Les récepteurs d’adhésion ne fournissent pas seulement une fixation physique à la MEC, mais ils créent également un échafaudage de signalisation dépendant de l’adhésion contenant un certain nombre de protéines adaptatrices et de kinases.5, 6 Ainsi, les intégrines fonctionnent de manière analogue aux récepteurs des facteurs de croissance (GFR), et activent en effet un grand nombre des mêmes voies en aval. Les intégrines interagissent également directement avec les GFR, et permettent aux cellules de répondre de manière optimale aux cytokines solubles uniquement lorsqu’elles sont attachées à la bonne MEC.
La spécificité pour des types particuliers de MEC se produit par le biais de la gamme d’intégrines exprimées sur les cellules.6 Les humains possèdent au moins 24 intégrines différentes, et bien que certaines soient exprimées sur les mêmes cellules et reconnaissent même les mêmes composants de la MEC, beaucoup ont des rôles essentiels dans des tissus spécifiques. Les cellules épithéliales mammaires adhèrent à une membrane basale riche en laminine via l’intégrine α6β1. Le stroma sous-jacent aux canaux mammaires et aux alvéoles contient du collagène I, qui est reconnu par α2β1 sur les cellules mammaires. Cependant, bien qu’elles expriment des intégrines se liant au collagène, elles ne favorisent pas la survie des cellules mammaires et finissent par subir une apoptose.7, 8 De la même manière, les mélanocytes sont maintenus dans le bon compartiment tissulaire grâce aux interactions intégrine/ECM. Le derme sous-jacent est riche en collagène, ce qui ne favorise pas l’adhésion et la survie des mélanocytes, car contrairement aux MEC, ils n’expriment pas les intégrines appropriées. Cependant, au cours de l’invasion du mélanome à travers le derme riche en collagène, la régulation à la hausse de αvβ3 sur les cellules de mélanome leur permet de recevoir des signaux antiapoptotiques d’un environnement ECM normalement hostile.9 L’inhibition de la fonction αvβ3 à l’aide d’anticorps bloquants induit l’apoptose des cellules de mélanome.
Alors, comment l’adhésion via les intégrines maintient-elle les cellules en vie ? L’adhésion médiée par les intégrines régule toutes les mêmes voies de signalisation qui contrôlent l’apoptose dans la survie médiée par les facteurs de croissance, les réponses aux dommages de l’ADN et l’apoptose médiée par les récepteurs de mort, bien qu’à des degrés différents. Les voies qui régulent l’anoikis varient selon le type de cellule, les différentes intégrines activant des cascades de signalisation distinctes (figure 1). Par exemple, les intégrines peuvent activer la signalisation de la PI3-kinase, la voie classique de l’ERK, ainsi que les MAP kinases activées par le stress comme la c-Jun N-terminal kinase (Jnk).5 Celles-ci peuvent être activées de plusieurs manières spécifiques aux différentes intégrines. Certaines intégrines (α1β1, α5β1 et αvβ3) recrutent les kinases de la famille src Fyn et Yes via une interaction avec la cavéoline 1, qui peut ensuite activer les voies ERK classiques en recrutant Shc, Grb2 et Sos10 (figure 1a). De nombreuses intégrines recrutent la pp125FAK (focal adhesion kinase), une tyrosine kinase non réceptrice qui est activée en réponse à l’adhésion11 (Figure 1b). La pp125FAK interagit avec une série de molécules de signalisation et d’adaptateurs, notamment Src, PI3-kinase, paxilline et p130CAS, et a été associée à un certain nombre de voies de signalisation contrôlant la migration, la prolifération et l’apoptose. La kinase liée aux intégrines est également recrutée sur les sites d’adhésion et a été impliquée dans la signalisation de la survie.12, 13 Il existe un chevauchement considérable entre les voies en aval activées par ces mécanismes alternatifs de signalisation des intégrines. Je vais souligner quelques exemples qui illustrent la diversité de la signalisation de l’anoikis.
Illustration schématique de seulement certaines des connexions moléculaires des complexes d’adhésion (adhésions focales) qui sont impliquées dans la signalisation de la survie. L’assemblage des complexes d’adhésion dépend non seulement des interactions entre les intégrines et la MEC sous-jacente, mais aussi des connexions avec le cytosquelette. L’activation de la signalisation des intégrines est donc plus complexe qu’une simple interaction récepteur/ligand. Se référer au texte principal et aux références qui y figurent pour plus de détails. (a) Les sous-unités α de certaines intégrines peuvent recruter les kinases de la famille Src Fyn et Yes par le biais d’interactions avec la cavéoline, qui activent alors la voie classique ERK. (b) La plupart des β-sous-unités des intégrines recrutent FAK par des interactions avec des protéines telles que la taline. La taline, la vinculine et d’autres protéines d’adhésion focale agissent à la fois comme des lieurs entre les intégrines et le cytosquelette d’actine, et comme un échafaudage pour le recrutement de molécules de signalisation comme FAK et paxilline. (c) L’adhésion et la signalisation de la GFR sont intimement liées, et la régulation peut se produire à un certain nombre de niveaux. L’adhésion à l’ECM peut contrôler l’expression des récepteurs GF, qu’ils puissent être activés ou non, ou qu’ils puissent interagir avec des effecteurs en aval tels que les voies classiques ERK et PI3-kinase
Pp125FAK s’est avéré nécessaire pour supprimer l’anoikis dans un certain nombre de types de cellules, soit par l’expression de formes dominantes négatives, la micro-injection d’anticorps anti-FAK ou l’utilisation de formes actives dominantes pour supprimer la mort cellulaire14, 15, 16 FAK peut réguler la signalisation de la PI3-kinase, la signalisation de la MAP kinase, les petites GTPases et d’autres tyrosine kinases telles que celles de la famille Src, qui peuvent toutes influencer la survie cellulaire.11 Dans les cellules MDCK, le détachement de l’ECM peut activer Jnk, fournissant un signal proapoptotique.17 Cependant, une autre étude utilisant également des cellules MDCK n’a trouvé aucune corrélation entre Jnk et l’anoikis.18 Au contraire, l’activation de la PI3-kinase dans les cellules MDCK adhérentes était nécessaire pour supprimer l’anoikis, comme cela a été observé dans les cellules épithéliales mammaires.14 Jnk peut être pro- ou antiapoptotique, selon son contexte cellulaire. Une étude sur des fibroblastes primaires a montré que l’activation de Jnk par la pp125FAK dans les cellules adhérentes était nécessaire pour supprimer l’anoikis.19 Dans les fibroblastes, on a également constaté que l’anoikis dépendait de p53.20 Dans des conditions sans sérum, FAK est nécessaire pour supprimer l’apoptose dépendante de p53. En l’absence de FAK ou d’adhésion, p53 est activé via la phospholipase A2 et la protéine kinase Cγ. L’anoikis a été inhibée soit par la surexpression de Bcl-2, soit par une forme dominante-négative de p53, indiquant que ce mécanisme p53-dépendant nécessite encore une perméabilisation mitochondriale. Dans la même étude, les facteurs de croissance ont fourni un fort signal de survie dépendant de la PI3-kinase et les fibroblastes n’étaient plus sensibles à l’inhibition de la pp125FAK.
