Abstract

Les cellules sont généralement entourées par la matrice extracellulaire (MEC), et l’adhésion des cellules à la MEC est une étape clé de leur migration dans les tissus. Les intégrines sont des récepteurs importants de la MEC et forment des structures appelées adhésions focales (AF). La formation et le désassemblage des AF sont régulés de manière dynamique au cours de la migration cellulaire. L’adhésion à l’ECM a été étudiée principalement en utilisant des cellules cultivées sur un substrat recouvert d’ECM, où le taux de migration cellulaire est déterminé par la rotation des AF. Cependant, les événements moléculaires qui sous-tendent le désassemblage des AF sont moins bien compris. Nous avons récemment identifié un nouveau régulateur de ce processus de désassemblage et ses partenaires d’interaction. Ici, nous résumons notre compréhension du désassemblage des AF en nous concentrant sur les protéines impliquées dans ce processus.

1. Introduction

L’adhésion des cellules à l’ECM est essentielle à la régulation de la morphologie, de la migration, de la prolifération, de la survie et de la différenciation cellulaires . Ces fonctions sont indispensables au cours du développement et pour le maintien de l’architecture tissulaire et l’induction de la réparation tissulaire. Les intégrines sont les récepteurs prédominants qui médient l’adhésion des cellules aux composants de la MEC. Les intégrines sont exprimées à la surface des cellules sous forme d’hétérodimères composés de sous-unités α et β associées de manière non covalente. Les deux sous-unités sont des protéines transmembranaires de type I contenant à la fois un grand domaine extracellulaire responsable de la liaison aux ligands de la MEC et une partie cytoplasmique (CP) qui recrute de multiples protéines intracellulaires. Dix-huit sous-unités α et 8 β différentes ont été caractérisées chez les mammifères, et 24 hétérodimères d’intégrines distincts ont été identifiés jusqu’à présent . Chaque intégrine reconnaît un ligand ECM distinct. Ainsi, le répertoire des intégrines exprimées à la surface d’une cellule particulière agit comme un capteur de l’environnement de l’ECM .

La fixation des cellules aux composants de l’ECM induit un regroupement des intégrines à la surface de la cellule. Les parties cytoplasmiques des intégrines regroupées agissent alors comme une plate-forme pour le recrutement de protéines cellulaires telles que les protéines adaptatrices/d’échafaudage et de signalisation à la surface interne de la membrane plasmique, où elles forment des structures appelées adhésions focales (FA) (Figure 1) . Les protéines adaptatrices/d’échafaudage dans les AF, telles que la taline, la paxilline, la tensine, p130Cas et l’α-actinine, fournissent des liens solides avec le cytosquelette d’actine et, par conséquent, connectent fermement les cellules à la MEC. Cette liaison permet de générer la tension nécessaire pour modifier la morphologie cellulaire et la force de traction nécessaire pour déplacer le corps cellulaire pendant la migration. En outre, de multiples protéines de signalisation, y compris des kinases ou des phosphatases, sont également recrutées dans les AF où elles transmettent des signaux dérivés de la MEC aux voies cellulaires contrôlant la prolifération, la survie et la migration. En particulier, deux tyrosine kinases bien caractérisées, la focal adhesion kinase (FAK) et Src, jouent un rôle central dans les cascades de signalisation médiées par les intégrines. Les intégrines n’ayant pas d’activité enzymatique intrinsèque, ces tyrosines kinases transmettent les signaux des AF à la machinerie cellulaire en phosphorylant de multiples protéines associées aux intégrines. Ainsi, FAK et Src agissent comme des commutateurs moléculaires qui déclenchent une variété de réponses cellulaires via les complexes FA. Il existe de nombreuses excellentes revues discutant de la façon dont les signaux médiés par les intégrines régulent le comportement cellulaire .

Figure 1

Adhésion cellulaire médiée par les intégrines à l’ECM. (a) Les cellules en suspension adhèrent à la surface de l’ECM par l’intermédiaire des intégrines. Certains des contacts d’adhésion naissants se développent et forment des adhésions focales (AF) matures. (b) Les intégrines fonctionnent comme un hétérodimère composé de chaînes α- et β. (c) Les portions cytoplasmiques des intégrines recrutent de multiples protéines cellulaires et forment des plates-formes réticulées pour réguler à la fois le cytosquelette d’actine et la transduction du signal.

