Des délétions peuvent également être activatrices pour le récepteur. Dans le cas de ERBB1, une délétion dans la partie extracellulaire du récepteur est retrouvée dans de nombreux cancers (cancer du poumon, du sein, de l'ovaire, des gliomes). Cette délétion maintient le récepteur en permanence dans une conformation active (Moscatello et al., 1995).

Il existe également des mutations qui inhibent l'activité kinase du récepteur. C'est le cas par exemple des mutations A⁶²¹-T, H⁶⁵⁰-P et F⁵⁸⁴-L qui touchent des résidus dans le domaine kinase de KIT très conservés parmi tous les RTKs (Spritz et al., 1992; Ezoe et al., 1995). Ces mutations dans KIT sont responsables du piebaldisme, une maladie génétique autosomique dominante qui se caractérise par un défaut de pigmentation de la peau.

1-2-2. Surexpression résultant d'une amplification génique

Beaucoup d'exemples de RTKs surexprimés dans les cancers existent et ont été répertoriés par Blume-Jensen et al., (2001). La surexpression des RTKs aboutit à l'activation constitutive de la kinase en augmentant la concentration des dimères. Un exemple très décrit dans la littérature est celui de ERBB2/neu qui est fréquemment surexprimé dans des cancers du sein, de l'estomac et du poumon. L'amplification de ERBB2 dans les cancers du sein a une valeur de pronostic (Slamon et al., 1987; Yarden et al., 2001 pour revue). ERBB1 et PDGFRb sont surexprimés dans des tumeurs humaines gliales (Fleming et al., 1992). Un autre exemple est celui du récepteur MET surexprimé dans de nombreux types de carcinomes humains (Beviglia et al., 1997). Cette surexpression suggère que le récepteur MET est impliqué dans le développement et la progression des tumeurs épithéliales. De nombreux sarcomes surexpriment également MET (Wallenius et al., 2000), comme des sarcomes de rat (Helou et al., 1997) et des ostéosarcomes humains (Ferracini et al., 1995). Il semble que la surexpression de MET et/ou de son ligand aboutisse à une boucle d'activation autocrine, à l'origine de l'activation de MET (Ferracini et al., 1995). Un autre récepteur KIT est surexprimé dans des carcinomes de glandes salivaires (Jeng et al., 2000). Chez des patients atteints de mastocytose, l'expression de l'ARNm de KIT est élevée (Nagata et al., 1998).

1-2-3. Réarrangements chromosomiques et formation d'une protéine de fusion

Les protéines de fusion impliquant les protéines à activité tyrosine kinase, sont généralement composées d'un domaine d'oligomérisation en N-terminal fusionné à un domaine catalytique. Un mécanisme commun d'activation de ces protéines de fusion peut être décrit dans lequel le domaine d'oligomérisation est responsable de la dimérisation et par conséquence de l'activation constitutive de la kinase. De nombreux exemples de RTKs dérégulés par des aberrations chromosomiques ont été décrits dans les cancers solides et les hémopathies malignes (Blume-Jensen et al., 2001).

Le récepteur RET est impliqué dans au moins huit réarrangements chromosomiques (inversions et translocations) associés à des carcinomes papillaires thyroïdiens. Les aberrations chromosomiques fusionnent la partie N-terminale d'une protéine avec le domaine tyrosine kinase de RET (Jhiang 2000). Le récepteur TRKA, dans des carcinomes papillaires thyroïdiens et des neuroblastomes, est également réarrangé dans au moins trois translocations chromosomiques qui créent des protéines de fusion ayant le domaine tyrosine kinase de TRKA en C-terminal (Greco et al., 1992; Greco et al., 1995; Butti et al., 1995). Enfin les récepteurs TRKC, PDGFRb, sont dérégulés dans les translocations t(12;15) et t(5;12). Ces translocations fusionnent le domaine d'oligomérisation de TEL avec le domaine tyrosine kinase des RTKs. La protéine de fusion TEL-TRKC est associée au fibrosarcome congénital et à des leucémies aiguës myéloïdes (Knezevich et al., 1998) et la protéine TEL-PDGFRb est retrouvée dans des leucémies chroniques myélomonocytaires (Golub et al., 1994).

2. La famille des récepteurs des facteurs de croissance du fibroblaste: les FGFRs

2-1. Structure et mode d'activation des FGFRs

La famille des FGFRs, appartient à la classe IV des RTKs (Figure 13) (Ullrich et al., 1990; Johnson et al., 1991; Wilks 1993; Heldin 1996). Elle comprend chez les mammifères quatre membres (FGFR1-4) (Dionne et al., 1990) présentant de fortes identités de séquences, allant de 55 à 70% (Johnson et al., 1993). Des gènes orthologues aux FGFRs ont été caractérisés chez les non vertébrés : un chez C.elegans nommé egl-15 et deux chez la drosophile D. Melanogaster nommés Heartless et Breathless (DeVore et al., 1995; Beiman et al., 1996; Coulier et al., 1997). Récemment il a été découvert un nouveau membre de la famille des FGFRs, pouvant être considéré comme une sous-classe de FGFR. Deux nomenclatures ont été données pour ce même récepteur: FGFRL1 (Wiedemann et al., 2000) et FGFR5 (Kim et al., 2001; Sleeman et al., 2001) (Figure 15).

Les FGFRs sont les récepteurs des facteurs de croissance des fibroblastes (FGF).

