aboutissant à la surexpression de VEGFR2.

FUNDC1 et le canal calcique IP3R1

Pour finir, les auteurs ont mis en évidence dans les cellules endothéliales une interaction entre FUNDC1 et IP₃R1 (inositol trisphosphate receptor type 1), le principal canal calcique du RE, qui est favorisée par un traitement par le VEGF. Cette interaction pourrait expliquer l’effet promoteur de FUNDC1 sur le relargage de Ca²⁺ et in fine sur l’expression de VEGFR2.

Afin d’étudier cette interaction plus en détail, les auteurs ont conçu un peptide inhibiteur fondé sur le domaine d’IP₃R1 interagissant avec FUNDC1, ce peptide entre donc en compétition avec FUNDC1 pour l’interaction avec IP₃R1, ce qui abolit l’interaction entre les deux partenaires. Le peptide perturbe la formation de MAM, suggérant que l’interaction avec l’IP3R1 pourrait être à l’origine de l’effet de FUNDC1 sur les MAM. Il diminue également, après une stimulation par le VEGF, le relargage de Ca²⁺ dans le cytosol, le niveau de phosphorylation de SRF et le niveau d’expression de VEGFR2. In vivo, ce peptide diminue l’angiogenèse dans les modèles décrits précédemment.

Ces résultats indiquent donc que l’interaction entre FUNDC1 et IP₃R1 promeut l’angiogenèse en favorisant le relargage de Ca²⁺ dans le cytosol.

FUNDC1 et MAM : de nouvelles cibles thérapeutiques ?

Le VEGF, via son interaction avec son récepteur VEGFR2, promeut l’angiogenèse. Dans cette étude, Wang et al. montrent que la protéine FUNDC1 favorise ce processus en régulant l’homéostasie calcique au niveau des MAMs (Figure 1). Ainsi, l’activation de VEGFR2, en plus de la production d’IP₃ [11], induit la formation de MAM, probablement en favorisant l’interaction entre FUNDC1 et IP₃R1 (par un mécanisme non décrit ici). Cette interaction augmente alors le relargage de Ca²⁺ induit par la fixation de l’IP₃ sur son récepteur IP₃R1. Ce Ca²⁺ permet ensuite la phosphorylation du facteur de transcription SRF et son action sur le promoteur de VEGFR2. La surexpression de VEGFR2 permet ainsi d’augmenter la réponse des cellules au VEGF. Cette étude met en évidence une boucle de rétrocontrôle positif induisant une amplification de la réponse au VEGF, et donc de l’angiogenèse.

Figure 1. Formation des MAM et activation de l’angiogenèse par le VEGF. L’activation du récepteur VEGFR2 (vascular endothelial growth factor receptor 2) par son ligand favorise d’une part la formation de MAM (mitochondria-associated membranes) via l’interaction entre FUNDC1 (FUN14 domain-containing 1) et IP3R1 (inositol triphosphate receptor type 1), et permet également d’activer la production de l’IP3 (inositol triphosphate). IP3 se fixe sur son récepteur, IP3R1, présent au niveau du réticulum endoplasmique, et conduit à la libération du Ca2+ dans le cytoplasme et la mitochondrie. Ce calcium promeut l’activation de kinases qui phosphorylent SRF (serum response factor). Le facteur phosphorylé est transloqué dans le noyau et se fixe sur le promoteur du gène VEGFR2 permettant l’activation de sa transcription. La surexpression de VEGFR2 favorise ainsi l’angiogenèse.

L’effet de FUNDC1 sur le relargage du Ca²⁺ via son interaction avec IP₃R1 est donc clé dans le processus d’angiogenèse puisqu’il permet d’amplifier ce signal. Ainsi, les chercheurs ont montré qu’un peptide bloquant l’interaction entre FUNDC1 et IP₃R1 inhibe l’angiogenèse. Ce peptide pourrait représenter une approche thérapeutique anti-tumorale pour empêcher la vascularisation des cellules cancéreuses.

Les MAM favorisent également le passage de Ca²⁺ du RE vers les mitochondries, ce qui stimule certaines fonctions mitochondriales, comme le cycle de Krebs ou la production de ROS [12,13]. Cette production de ROS est favorisée par l’augmentation de la concentration mitochondriale de Ca²⁺ notamment en condition d’hypoxie [12]. Dans cette condition fréquemment observée dans les tumeurs, les ROS mitochondriaux participent à la stabilisation d’HIF-1a, un facteur de transcription qui active l’expression de VEGF [14]. Les MAM pourraient donc promouvoir l’angiogenèse tumorale de plusieurs façons. Une meilleure compréhension des mécanismes favorisant leur formation et leur stabilisation permettrait ainsi de découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques afin de réduire l’angiogenèse associée à des situations pathologiques.

Liens d’intérêt

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

Références

© 2024 médecine/sciences – Inserm

Liste des figures

Figure 1. Formation des MAM et activation de l’angiogenèse par le VEGF. L’activation du récepteur VEGFR2 (vascular endothelial growth factor receptor 2) par son ligand favorise d’une part la formation de MAM (mitochondria-associated membranes) via l’interaction entre FUNDC1 (FUN14 domain-containing 1) et IP3R1 (inositol triphosphate receptor type 1), et permet également d’activer la production de l’IP3 (inositol triphosphate). IP3 se fixe sur son récepteur, IP3R1, présent au niveau du réticulum endoplasmique, et conduit à la libération du Ca2+ dans le cytoplasme et la mitochondrie. Ce calcium promeut l’activation de kinases qui phosphorylent SRF (serum response factor). Le facteur phosphorylé est transloqué dans le noyau et se fixe sur le promoteur du gène VEGFR2 permettant l’activation de sa transcription. La surexpression de VEGFR2 favorise ainsi l’angiogenèse.

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