Le processus d’adhésion cellulaire à la MEC a été étudié en ensemençant des cellules sur un substrat recouvert de MEC en culture . Ces analyses ont contribué à l’élucidation du processus d’attachement initial des cellules à l’ECM et à la formation de structures d’adhésion cellulaire médiées par les intégrines. Cependant, les cellules doivent également se détacher de l’ECM au cours de la migration, et le mécanisme et la régulation du désassemblage des structures d’adhésion cellulaire sont moins bien étudiés. Contrairement à la plupart des articles de synthèse discutant de l’adhésion cellulaire, nous nous concentrons ici sur notre compréhension du renouvellement des complexes FA pendant la migration cellulaire.

2. Adhésion des cellules par la formation de structures d’adhésion focale

Les cellules adhèrent à la MEC par l’intermédiaire des intégrines et forment des complexes FA comme discuté ailleurs . De nombreuses protéines sont impliquées dans l’adhésion cellulaire médiée par les intégrines, et ces protéines sont collectivement désignées comme l’adhésome . Parmi ces dernières, la taline est un régulateur clé de l’étape initiale de l’assemblage des AF. La taline contient deux structures de domaine uniques, les domaines de tête et de tige. Le domaine de la tête sert de médiateur pour la liaison à la PC de la sous-unité β de l’intégrine, tandis que le domaine de la tige contient plusieurs sites de liaison pour les protéines de l’adhésome, dont un pour la PC de la β-intégrine, deux sites pour l’actine et plusieurs sites pour la vinculine. En outre, la taline forme un dimère grâce à son hélice carboxy-terminale et sert donc de plateforme centrale pour étendre les cadres structurels intracellulaires médiés par les interactions protéine-protéine. La liaison de la taline à l’intégrine stabilise le regroupement de cette dernière induit par le ligand lors d’une étape initiale de la formation de l’AF en assurant la réticulation des intégrines avec l’actine filamenteuse (F-actine) et les protéines de liaison à la F-actine telles que la vinculine et l’α-actinine (figure 3(a)). Cette structure initiale, appelée FA naissante, est immature et souvent de courte durée . Cependant, certains des FA naissants se développent et forment des FA matures qui nécessitent une tension basée sur l’actine régulée par la petite GTPase Rho et son effecteur ROCK .

3. Régulation des complexes d’adhésion focale pendant la migration cellulaire

La stimulation de la formation des complexes FA renforce l’adhésion des cellules à la MEC, donnant naissance à des cellules à la morphologie étalée (Figure 2(i)). En revanche, la déstabilisation des FAs réduit l’adhésion à l’ECM et donne naissance à des cellules sphériques non adhérentes (Figure 2(ii)). Au cours de la migration des cellules sur un substrat, les AF s’agrippent à la MEC de manière à générer les forces nécessaires pour tirer le corps cellulaire vers l’avant. Par la suite, les cellules doivent se libérer de l’ECM, afin de poursuivre le mouvement cellulaire. Ainsi, la migration directionnelle de la cellule nécessite la formation et le renouvellement continus et coordonnés des AF au niveau du bord avant du corps cellulaire et la libération de cette fixation à l’arrière (figure 2(iii)). Le regroupement des intégrines est l’étape initiale de l’adhésion cellulaire et est stabilisé pour former les AF en se liant aux fibres de stress de l’actine dans un processus régulé par Rho/ROCK . En revanche, l’extension des microtubules aux AF déclenche leur désassemblage et induit l’internalisation ultérieure des intégrines de la surface cellulaire. Par conséquent, l’assemblage et le désassemblage des AF sont régulés par des mécanismes différents. Bien que le sort des intégrines internalisées n’ait pas encore été établi, plusieurs études ont rapporté le transport des intégrines internalisées de l’arrière vers le bord avant du corps cellulaire via le trafic de vésicules intracellulaires. Ce recyclage des intégrines peut contribuer à la migration directionnelle des cellules.