Les FGF sont des protéines monomériques de 17 à 34 kDa regroupées au sein d'une famille multigénique formée à ce jour de 22 facteurs (Ornitz et al., 2001). Les FGF sont composés d'une région centrale dite "core", fortement conservée entre les différents FGF, qui permet la liaison aux récepteurs de haute affinité (les FGFRs) et aux récepteurs de basse affinité (les protéoglycanes) (Goldfarb 1990). La majorité des FGF possèdent un peptide signal en N-terminal facilitant leur sécrétion vers le milieu extracellulaire. Ils sont parfois internalisés avec une localisation nucléaire ou nucléolaire (Arese et al., 1999). Chaque FGF peut se lier à plusieurs FGFRs et réciproquement, chaque FGFR peut lier plusieurs FGF.

2-1-1. Les récepteurs à activité tyrosine kinase: FGFR1 à FGFR4

Ces protéines dont la taille varie entre 110 et 150 kDa, sont constituées de la façon suivante: (Figure 15).

Ø une région N-terminale extracellulaire. Elle comporte un peptide signal nécessaire pour le transport de la protéine à la membrane, deux ou trois boucles de type immunoglobuline (Ig) et une région acide, constituée de 4 à 8 acides aspartiques ou glutamiques, située entre la première et la deuxième boucle Ig. Cette boîte acide semble cruciale pour la fonction du récepteur : en effet, sa délétion engendre une complète inhibition de la fixation du ligand sur son récepteur (Chaudhuri et al., 1993).

La structure cristallographique de la région extracellulaire de FGFR1 complexée avec son ligand a montré que FGF2 interagit avec des dimères de récepteurs et qu'il n'y a pas d'interaction directe entre deux molécules de FGF (Plotnikov et al., 1999). Ceci a été confirmé sur les complexes FGF1-FGFR2 (Stauber et al., 2000), FGF1-FGFR1 et FGF2-FGFR2 (Plotnikov et al., 2000) montrant qu'il existe un mécanisme commun dans l'activation des FGFRs.

La fixation du ligand FGF sur son récepteur induit le changement conformationnel par dimérisation et par la suite l'activation du récepteur (Schlessinger et al., 1992). Les FGF sont des ligands monomériques qui doivent être préalablement dimérisés pour se lier aux récepteurs. La dimérisation des FGF est facilitée par l'interaction avec des glycoprotéines spécifiques: l'héparine et les sulfates d'héparane (Yayon et al., 1991; Spivak-Kroizman et al., 1994). Les sulfates d'héparane sont un des constituants de la matrice extracellulaire, sous la forme de protéoglycanes riches en sulfate d'héparane (HSPG), et jouent un rôle majeur dans la localisation des FGF au niveau de la matrice extracellulaire (pour revue Klagsbrun et al., 1991). La liaison spécifique du ligand se fait au niveau de la seconde et de la troisième boucle Ig ainsi qu'au niveau de la région comprise entre ces deux boucles (Jaye et al., 1992; Johnson and Williams 1993). La structure cristallographique du complexe ternaire FGF2-FGFR1-Héparine a mis en évidence un double rôle pour l'héparine: elle augmente l'affinité du FGF envers le FGFR et stabilise le dimère (Schlessinger et al., 2000c).

Ø une région C-terminale intracellulaire séparée de la partie extracellulaire par un domaine transmembranaire. Elle comprend un domaine catalytique composé de deux sous-domaines tyrosine kinase, TK1 et TK2, interrompu par une courte séquence interkinase de 14 acides aminés. Cette région cytoplasmique comprend au moins 7 tyrosines qui sont des sites d'autophosphorylation (Mohammadi et al., 1996a). Dans la conformation dite "fermée", la boucle d'activation est située dans le site catalytique et inhibe la fixation des substrats de la protéine (Mohammadi et al., 1996b). L'activité kinase des FGFRs est cruciale pour l'activation des voies de transduction et pour l'induction des réponses cellulaires comme la mitogenèse ou la différenciation (Mohammadi et al., 1996a). Cependant, les FGFRs ont des potentiels mitogéniques différents et le niveau d'activation des voies de transduction varie donc d'un FGFR à l'autre (Wang et al., 1994). FGFR4 par exemple, induit peu de réponses mitogéniques contrairement à FGFR1 et FGFR3. En effet, des cellules hématopoïétiques stimulées par le FGF, surexprimant les récepteurs FGFR1, FGFR2 ou FGFR3 sont capables de proliférer en absence de cytokine à l'inverse de FGFR4 qui est incapable de promouvoir la prolifération dans ces cellules (Ornitz et al., 1992; Wang et al., 1994). La différence dans le potentiel mitogénique des FGFRs vient du domaine kinase. En effet, une construction chimère formée du domaine extracellulaire de FGFR4 fusionné au domaine kinase de FGFR1 est capable, comme FGFR1, d'induire la prolifération des cellules hématopoïétiques en absence de cytokine (Wang et al., 1994). Les mêmes résultats ont été obtenus dans des myoblastes de rat où seuls FGFR1 et FGFR2 sont capables de former des colonies en agar (Shaoul et al., 1995). Le récepteur FGFR1 a été le plus étudié tant au niveau cristallographie qu'au niveau des voies de transduction activées par la fixation des FGF.

La structure cristallographique du domaine kinase de FGFR1 a permis de comprendre les mécanismes d'action des RTKs (Mohammadi et al., 1996b). Elle a permis de visualiser les sites d'autophosphorylation et de comprendre comment diverses mutations dans la partie kinase aboutissent à la formation de désordres du développement (pour revue Roberston et al., 2000).

