Les enzymes régulatrices de la division cellulaire doivent être soumises à un contrôle spatiotemporel leur permettant d’accéder aux structures cellulaires qu’elles contrôlent seulement au moment opportun. La ségrégation des chromosomes durant la mitose est l’événement le plus crucial de la division cellulaire. La coordination spatiotemporelle est donc fondamentale au bon déroulement de la mitose. L’équipe du professeur Vincent Archambault de l’IRIC a récemment découvert de nouveaux mécanismes de fonctionnement du module moléculaire formé par Greatwall, Endos et PP2A-B55, trois protéines régulatrices de la mitose.
Le travail récent du laboratoire Archambault a permis de comprendre la raison, jusqu’alors inconnue, derrière le changement de localisation de la kinase Greatwall en entrée de mitose, qui passe alors soudainement du noyau au cytoplasme avant que l’enveloppe nucléaire ne se désassemble. Combinant des approches de génétique, de biologie cellulaire et de biochimie, les chercheurs ont utilisé la mouche à fruit Drosophila melanogaster pour montrer que les autres acteurs du module, Endos et PP2A-B55, accomplissent leurs fonctions essentielles dans le cytoplasme et que la forme active de Greatwall doit accéder au cytoplasme pour induire leur interaction.
Cette dynamique est cruciale pour empêcher PP2A-B55 de déphosphoryler trop hâtivement les protéines mitotiques phosphorylées dans le noyau lorsque celles-ci se retrouvent exposées au cytoplasme suite au bris de l’enveloppe nucléaire. Ces mécanismes caractérisés chez la drosophile semblent être conservés chez l’humain apportent un nouvel éclairage sur la coordination spatiotemporelle de la machinerie moléculaire qui contrôle la mitose, aspect encore incomplètement compris du cycle de la division cellulaire.
Étude citée
Larouche M, Kachaner D, Wang P, Normandin K, Garrido D, Yao C, Cormier M, Johansen KM, Johansen J, Archambault V. Spatiotemporal coordination of Greatwall-Endos-PP2A promotes mitotic progression. J Cell Biol. 2021 Jun 7;220(6):e202008145. doi: 10.1083/jcb.202008145. PMID: 33836042; PMCID: PMC8042607.
L’activation d’un RCPG par un ligand entraîne le recrutement d’une protéine G, qui transmet à son tour le signal à des effecteurs cellulaires. Les voies de signalisation activées sont impliquées dans des processus biologiques variés, allant de la croissance cellulaire à la vision, en passant par la réponse immunitaire. Un même récepteur peut engager différents effecteurs, menant à différentes réponses cellulaires, en fonction du ligand qui l’active. C’est ce qu’on appelle la signalisation biaisée dépendante du ligand. Ce phénomène pourrait être exploité pour développer des médicaments ciblant sélectivement les voies effectrices d’un RCPG qui sont pertinentes pour une pathologie donnée. Pour y arriver, il est toutefois essentiel de cartographier les différentes protéines G pouvant être engagées par un même récepteur.
L’équipe du laboratoire Bouvier a développé une nouvelle plateforme méthodologique permettant de caractériser les profils de signalisation de 100 RCPG humains d’intérêt thérapeutique. La plateforme, nommée Effector Membrane Translocation Assay (EMTA), permet de mesurer l’activation des protéines G dans des cellules vivantes. Sensible et polyvalente, la plateforme EMTA offre un ensemble d’outils permettant le criblage à haut débit de petites molécules et de produits biologiques sur un large éventail de voies de signalisation. Elle permet des analyses sans précédent de la sélectivité fonctionnelle des RCPG, pavant la voie à la découverte de nouvelles molécules fonctionnellement sélectives avec un potentiel thérapeutique.