Figure 2

La formation et le renouvellement des AF pendant la migration cellulaire. La formation et le renouvellement des AF sont cruciaux pour l’adhésion des cellules à l’ECM. Un rapport plus élevé de la formation par rapport au renouvellement conduit à une adhésion stable (i). D’autre part, un ratio plus élevé de renouvellement par rapport à la formation conduit à une adhésion instable (ii). Pendant la migration cellulaire, la formation et le renouvellement rapides des AF sont tous deux nécessaires au bord avant de la migration cellulaire, alors que le renouvellement des AF est prédominant à l’arrière (iii).

Figure 3

Formation et renouvellement des AF. (a) Le processus de formation des AF. L’attachement des cellules à l’ECM induit le regroupement des intégrines aux sites d’attachement. Les intégrines regroupées recrutent des protéines adaptatrices cytoplasmiques telles que la taline sur la partie cytoplasmique des intégrines. Les protéines de liaison à l’actine telles que la vinculine et l’α-actinine se lient ensuite à la taline et connectent la structure ECM au cytosquelette via l’intégrine. (b) Le processus de renouvellement des FA. FAK phosphorylé à Tyr397 joue un rôle dans le recrutement de la dynamine, régulateur de l’endocytose, dans les AF via une interaction avec la protéine adaptatrice Grb2. L’extension des MTs initie l’internalisation des intégrines d’une manière dynamin-dépendante. Au cours du processus d’endocytose des intégrines, une déphosphorylation rapide de FAK au niveau de Tyr397 est observée.

4. Facteurs impliqués dans le désassemblage des AF

Les événements moléculaires conduisant au désassemblage des AF ne sont pas encore bien compris, bien que certaines connaissances fragmentaires se soient récemment accumulées . Plus important encore, il a été établi que les microtubules (MTs) jouent un rôle crucial dans l’induction du désassemblage des AF . Les MTs s’étendent jusqu’aux AF et déclenchent le processus de désassemblage. Au cours de l’étape finale, l’internalisation des intégrines est médiée par la dynamine, une GTPase qui régule l’endocytose, et FAK est impliqué dans le recrutement de la dynamine dans les AF (résumé dans la figure 3(b)).

Dans les sections suivantes, nous résumons les protéines impliquées dans le désassemblage et nous relions leur implication dans ce processus afin de générer un modèle de désassemblage plus coordonné basé sur des découvertes récentes. Divers facteurs de désassemblage et leurs structures de domaine sont illustrés schématiquement dans la figure 4.

Figure 4

Structures de domaine des facteurs de désassemblage FA. FAK : FERM (homologie de la protéine 4.1, de l’ézrine, de la radixine et de la moésine), PR (motif riche en proline), FAT (focal adhesion targeting), pY (tyrosine phosphorylée), Dynamine : PH (homologie de la pleckstrine), GED (domaine effecteur de la GTPase), PTP-PEST : PR (motif riche en proline), SHP-2 : SH2 (domaine d’homologie 2 de la src), PTP-1B : PR (motif riche en proline), ERTD (domaine ciblant le réticulum endoplasmique), m-Calpain : I (région auto-inhibitrice possible), IIa et IIb (domaine protéase), III (sites putatifs de liaison aux phospholipides), et IV (la région contenant 4 motifs EF-hand), ZF21 : FYVE (Fab1, YOTB, Vac1, et EEA1), PH-like (pleckstrin homology-like).

4.1. Microtubules

L’importance des MTs pour le désassemblage des FA a été démontrée en utilisant le nocodazole, qui perturbe les MTs polymérisés dans les cellules adhérentes à l’ECM . L’exposition des cellules au nocodazole stabilise les structures FA en empêchant leur désassemblage et améliore ainsi l’adhésion des cellules à l’ECM. Le retrait du médicament du milieu de culture déclenche le désassemblage des AF de manière synchrone et le rétablissement des structures des MT . Ainsi, l’utilisation de ce médicament nous permet d’analyser le processus de désassemblage des AF indépendamment de la formation des AF. La phosphorylation de la tyrosine des protéines au sein des AF augmente après l’exposition au nocodazole et diminue rapidement après son retrait. L’extension des MT aux AF a été observée par microscopie d’imagerie en direct, et le ciblage des MT sur les AF semble déclencher le désassemblage des AF. Puisque la protéine motrice MT, la kinésine-1, a été impliquée dans la régulation du désassemblage des AF induit par les MT, les MT peuvent délivrer des facteurs de désassemblage aux AF d’une manière dépendante de la kinésine-1.