2-1-2. Le récepteur FGFRL1/FGFR5

FGFRL1/FGFR5 est un récepteur transmembranaire qui comporte une région extracellulaire similaire aux protéines FGFR3 et FGFR4 composée de 3 boucles de type immunoglobuline et d'une boîte acide (Wiedemann et al., 2000). Le domaine transmembranaire de FGFRL1/FGFR5 est également conservé avec notamment le résidu glycine G³⁸⁰ crucial dans FGFR3 à la même position: la mutation de ce résidu glycine en arginine dans FGFR3 est responsable de l'achondroplasie (voir tableau 2). Le domaine intracellulaire par contre est dépourvu de domaine tyrosine kinase et ne ressemble à aucune autre séquence protéique retrouvée dans les banques de données. FGFRL1/FGFR5 ne peut donc pas être répertorié dans la classe IV des RTKs. La fixation du ligand sur ce récepteur reste encore à être démontré. Cependant, la partie cytoplasmique comporte deux résidus tyrosine intégrés au niveau de motifs consensus de liaison aux protéines tyrosine phosphatase SHP. La présence d'un tel motif suggère que FGFRL1/FGFR5 est capable de transmettre des signaux moléculaires suite à la fixation du ligand FGF.

Cette nouvelle protéine, apparentée aux FGFRs, est exprimée dans le pancréas, le foie, le rein, le coeur, le muscle squelettique et le cartilage. Dans ce dernier, elle pourrait moduler l'activité de FGFR3 également exprimé dans ce tissu et jouer un rôle dans la différenciation des chondrocytes et dans l'ossification endochondrale. Un rôle possible pour FGFRL1/FGFR5 pourrait être d'interagir avec d'autres FGFRs et d'inhiber la signalisation en bloquant la transphosphorylation du récepteur. Une protéine agissant ainsi a été décrite dans la signalisation associée au TGFb: BAMBI (BMP and activin membrane- bound inhibitor), une protéine transmembranaire, apparentée au TGFbRI dépourvue de domaine intracellulaire serine/thréonine kinase. Ce pseudo-récepteur s'associe au TGFbR et inhibe la voie de signalisation associée (Onichtchouk et al., 1999)

2-2. Les isoformes des protéines FGFRs générées par épissage alternatif

Les FGFRs existent sous de nombreuses isoformes (Figure 16) qui résultent d'un épissage alternatif. Les sites d'épissage alternatif sont essentiellement localisés dans la partie extracellulaire du récepteur, au niveau des domaines de type immunoglobuline: isoformes avec deux ou trois boucles de type immunoglobuline, isoformes différentes par la deuxième partie du dernier domaine immunoglobuline (trois exons différents: formes appelées IIIa, IIIb, et IIIc), ou isoformes constituées exclusivement de la partie extracellulaire (formes sécrétées). Il existe également des isoformes différentes par la partie intracellulaire du récepteur. L'épissage alternatif se situe au niveau du domaine juxtamembranaire et résulte en l'insertion de deux acides aminés, valine et thréonine (Twigg et al., 1998). Ces acides aminés dans FGFR1 sont cruciaux pour l'activation des voies de signalisation MAPK (Burgar et al., 2001). Les isoformes produites permettent ainsi l'obtention d'un très grand nombre de combinaisons qui confèrent une spécificité de liaison pour les FGF. L'isoforme FGFR2 IIIb, qui comprend deux domaines de type immunoglobuline dans sa partie extracellulaire en l'absence de la boîte acide, code pour le récepteur KGFR, récepteur du facteur de croissance du kératinocyte (Battaro et al., 1990; Miki et al., 1991). Le KGFR lie avec haute affinité FGF1, FGF7/KGF et FGF10.

Dans FGFR5, c'est la partie extracellulaire de ce récepteur qui est la plus conservée par rapport aux autres FGFRs. Comme pour les autres récepteurs, des sites d'épissage alternatifs, situés au niveau des séquences codantes de la première boucle immunoglobuline, permettent de créer deux variants: FGFR5b et FGFR5g (Sleeman et al., 2001).

2-3. Les voies de transduction associées à FGFR1: un réseau à multiples relais

Les RTKs transmettent des messages à la cellule suite à leur autophosphorylation sur résidus tyrosine. Les sites d'autophosphorylation de la protéine FGFR1 activée suite à la fixation du ligand FGF complexé à des héparanes sulfate protéoglycanes ont été mis en évidence par Mohammadi et al., (1996a) (Figure 17). Les informations concernant les voies activées par les récepteurs FGFRs et leurs gènes cibles dans les cellules du système hématopoïétique sont peu nombreuses et incomplètes (Wang et al., 1994; Klint et al., 1999). Il a été montré que FGFR1 stimule la prolifération cellulaire et est impliqué dans des mécanismes de transformation cellulaire. En effet, des cellules lymphoïdes Ba/F3 (dépendantes de l'IL-3 pour leur survie et leur prolifération) surexprimant à leur surface le récepteur FGFR1, sont capables de proliférer en absence d'IL-3 en réponse au FGF (Wang et al., 1994). De plus, Wang and Goldfarb (1997) ont montré que les résidus tyrosine Y⁵⁸³ et Y⁵⁸⁵ présents dans le domaine interkinase de FGFR1 permettent la transmission d'un fort signal mitogénique. Certains sites comme les tyrosines Y⁶⁵³ et Y⁶⁵⁴ présents dans la boucle d'activation sont cruciaux pour l'activité kinase du récepteur.