L’adhésion à la bonne MEC ne suffit pas à fournir un signal de survie. L’étalement et la forme des cellules peuvent profondément influencer le phénotype, et le rôle du cytosquelette dans ces aspects de la signalisation de l’adhésion est critique. Le degré d’étalement des cellules endothéliales sur des substrats à micro-motifs provoque un basculement entre la prolifération, la différenciation et l’apoptose, indépendamment du type d’ECM et d’intégrine utilisé pour la fixation.21, 22 De même, les cellules épithéliales mammaires ont besoin d’une disposition tridimensionnelle (3-D) spécifique pour supprimer l’apoptose.23 Cette régulation de l’apoptose par la disposition des cellules dans une architecture tridimensionnelle peut contribuer à la morphogenèse de la glande mammaire.24 La forme des cellules est contrôlée par le cytosquelette et ses connexions avec les intégrines au niveau des jonctions cellule/CEM et cellule/cellule. Les modifications de ces forces mécaniques peuvent altérer les voies de signalisation cellulaire associées à l’adhésion cellulaire, influençant ainsi la survie.25, 26 Les façons dont les cellules perçoivent les forces mécaniques associées à la propagation et à l’architecture tissulaire, et comment celles-ci affectent la signalisation, sont examinées en détail ailleurs.27, 28, 29
Une autre complication apparaît lorsque nous considérons la diaphonie entre les intégrines et les GFR. De nombreux GFRs sont influencés par l’adhésion à l’ECM, permettant, par exemple, un contrôle de la prolifération dépendant de l’ancrage.30 La signalisation de la Pp125FAK peut influencer directement la capacité des GFRs à contrôler l’activation de ERK et la transition G1-M. Il n’est donc pas surprenant que cette diaphonie puisse influencer l’anoikis (Figure 1c). Dans les oligodendrocytes primaires, les intégrines interagissent avec le GFR, permettant une survie dépendante de la cible dans des conditions de facteurs de croissance limitants.31 Aux niveaux physiologiques de neureguline, la fixation des oligodendrocytes nouvellement formés à la laminine sur les axones, via α6β1, était nécessaire pour activer pleinement les signaux de survie. L’interaction laminine/α6β1 a permis à la neuréguline d’activer un fort signal de survie dépendant de ERK. Les cellules épithéliales montrent également une régulation de l’anoikis par la diaphonie entre intégrines et GFR. Les cellules épithéliales dépendent à la fois des facteurs de croissance et de l’adhésion pour leur survie, et l’absence de l’un ou l’autre entraîne l’apoptose. Cependant, ils ne fonctionnent pas nécessairement par des signaux distincts. Les cellules épithéliales mammaires primaires dépendent de l’adhésion à la laminine et du facteur de croissance analogue à l’insuline 1 (IGF-1).32 L’activation du récepteur de l’IGF-1 supprime l’apoptose par une voie dépendante de la PI3-kinase.33 L’attachement à la laminine semble être une condition préalable à la signalisation du récepteur de l’IGF. Les MEC primaires cultivées sur du collagène n’activent pas efficacement la PI3-kinase en réponse à l’IGF-1 et subissent une apoptose. La lignée de MEC humaine MCF10A présente une exigence pour la signalisation du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGF), bien que dans ce cas, elle semble fonctionner par la voie classique ERK.34 En l’absence d’adhésion, les cellules MCF10A perdent rapidement l’expression de l’EGFR à la surface cellulaire, ce qui entraîne une régulation à la hausse de la protéine Bcl-2, Bim. Une lignée cellulaire de tumeur mammaire n’a pas présenté cette diminution de l’EGFR induite par le détachement, et la surexpression de l’EGFR dans les cellules MCF10A a inhibé l’anoikis. Il est intéressant de noter que différentes lignées de MEC semblent présenter des différences dans la façon dont les intégrines se lient aux facteurs de croissance pour contrôler l’anoikis.35 Ainsi, la frontière entre les intégrines et les facteurs de croissance dans la régulation de l’apoptose semble floue.