Comme l’extension des MT aux AF déclenche la libération de l’adhésion cellulaire et favorise la migration cellulaire, il est intéressant de savoir comment le ciblage des MT aux AF est régulé pendant l’induction de la motilité cellulaire. En effet, les GTPases de la famille Rho régulent la capture et la stabilisation des MTs étendues au cortex cellulaire via leurs effecteurs en aval, et il a été démontré que les MTs affectent à leur tour l’activité des GTPases Rho. Bien qu’il ne soit pas précisément clair comment les MTs ciblent les FAs, les filaments d’actine jouent vraisemblablement un rôle.

4.2. Kinésine-1

La kinésine-1 est un membre de la superfamille des protéines motrices de la kinésine et est également connue sous le nom de kinésine conventionnelle . La kinésine-1 joue un rôle crucial dans le trafic des protéines le long des MTs polymérisées dans le sens de l’extrémité plus de ces dernières. L’inhibition de la kinésine-1 dans les fibroblastes de Xenopus, en utilisant soit un anticorps spécifique, soit l’expression forcée d’un mutant dominant-négatif, conduit à une stabilisation des AF accompagnée d’une augmentation de leur taille et d’une réduction de leur nombre, comme cela a été observé dans les cellules exposées au nocodazole . Ces résultats suggèrent que l’activité de la kinésine-1 est nécessaire au renouvellement des AF. Bien que le nocodazole inhibe la polymérisation des MTs, l’inhibition de l’activité de la kinésine-1 n’affecte ni le ciblage des MTs sur les AF ni la dynamique de polymérisation des MTs . Cela suggère que les facteurs de désassemblage des AF sont transportés le long des MTs d’une manière dépendante de la kinésine-1.

4.3. Focal Adhesion Kinase

FAK est impliqué à la fois dans la maturation et le renouvellement des AF . Cependant, la déficience de FAK a un effet plus important sur le désassemblage que sur la formation des AF, donnant lieu à un taux réduit de renouvellement des AF conduisant à une augmentation du niveau des AF à l’état stable . La FAK contient un domaine FERM (homologie de la protéine 4.1, de l’ézrine, de la radixine et de la moésine) N-terminal, un domaine kinase central et un domaine FAT (focal adhesion-targeting) COOH-terminal, comme l’illustre la Figure 4. Le domaine FERM est présent dans de nombreuses protéines et sert de médiateur aux interactions protéine-protéine. Il a été démontré que le domaine FERM de FAK se lie au CP de l’intégrine β1 et aux récepteurs de facteurs de croissance . Une analyse récente de la structure du domaine FERM a indiqué qu’il se lie à la fente catalytique du domaine kinase. Cette interaction intramoléculaire empêche l’autophosphorylation de Tyr397, qui est une condition préalable à la phosphorylation successive de FAK par Src. L’autophosphorylation de FAK sur Tyr397 est élevée dans les cellules cancéreuses très mobiles et invasives. Src se lie à Tyr397 phosphorylé et phosphoryle ensuite plusieurs résidus tyrosine dans FAK, y compris Tyr576 et Tyr577 dans le domaine kinase, Tyr861 situé entre le domaine kinase et FAT, et Tyr925 dans le domaine FAT. La phosphorylation dans le domaine kinase est cruciale pour une activité kinase complète. Le Tyr861 phosphorylé est le médiateur de l’interaction de FAK avec la taline et la paxilline . La phosphorylation de Tyr925 est nécessaire pour l’interaction de FAK avec Grb2. La liaison de Grb2 à FAK aide à recruter la dynamine aux FA. Ce complexe ternaire est responsable de l’internalisation des intégrines et induit ainsi le renouvellement des AF. Cependant, le rôle de FAK pendant le désassemblage des AF n’est pas si simple. Alors que pTyr397 FAK est nécessaire pour le recrutement de la dynamine, sa déphosphorylation est induite après l’extension des MTs aux FAs, et c’est une étape préalable au désassemblage successif des FAs. Ainsi, FAK est un régulateur central de la formation et du désassemblage des AF, et de la transmission des signaux médiés par les intégrines. Néanmoins, la déficience de FAK a peu d’effet sur la formation des AF mais il a été démontré qu’elle stabilise les AF. Les rôles de FAK pendant la formation des AF pourraient être assurés par d’autres kinases redondantes ou des facteurs recrutés dans les AF.