L'autophosphorylation du récepteur a deux conséquences:

1. elle stimule l'activité catalytique intrinsèque du récepteur

2. elle génère des tyrosines phosphorylées qui représentent alors des sites pour la reconnaissance et le recrutement de protéines nécessaires à la transduction du signal sous les RTKs. Ces protéines en aval du récepteur contiennent des domaines de reconnaissance des tyrosines phosphorylées tels que le domaine SH2 (Src Homology 2) ou le domaine PTB (PhosphoTyrosine Binding) (Pawson et al., 1997; Broutin et al., 2000; Pawson et al., 2000; Schlessinger 2000a) (http://smart.embl-heidel-berg.de/ pour les domaines structuraux retrouvés dans les protéines de la transduction du signal).

Les différents substrats de FGFR1 peuvent être classés en deux catégories: les protéines dites "adaptatrices" et les protéines ayant une activité enzymatique (phospholipase pour la PLCg1, GTPase pour RAS, tyrosine kinase pour SRC, protéine kinase pour AKT/PKB, phosphatase pour SHP2)

2-3-1. Les protéines adaptatrices associées au récepteur FGFR1 activé (Tableau 1)

Les protéines adaptatrices, associées au récepteur FGFR1, présentent des domaines SH2 et SH3 et sont dépourvues de toute activité catalytique. Quatre ont été identifiées: CRK, GRB2, FRS2/SNT et SHC.

CRK (CT10 regulator of kinase: oncogène du virus CT10) est une protéine adaptatrice qui contient un domaine SH2 et deux domaines SH3 (Mayer et al., 1988; Feller 2001 pour revue). Les domaines SH3 lient des motifs PXXP riches en proline et sont impliqués dans les interactions protéine- protéine. CRK s'associe via son domaine SH2 à la tyrosine 463 phosphorylée dans le domaine juxtamembranaire de FGFR1 (Figure 17 et Figure 18). Des cellules surexprimant un récepteur FGFR1 muté au niveau de cette tyrosine (Y⁴⁶³/F), sont incapables de proliférer en présence du ligand FGF. Cette inhibition de la prolifération est corrélée avec une réduction de l'activation de la voie MAPK et une absence de phosphorylation d'une protéine FRS2/SNT, décrite ci-dessous, impliquée dans l'activation de la voie RAS/MAPK. La surexpression d'une forme mutée de CRK dans le domaine SH2 a les même effets sur la prolifération des cellules que le mutant FGFR1 Y⁴⁶³/F.

Ces expériences montrent que la fixation et la phosphorylation de CRK sont des événements importants pour la prolifération induite par le couple FGF-FGFR1 (Larsson et al., 1999). Récemment, des études ont mis en évidence un rôle de CRK dans la survie cellulaire. En effet, CRK induit la transformation de fibroblastes embryonnaire de poulet et de fibroblastes NIH3T3 en activant de façon constitutive la voie PI3Kinase/AKT (décrite ci-dessous) (Akagi et al., 2000; Stam et al., 2001).

FGFR1 est capable de recruter de façon indirecte GRB2 (Growth factor receptor-bound protein 2), une protéine adaptatrice composée de deux domaines SH3 encadrant un domaine SH2. Elle permet aux récepteurs d'activer la voie RAS/MAPK (Lowenstein et al., 1992) (Figure 18). La protéine GRB2 forme un complexe avec SOS (Son on Sevenless), le facteur d'échange de la guanine, via son domaine SH3. SOS catalyse l'échange de GDP en GTP sur une petite protéine G RAS, localisée à la membrane plasmique, permettant ainsi son activation sous forme RAS-GTP (Shannon 1995). RAS sous forme activée se fixe sur la protéine RAF, une MAP Kinase- kinase- kinase. L'interaction RAS-GTP- RAF stimule une série de kinases qui induisent un signal de croissance et de prolifération dans le noyau (Chang et al., 2001 pour revue sur les cascades MAP kinase) (Figure 18). Les récepteurs des FGF sont dépourvus du site, Y-X-N, de fixation directe à GRB2 (Songyang et al., 1993). Il existe donc des protéines intermédiaires entre le récepteur FGFR1 et le complexe GRB2-SOS. FRS2/SNT et SHC sont deux protéines intermédiaires phosphorylées sur tyrosine par FGFR1. Les tyrosines phosphorylées de ces deux protéines représentent des sites de fixation pour le domaine SH2 de GRB2 (Klint et al., 1995).

FRS2/SNT: FRS2 murin (pour FGF receptor substrate 2) appartient à une famille de protéines aussi nommée SNT (Suc-1-associated Neurotrophic factor Target) (Wang et al., 1996). SNT1 est l'homologue humain de FRS2. FRS2 est phosphorylée sur tyrosine par des récepteurs à activité tyrosine kinase stimulés par des facteurs, comme le FGF ou le NGF, capables d'engendrer la différenciation de cellules neuronales PC12 (Rabin et al., 1993; Wang et al., 1996). FRS2 est une molécule de 90 kDa myristoylée qui contient un domaine PTB dans sa partie NH2-terminale. L'interaction entre le domaine PTB de FRS2 et FGFR1 se fait au niveau des résidus 419-430 dans le domaine juxtamembranaire de FGFR1 où est retrouvée une séquence non phosphorylée, KSIPLRRQVTVS, fortement conservée parmi la famille des FGFRs de mammifères (Xu et al., 1998). Burgar et al., (2001) ont montré que les résidus valine et thréonine (VT) présents dans la partie juxtamembranaire de FGFR1, sont cruciaux pour l'interaction avec FRS2. Bien que cette séquence ne contienne pas les résidus asparagine et tyrosine retrouvés dans tous les motifs de reconnaissance des domaines PTB, elle permet à FRS2 de se fixer à FGFR1. Des variants dans les motifs de reconnaissance des domaines PTB ont déjà été décrits (Borg et al., 1996). En ce qui concerne le récepteur TRKA à la neurotrophine, le PTB de FRS2 se fixe au niveau de la séquence consensus phosphorylée NPXY. Donc en fonction du type de récepteur, le PTB de FRS2 peut fixer des séquences phosphorylées ou non phosphorylées.