4.4. Dynamin

La dynamine est une GTPase qui a été identifiée comme une protéine de liaison MT . Trois gènes de dynamine indépendants ont été identifiés. La dynamine I est exprimée spécifiquement dans les neurones, et la dynamine III est exprimée exclusivement dans les testicules, les poumons et le cerveau, tandis que la dynamine II est exprimée de manière ubiquitaire . La structure de domaine commune aux dynamines est présentée dans la figure 4. La dynamine est nécessaire pour l’internalisation des intégrines pendant le renouvellement des FA dépendant de la MT. L’extrémité carboxyle de la dynamine contient un motif riche en proline (PR), qui est indispensable à l’assemblage d’un complexe ternaire avec FAK et Grb2. Le motif PR de la dynamine interagit également avec les MTs. Les dynamines recrutées à la surface interne de la membrane cellulaire s’assemblent en un anneau autour des AF et initient l’internalisation des intégrines lorsque les AF sont suffisamment désassemblées. La déficience en FAK réduit considérablement l’accumulation de dynamine autour des AF. L’interaction du polymère de tubuline avec la dynamine augmente de façon marquée l’activité GTPase de cette dernière, bien que la signification physiologique de ceci ne soit pas claire .

4.5. Phosphatases

Un ensemble spécifique de protéines tyrosine phosphatases médient la déphosphorylation de FAK à Tyr397 après l’extension des MTs aux FAs . Il s’agit notamment de PTP-PEST, SHP-2, et PTP-1B. Cependant, il n’est pas clair si le désassemblage des AF nécessite une action concertée de ces trois phosphatases ou si l’action d’une seule phosphatase est suffisante, selon le contexte cellulaire.

PTP-PEST est connu pour réguler l’adhésion et la migration cellulaire (Figure 4) . Comme l’ont rapporté Zheng et al, PTP-PEST déphosphoryle FAK à Tyr397 lors de l’activation par un signal oncogène induit par Ras . Ras induit l’activation de ERK via la cascade Fgd1-Cdc42-PAK1-MEK1, ce qui entraîne finalement une interaction entre FAK et PTP-PEST. L’ERK activé phosphoryle FAK à Ser910, et le Ser910 phosphorylé et le résidu Pro911 adjacent servent de site de liaison pour la peptidyl-prolyl cis/trans isomérase (PIN1). PIN1 stimule la liaison de FAK à PTP-PEST, d’une manière qui dépend de l’activité isomérase de PIN1, bien que le rôle exact de l’activité isomérase ne soit pas clair. PTP-PEST déphosphoryle alors pTyr397 . De manière intrigante, la substitution de FAK Tyr397 par Phe favorise la métastase des fibroblastes de rat transformés par v-H-Ras.

SHP-2 peut également déphosphoryler FAK au niveau de Tyr397 . SHP-2 contient deux domaines SH2 à son extrémité N-terminale (Figure 4), et le plus N-terminal des deux agit comme un inhibiteur intramoléculaire de l’activité phosphatase . Cette inhibition peut être libérée par Gab2, une protéine d’accueil contenant un domaine d’homologie de la pléckstrine (PH). Gab2 se lie au domaine SH2 N-terminal et expose le domaine phosphatase de SHP-2 en libérant l’inhibition intramoléculaire. La déficience de SHP-2 dans les cellules en culture augmente le nombre d’AF et nuit à la migration cellulaire. Ces résultats rappellent le phénotype des cellules déficientes en FAK. Cependant, il n’y a pas de preuve claire que la SHP-2 se localise aux AF pendant leur renouvellement. SHP-2 pourrait être recruté aux AF en interagissant avec les tyrosines phosphorylées de Gab2 via ses deux domaines SH2.