La structure de FRS2 est unique mais ses fonctions miment celles d'une autre protéine IRS1 (Insulin Receptor Substrate 1). IRS1 contient un domaine PH "Pleckstrin Homology" (pouvant avoir les mêmes fonctions que la séquence de myristoylation de FRS2), et un domaine PTB (29% d'identité avec le PTB de FRS2 et 50% de similitude). Ce domaine fixe une tyrosine phosphorylée dans la séquence consensus NPXY-p de reconnaissance des domaines PTB, au niveau du domaine juxtamembranaire du récepteur à l'insuline (O'Neill et al., 1994; Yenush et al., 1997 pour revue).

Il a récemment été montré que l'interaction entre le domaine PTB de FRS2 et le domaine juxtamembranaire de FGFR1 est indépendante de l'activation du récepteur: en effet, un récepteur FGFR1 n'ayant plus d'activité kinase coimmunoprécipite FRS2 de la même façon qu'un récepteur FGFR1 sauvage (Ong et al., 2000). Donc FRS2 peut interagir directement avec FGFR1 en absence de toute stimulation du récepteur.

FRS2 est phosphorylée sur 4 tyrosines (Y196-306-349-392) en réponse au FGF ou au NGF et ces tyrosines phosphorylées sont des sites de fixation pour le domaine SH2 de GRB2 (Kouhara et al., 1997). Ceci aboutit à l'activation des voies RAS/MAPK engendrant la prolifération (Szeberenyi et al., 1990). La myristoylation de FRS2 est essentielle pour sa localisation membranaire, sa phosphorylation sur tyrosine, le recrutement de GRB2/SOS et l'activation de la voie MAPK.

FRS2 est également phosphorylée sur deux autres tyrosines (Y436 et 471) ce qui entraîne la fixation d'une phosphatase SHP2. SHP2 est à son tour phosphorylée, fixe le complexe GRB2/SOS et active la voie RAS/MAPK (Hadari et al., 1998). L'activité catalytique de SHP2 est essentielle pour produire un signal de prolifération et de différenciation. L'invalidation génique de FRS2, léthale au niveau embryonnaire, a récemment montré que cette protéine n'est pas nécessaire pour l'activation de FGFR1 mais est requise pour la phosphorylation de SHP2 et par conséquent importante pour la formation du complexe SHP2-GRB2 (Hadari et al., 2001).

SHC (SH2-containing sequence ou Src homologous and collagen) est une protéine qui existe sous trois isoformes. Deux d'entre-elles (52 kDa et 46 kDa) sont composées de trois domaines: un domaine SH2 situé en C-terminal, un domaine central CH1 (collagen homology 1) riche en résidus proline et glycine et un domaine PTB en N-terminal (Pelicci et al., 1992; Ravichandran 2001 pour revue). La troisième isoforme de 66 kDa, issue d'un épissage alternatif, possède en N-terminal un domaine supplémentaire CH2 (collagen homology 2) également riche en résidus proline et glycine (Migliaccio et al., 1997). Les trois isoformes de SHC sont capables, via leur domaine SH2 et/ou PTB, de se fixer aux résidus phosphorylés de nombreux récepteurs à activité tyrosine kinase tels que le récepteur à l'EGF, au NGF ou au PDGF pour être ensuite elles-mêmes phosphorylées (pour revue Bonfini et al., 1996).

L'activation du récepteur FGFR1 corrèle avec la phosphorylation de SHC sur résidu tyrosine. Le résidu tyrosine phosphorylé permet à son tour la liaison au domaine SH2 de GRB2 (Klint et al., 1995) (Figure 18). L'interaction directe entre FGFR1 et SHC n'a jamais été clairement démontrée in vivo, SHC ne possédant pas le site spécifique putatif de liaison pour le domaine SH2 (Klint et al., 1995). Il est possible que cette interaction soit trop "éphémère" pour être détectée ou qu'il existe une autre protéine adaptatrice entre FGFR1 et SHC. D'autres études ont montré l'absence d'association entre le complexe SHC-GRB2 et SOS, laissant suggérer que l'activation de SHC par FGFR1 ne doit pas activer directement la phosphorylation de ERK1 et ERK2 (Raffioni et al., 1999).

2-3-2. Les protéines à activité enzymatique activées par le récepteur FGFR1 (Tableau 1):

La transduction du signal intracellulaire à partir de FGFR1 activé est encore peu connue. L'activation de FGFR1, via le recrutement et la phosphorylation de divers substrats, activent des voies de transduction parallèles et induit de nombreux messages cellulaires comme la mitogenèse, la prolifération ou la survie, la différenciation, la migration et la mort cellulaire (Pour revue Klint et al., 1999). Il est connu que FGFR1 activé induit la survie cellulaire par la voie PI3Kinase, la mitogenèse et la prolifération par la voie PLCg1 qui active la voie RAS/MAPK.