Il existe plusieurs substrats pour PTP-1B dans les AF, notamment FAK, Src et α-actinine . PTP-1B est un régulateur compliqué de FAK. Il intervient directement dans la déphosphorylation de pTyr397 mais peut également favoriser la phosphorylation du même résidu tyrosine par Src . Comme l’a signalé Zhang, l’α-actinine joue un rôle clé dans les doubles fonctions du PTP-1B. L’α-actinine phosphorylée à Tyr12 favorise la dissociation de Src liée à FAK à pTyr397. Cela permet au PTP-1B de déphosphoryler le pTyr397 exposé. D’autre part, le PTP-1B peut déphosphoryler le pTyr12 de l’α-actinine de façon à augmenter le pool de Src libre d’α-actinine qui est alors disponible pour phosphoryler FAK. En même temps, le PTP-1B peut activer Src en déphosphorylant Src pTyr527, ce qui médiatise l’inhibition intramoléculaire de l’activité de Src. Dans l’ensemble, la déphosphorylation de FAK par PTP-1B renforce la phosphorylation ultérieure de FAK par Src. Ces fonctions du PTP-1B peuvent jouer des rôles dans le renouvellement dynamique des FAK pendant l’attachement dynamique des cellules plutôt que simplement en favorisant le détachement.

4.6. m-Calpain

m-Calpain, également connu sous le nom de Calpain-2, est un membre de la famille des calpaïnes, des protéases intracellulaires dépendantes du calcium . Elle comprend cinq domaines fonctionnellement et structurellement distincts. Le domaine I est une région auto-inhibitrice possible, et il est clivé par autolyse. Le domaine II est un domaine catalytique composé de deux sous-domaines divisés (IIa et IIb) reliés par une boucle appelée la fente catalytique. Le domaine III est une région régulatrice putative de l’activité protéasique, et il contient des sites de liaison aux phospholipides. Le domaine IV contient quatre motifs EF-hand nécessaires à la liaison du calcium.

Il a été démontré que la m-Calpaïne régule le renouvellement des AF en clivant plusieurs protéines liées aux AF, telles que la taline, la FAK et la paxilline . La taline est un substrat bien établi de m-Calpain au cours du renouvellement des AF. m-Calpain clive un site entre les domaines de la tête et de la tige et déclenche ainsi la rupture structurelle de la structure des AF. FAK est également clivé par m-Calpain entre les deux domaines PR C-terminaux. La rupture des AF par la m-Calpaïne nécessite également des MTs. Bien que le rôle précis des MTs dans la rupture des AF par la m-Calpaïne ne soit pas clair, ZF21 joue probablement un rôle comme expliqué dans la section suivante. FAK peut se lier à la fois à ERK/MAPK et à m-Calpain, et il pourrait s’agir d’une plate-forme où m-Calpain peut être activée par ERK/MAPK. Le clivage des composants des FA par m-Calpain facilite vraisemblablement l’internalisation des intégrines en perturbant la grande structure interconnectée des FA.

4.7. ZF21

ZF21 contient un domaine FYVE, qui se lie au phosphatidylinositol-3-phosphate qui est enrichi dans les couches lipidiques des membranes plasmiques. Bien qu’il existe 38 protéines contenant un domaine FYVE chez les mammifères, elles n’ont pas nécessairement des structures de domaine ou des fonctions communes. ZF21 a initialement attiré notre attention en tant que partenaire d’interaction possible de la queue cytoplasmique de la métalloprotéinase membranaire MT1-MMP, mais il a ensuite été déterminé qu’il s’agissait d’un régulateur du renouvellement des acides gras. ZF21 est exprimé de manière presque ubiquitaire dans divers types de cellules adhésives. Le domaine FYVE de ZF21 est situé au milieu de la protéine, et la région C-terminale de la protéine contient un nouveau pli protéique qui est similaire au domaine PH, mais il manque les acides aminés chargés positivement nécessaires pour lier le phospholipide. Il est intéressant de noter que ZF21 se lie à plusieurs protéines de désassemblage des FA, notamment FAK, β-tubuline, m-Calpain et SHP-2. Le domaine FYVE de ZF21 se lie à FAK, et le domaine PH-like se lie à la β-tubuline. Presque toute la chaîne polypeptidique de ZF21 est nécessaire pour lier la m-Calpaïne et la SHP-2. La substitution du domaine FYVE de ZF21 par un domaine correspondant dérivé de EEA1, un autre membre des protéines contenant le domaine FYVE, abolit sa capacité à lier FAK et abroge sa capacité à médier le désassemblage FA induit par MT.

Le knockdown de l’expression de ZF21 dans les cellules empêche le désassemblage FA induit par MT, ainsi que les événements liés au désassemblage, tels que la déphosphorylation de FAK à pTyr397 et l’internalisation des intégrines. La liaison de ZF21 à FAK est importante pour la régulation du désassemblage des AF, car la substitution du domaine FYVE par celui de EEA1 abolit à la fois la liaison à FAK et le désassemblage des AF. Le domaine de type PH est également indispensable à l’activité de ZF21. L’ensemble de ces résultats suggère que ZF21 s’associe aux vésicules endosomales se déplaçant sur les MT via une interaction entre le domaine FYVE et le phosphatidylinositol-3-phosphate dans la membrane de la vésicule. Le domaine PH-like, qui médiatise une interaction avec la β-tubuline, peut aider à stabiliser l’interaction de ZF21 avec les MTs et ensuite se déplacer sur les vésicules. La capacité de ZF21 à lier SHP-2 et m-Calpain peut faciliter le transport de ces derniers vers les AF via des vésicules chargées sur des MTs (Figure 5). Lors du ciblage des MT vers les AF, ZF21 peut être transféré vers les AF puisqu’il peut se lier à FAK, et le ZF21 transféré vers les AF peut ensuite ancrer les MT aux AF. Gab2 dans les AF peut faciliter la déphosphorylation de FAK par SHP-2 transporté sur les MTs. Ces événements sont vraisemblablement suivis par la dégradation des composants des AF par l’activité protéolytique de m-Calpain.

Figure 5

Un modèle pour le recrutement des facteurs de désassemblage aux AF. Dans ce modèle, ZF21 transporte les facteurs de désassemblage des AF via le transport de vésicules intracellulaires sur les MTs. ZF21 s’associe aux vésicules endosomales en se liant au phosphatidylinositol-(3)-phosphate via son domaine FYVE. m-Calpain et SHP-2 peuvent être chargés sur ZF21 transporté par les vésicules. ZF21 peut également se trouver dans les FA en interagissant avec FAK, et la capacité de ZF21 à se lier à la β-tubuline peut agir comme une fonction d’amarrage pour les MT étendues dans les FA afin de décharger les facteurs transportés à la destination.

L’importance de ZF21 pour la migration cellulaire nous a donné un indice pour comprendre son rôle dans le renouvellement des FA . Le knockdown de l’expression de ZF21 par shRNA dans les cellules cancéreuses a induit l’étalement des cellules sur l’ECM et supprimé la migration cellulaire. L’adhésion et la migration cellulaires médiées par les intégrines sont importantes au cours de l’invasion et des métastases des cellules cancéreuses, bien que les structures de type FA ne soient pas clairement reconnaissables dans la plupart des cellules entourées par la MEC. En effet, le knockdown de l’expression de ZF21 dans les cellules de carcinome mammaire humain MDA-MB231 supprime la formation de colonies métastatiques dans le poumon après injection des cellules dans la veine caudale des souris . Cependant, il est possible que ZF21 régule les métastases des cellules cancéreuses par des mécanismes distincts de la régulation du renouvellement des AF.

5. Conclusion

Notre compréhension du mécanisme de renouvellement des AF reste fragmentaire. Cependant, les mécanismes régissant la migration des cellules due à l’adhésion régulée sont cruciaux pour la compréhension de l’invasion des cellules cancéreuses et des métastases. Le renouvellement des AF est initié par l’extension des MTs aux AFs et est complété par l’internalisation des intégrines de la surface cellulaire. Plusieurs facteurs ont été impliqués dans le processus de désassemblage des AF. En particulier, ZF21, récemment identifié, a mis en lumière ce processus, en raison de sa capacité à lier plusieurs protéines impliquées dans le désassemblage des AF. Il est à noter que les AF ne sont pas observés dans les cellules cultivées dans un réseau de collagène, ce qui indique que la présence de structures d’adhésion cellulaire basées sur les intégrines dépend du fait que les cellules adhèrent à une surface rigide (2D) ou qu’elles sont intégrées dans un ECM tridimensionnel (3D). Les technologies d’imagerie avancées sont des outils puissants pour élucider les rôles dynamiques des facteurs de désassemblage des FA pendant la migration et l’invasion cellulaires.