FGFR1 et la voie PI3Kinase/AKT:

Nous venons de voir que FRS2/SNT et SHC, par des interactions avec diverses molécules, activent la voie RAS/MAPK. Des études récentes ont montré que FRS2 et SHC dans le système FGF-FGFR1 sont capables d'activer la voie phosphatidylinositol 3'-OH kinase (PI3Kinase) aboutissant à la survie cellulaire (Figure 19). Il a récemment été montré un rôle de SHC dans l'activation de la voie PI3K/AKT (Gu et al., 2000).

Certains récepteurs recrutent directement la PI3Kinase comme le PDGFR et ERBB3. D'autres utilisent des protéines intermédiaires comme IRS1 dans le cas du récepteur à l'insuline ou GAB1 dans le cas de MET (le récepteur du facteur de croissance de l'hépatocyte) (Fan et al., 2001) et de FGFR1 (Ong et al., 2001).

GAB1 (GRB2 Associated Binder) a été initialement cloné comme une protéine associée à GRB2 et phosphorylée sur tyrosine après stimulation des cellules par l'EGF ou l'insuline (Holgado- Madruga et al., 1996; Rodrigues et al., 2000). GAB1 partage de nombreuses similitudes en acides aminés avec IRS1 au niveau du domaine PH (Pleckstrin Homology) retrouvé dans les deux protéines (Yenush et al., 1997). Dans le système FGF-FGFR1, FRS2 forme un complexe avec GRB2 qui fixe, via ses domaines SH3, une région riche en proline de GAB1. GAB1 contient 3 résidus tyrosine dans des séquences consensus YXXM qui représentent des sites de fixation pour le domaine SH2 de la sous- unité p85 de la PI3Kinase (Ong et al., 2001) (Figure 19). Il en résulte une activation de la voie PI3Kinase.

Lors de l'induction du mésoderme chez l'embryon de xénope, il a été montré que la PI3Kinase et les ERK agissent en coopération dans la voie de signalisation induite par le couple FGF-FGFR (Carballada et al., 2001).

Des études portant sur la stimulation de la PI3Kinase par FGFR1 ont montré que la surexpression de FRS2 ou de GAB1 dans des fibroblastes NIH3T3 stimulés par FGF induit l'activation de AKT (Ong et al., 2001). En utilisant les oocytes de xénope exprimant de façon endogène FGFR1, Browaeys-Poly et al., (2000) ont également mis en évidence la phosphorylation de AKT après stimulation des oocytes par le FGF.

FGFR1 et la voie de la PLCg1:

L'activation de la voie PI3Kinase est connectée à l'activation d'une autre enzyme la phospholipase C-g1( PLCg1) par l'intermédiaire des seconds messagers lipidiques (Falasca et al., 1998) et d'un site d'autophosphorylation, la tyrosine Y⁷⁶⁶ présente dans la région C-terminale de FGFR1 (Cross et al., 2000) (Figure 17). La PI3Kinase régule également la voie du calcium associée à la PLCg (Rameh et al., 1998; Barker et al., 1999).

La PLCg est une enzyme intracellulaire qui contient deux domaines SH2, un domaine SH3 et un domaine PH (pour revue Carpenter et al., 1999). La PLCg1 est phosphorylée suite à l'activation de FGFR1 (Burgess et al., 1990). FGFR1 présente une tyrosine (Y⁷⁶⁶) phosphorylée dans sa région C-terminale qui fixe le domaine SH2 de la PLCg1, et phosphoryle cet enzyme sur tyrosine: ceci aboutit à l'hydrolyse des phosphoinositides (PIP2) pour former deux seconds messagers: le diacylglycérol (DAG) et l'inositol triphosphate (IP3) (Mohammadi et al.,1991) (Figure 20). L'IP3 entraîne la libération du calcium intracellulaire et le DAG active la protéine kinase C qui phosphoryle RAF-1 et stimule la voie RAS/MAPK (Sozeri et al., 1992; Kolch et al., 1993).

Un récepteur FGFR1 muté sur cette tyrosine par substitution en un acide aminé phénylalanine Y⁷⁶⁶/F, après activation par le FGF, est incapable de fixer la PLCg, n'hydrolyse pas les phosphoinositides et ne libère pas le calcium intracellulaire. L'internalisation du récepteur semble également être perturbée (Sorokin et al., 1994). Cependant cette mutation n'affecte pas la mitogenèse des myoblastes L6 (synthèse d'ADN mesurée par incorporation de thymidine tritiée) (Mohammadi et al., 1992; Peters et al.,1992) ni la différenciation neuronale de cellules PC12 (Spivak-Kroizman et al., 1994b).

En accord avec ces résultats, Huang et al., (1995) ont montré que l'activation de RAF et de MAPK est diminuée dans des cellules Ba/F3 stimulées par FGF et surexprimant le récepteur FGFR1 Y⁷⁶⁶/F. La PLCg1 par l'intermédiaire de la PKC modifie donc l'état de phosphorylation de RAF et par conséquent son activité. La prolifération des cellules Ba/F3, exprimant le récepteur FGFR1 Y⁷⁶⁶/F, et cultivées en absence d'IL-3 mais en présence de FGF, est similaire à celle observée dans des cellules Ba/F3 exprimant le récepteur FGFR1 sauvage cultivées dans les même conditions (Huang et al., 1995).

FGFR1 et la voie mTOR/P70 ^S6Kinase:

Dans le cas du couple FGF-FGFR1, la p70 ^S6kinase est activée dans des cellules traitées au FGF associée à une phosphorylation de AKT (Kahan et al., 1992; Kanda et al., 1997). Cette activité p70 ^S6kinase est importante pour la prolifération des cellules mais n'a aucun effet sur la différenciation de cellules endothéliales traitées par le FGF. L'activité p70 ^S6kinase est inhibée par la wortmannine et la rapamycine, cependant aucune activité PI3Kinase n'a été détectée dans ces cellules (Kanda et al., 1997). La capacité d'inhiber l'activité de la p70 ^S6kinase indépendamment de la PI3kinase a également été mise en évidence par Hara et al., (1995). Des cellules surexprimant une forme dominante négative D p85 de la PI3Kinase sont toujours capables d'activer la p70 ^S6kinase en réponse à l'insuline.

FGFR1 et la voie des facteurs de transcription STATs:

Une voie de transduction activée par FGFR1 et impliquée dans la transformation cellulaire, est la voie des facteurs de transcription de la famille STAT.

Les protéines de la famille STAT, sont des facteurs de transcription cytosoliques activés en réponse aux cytokines et aux facteurs de croissance. Chez les mammifères, sept membres ont été identifiés: STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5a, STAT5b et STAT6. Les protéines STATs sont présentes à l'état latent sous forme monomérique dans le cytoplasme des cellules au repos. Suite à l'hétérodimérisation du récepteur induite par la fixation du ligand, elles sont recrutées au niveau du récepteur via une interaction impliquant leur domaine SH2 et un résidu tyrosine phosphorylé au niveau du récepteur. Elles sont ensuite activées par phosphorylation sur résidu tyrosine. Cette phosphorylation permet leur dimérisation, puis leur translocation dans le noyau et leur fixation sur des séquences d'ADN spécifiques. Les protéines STATs sont impliqués dans plusieurs processus biologiques incluant la prolifération cellulaire, la différenciation cellulaire, la prévention et l'induction de l'apoptose (pour revues Bowman et al., 2000; Bromberg et al., 2001).

Peu d'études ont été menées concernant l'activation des STATs par les récepteurs FGFRs. Il est connu que FGFR1 active STAT1 et STAT3 (Hart et al., 2000) (Tableau 1), et cette activation pourrait induire des signaux de survie et de prolifération.

D'autres substrats, associés à FGFR1 activé, restent certainement à découvrir reflétant la diversité des voies de transduction. Ces protéines dialoguent principalement par des interactions moléculaires et des réactions de phosphorylation. Celles-ci ne sont pas spécifiques des FGF, puisqu'elles sont impliquées dans la transmission du signal de nombreux facteurs de croissance et neurotrophines (Schlessinger et al., 2000).

Tableau 1: Substrats connus de FGFR1 (classés du domaine juxtamembranaire au domaine extracellulaire), sites dans FGFR1 requis pour leur phosphorylation lorsqu'ils sont connus et réponses cellulaires induites.

2-4. Dérégulation des FGFRs

La dérégulation de l'activation des FGFRs peut induire des réponses mitogéniques inadaptées et participer au développement de nombreuses maladies. La transformation oncogénique peut être déclenchée par des mutations ponctuelles, une amplification génique ou des réarrangements chromosomiques.

2-4-1. Mutations ponctuelles dans les FGFRs

De nombreuses mutations ponctuelles dans les FGFRs sont impliquées dans une série de maladies héréditaires de la croissance osseuse chez l'homme (Tableau 2). Ces maladies peuvent être répertoriées en deux classes de désordres squelettiques: la craniosténose et le nanisme. Ces mutations germinales touchent les différentes parties des FGFRs comprenant la partie extracellulaire, le domaine transmembranaire et le domaine catalytique intracellulaire (Webster et al., 1997a; Kannan et al., 2000).

Des mutations ponctuelles dans la région extracellulaire des FGFRs ont été trouvées et particulièrement dans la région comprise entre la seconde et la troisième boucle immunoglobuline (Ig) (résidus 252 et 253) qui est extrêmement conservée au sein de la famille des FGFRs et qui participe à la fixation du ligand. Ces mutations sont associées à divers syndromes (pour revues Webster et al., 1997a; Burke et al., 1998) (Tableau 2). Par exemple le syndrome de Pfeiffer, une forme de craniosténose qui se caractérise par des anomalies crâniennes, est associé à une mutation d'une proline en arginine P²⁵²-R dans le segment qui relie la seconde boucle Ig à la troisième boucle dans FGFR1 (Muenke et al., 1994).

Dans le syndrome d'Apert, une forme de craniosténose encore plus marquée, les mutations affectent la même région dans FGFR2, c'est à dire la proline P²⁵³ mutée en arginine (Wilkie et al., 1995a). Ces mutations semblent augmenter l'affinité du récepteur FGFR2 pour son ligand FGF2 (Ibrahimi et al., 2001). Anderson et al., (1998) ont notamment montré que la constante de dissociation du complexe FGFR2 muté-FGF2 est diminuée. Ces mutations affectent également la spécificité du récepteur pour son ligand: dans ce cas, FGFR2 peut être activé par plusieurs FGF qui normalement ne reconnaissent pas ce récepteur (Yu et al., 2000). Cette région est également la cible de mutations dans FGFR3. Le syndrome de Crouzon, une troisième forme de craniosténose, est associé à la mutation de la proline en arginine P²⁵⁰-R dans FGFR3 (Bellus et al., 1996).

La mutation la plus fréquente dans FGFR2 entraîne la disparition de la cystéine C³⁴² qui est impliquée dans la formation du pont disulfure de la boucle Ig. Cette mutation aboutit à la formation d'un récepteur FGFR2 activé en permanence (Galvin et al., 1996). La substitution de cette cystéine peut se traduire par trois types de craniosténose: le syndrome de Crouzon, le syndrome de Jackson-Weiss ou le syndrome de Pfeiffer.

Il existe environ une dizaine d'autres mutations dans FGFR2, que je ne détaillerai pas, au niveau de la troisième boucle Ig, associées à des craniosténoses. Ces mutations ont été répertoriées par Kannan et al., (2000).

Des mutations dans la région transmembranaire des FGFRs peuvent être activatrices pour les récepteurs (Tableau 2). Dans la protéine FGFR3 la mutation d'une glycine en arginine G³⁸⁰-R dans le domaine transmembranaire conduit à une réduction de la croissance des os longs par diminution de l'ossification endochondrale, cela se traduisant par une achondroplasie, la forme la plus fréquente du nanisme (Rousseau et al., 1994; Shiang et al., 1994). Cette mutation dans le domaine transmembranaire de FGFR3 est à la même position que la mutation dans ERBB2. Elle induit une activation du récepteur en l'absence de ligand, le degré d'activation étant directement corrélé avec la sévérité du phénotype. Cette activation est due soit à une stabilisation de la forme dimérique du récepteur (par la formation d'une liaison hydrogène dans le domaine transmembranaire entre deux récepteurs), soit à un changement de conformation dans la partie tyrosine kinase (Webster et al., 1996b; Webster et al.,1997a; Robertson et al., 2000). Il a récemment été montré que cette mutation induit un défaut dans la régulation négative des signaux de transduction associés à FGFR3 (défaut dans l'internalisation du récepteur et de sa dégradation) (Monsonego-Ornan et al., 2000).

Dans FGFR3 la substitution d'une lysine en acide glutamique K⁶⁵⁰-E dans la boucle d'activation forme un mutant gain-de-fonction retrouvé dans un syndrome de dysplasie thanatophorique (Tavormina et al., 1995). Le récepteur devient actif en absence de ligand probablement par stabilisation de la boucle d'activation sous forme "ouverte" c'est-à-dire active (Webster et al., 1996b; Naski et al., 1996). De façon intéressante, une autre mutation dans FGFR3 a récemment été décrite à la même position que celle citée précédemment, substituant une lysine en méthionine K⁶⁵⁰-M. Cette mutation induit une activation constitutive du récepteur (environ trois fois plus importante que dans FGFR3 présentant la mutation K⁶⁵⁰-E) mais aboutit à un syndrome différent désigné SADDAN pour Sévère Achondroplasie avec un Délai dans le Développement et Acanthosis Nigricans associé à des anomalies du derme (Tavormina et al., 1999).

Enfin, une mutation substituant une asparagine en lysine N⁵⁴⁰-K dans le domaine kinase de FGFR3 est associée à un syndrome d'hypochondroplasie. Cette mutation est également une mutation gain-de-fonction en destabilisant la forme "fermée" c'est-à-dire inactive du récepteur (Bellus et al., 1995).

D'autres mutations activatrices de type somatiques ont été identifiées dans les récepteurs FGFR2 et FGFR3 associées essentiellement à des carcinomes.

Les mutations dans FGFR2 affectent la partie extracellulaire du récepteur (S²⁶⁷-P) et sont associées à des carcinomes gastriques (Jang et al., 2001). Ces mutations sont identiques à celles retrouvées dans le syndrome de Crouzon (Tableau 2).

Les mutations dans FGFR3 sont associées à des carcinomes de la vessie et du cou (Cappellen et al., 1999). Ces mutations sont identiques aux mutations germinales responsables de la dysplasie thanatophorique. Dans les carcinomes du cou, elles sont retrouvées dans la partie extracellulaire du récepteur S²⁴⁹-C (Cappellen et al., 1999; Wu et al., 2000; Billerey et al., 2001; Sibley et al., 2001). Dans les carcinomes de la vessie elles touchent la partie extracellulaire (S²⁴⁹-C, R²⁴⁸-C), la partie transmembranaire (G³⁷⁰-C) et la partie kinase du récepteur (K⁶⁷⁰-E) (Cappellen et al., 1999).

Il a récemment été décrit une nouvelle mutation E³²²-K dans la troisième boucle immunoglobuline de FGFR3 dans des carcinomes colorectaux (Jang et al., 2001). Le résidu acide glutamique (E³²²) est très conservé dans la famille des FGFRs. La structure cristallographique de la région extracellulaire de FGFR1, complexée avec son ligand FGF2, a montré que le résidu E³²² est impliqué dans l'interaction directe entre FGF2 et FGFR1 (Plonikov et al., 1999). La mutation de ce résidu doit donc empêcher l'interaction de FGF2 ce qui a pour conséquence la perte de régulation de l'activité du récepteur par le ligand.

Tableau 2: récapitulatif des mutations germinales retrouvées dans les FGFRs associées à des malformations squelettiques héréditaires