Étude citée
Avet C, Mancini A, Breton B, Le Gouill C, Hauser AS, Normand C, Kobayashi H, Gross F, Hogue M, Lukasheva V, St-Onge S, Carrier M, Héroux M, Morissette S, Fauman EB, Fortin JP, Schann S, Leroy X, Gloriam DE, Bouvier M. Effector membrane translocation biosensors reveal G protein and βarrestin coupling profiles of 100 therapeutically relevant GPCRs. Elife. 2022 Mar 18;11:e74101. doi: 10.7554/eLife.74101. Epub ahead of print. PMID: 35302493
Trois ensembles de données sont disponibles sur les couplages des RCPG aux protéines G (couplôme). Ces ensembles de données générées indépendamment diffèrent par leur portée et les couplages observés. Pour faciliter leur interprétation et leur exploitation, l’équipe de Michel Bouvier a collaboré avec l’équipe de David Gloriam, au Danemark, pour établir un protocole permettant de normaliser les données de couplage des protéines G issues des différentes études.
Leur analyse combine les trois ensembles de données pour établir des couplages de haute confiance soutenus par au moins deux études. Elle fournit donc la première cartographie unifiant les couplages RCPG – protéines G de façon quantitative, et ce, pour un total sans précédent de 256 récepteurs. Cette nouvelle carte facilitera les avancées dans la compréhension des RCPG et de leur signalisation cellulaire, de même que l’exploitation de la signalisation biaisée dépendante du ligand dans la conception de médicaments plus sûrs.
Étude citée
Hauser AS, Avet C, Normand C, Mancini A, Inoue A, Bouvier M, Gloriam DE. Common coupling map advances GPCR-G protein selectivity. Elife. 2022 Mar 18;11:e74107. doi: 10.7554/eLife.74107. Epub ahead of print. PMID: 35302494.
Au début de la division cellulaire, les cellules s’arrondissent entre autres via la réorganisation de leur cortex. Parmi les protéines impliquées dans cette morphogenèse, on trouve la famille des protéines ERM (ezrine, radixine et moésine). À l’aide de biosenseurs développés conjointement par les laboratoires Carréno et Bouvier de l’IRIC, l’équipe a testé 3469 petites molécules approuvées par la Food and Drug Administration (FDA) pour mesurer leur effet sur l’activation des ERM. Parmi les molécules activant les ERM qui ont été identifiées, les molécules causant le désassemblage des microtubules sont surreprésentées. Par différents essais, l’équipe a trouvé que le traitement de cellules humaines avec ces molécules promeut la phosphorylation et la conformation ouverte des protéines ERM, menant à leur activation.
L’équipe du laboratoire Carréno s’est ensuite intéressée aux mécanismes moléculaires permettant l’activation des ERM via le désassemblage des microtubules interphasiques. Leur élégante caractérisation des voies de signalisation impliquées a permis de proposer un nouveau modèle selon lequel l’activation des ERM induite par le désassemblage des microtubules dépend des protéines GEF-H1, RhoA et SLK. Comme les microtubules interphasiques se désassemblent au début de la mitose, l’axe de signalisation GEF-H1 – RhoA – SLK – ERM permet de coordonner la réorganisation du cortex cellulaire à ce moment clé du cycle cellulaire. Le désassemblage des microtubules agit ainsi comme un signal menant à l’arrondissement des cellules en entrée de mitose. L’étude apporte une nouvelle compréhension des mécanismes fondamentaux qui régulent la division cellulaire.
Étude citée
Leguay K, Decelle B, Elkoli IE, Bouvier M, Côté JF, Carréno C. Interphase microtubule disassembly is a signaling cue that drives cell rounding at mitotic entry. Journal of Cell Biology (2022) 221 (6): e202109065.
Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est le 6e cancer le plus fréquemment diagnostiqué, et arrive au troisième rang des cancers les plus meurtriers dans le monde. Malgré ces chiffres imposants, les quelques traitements disponibles actuellement n’ont que des effets modestes chez les personnes atteintes, qui sont souvent diagnostiquées à un stade tardif de la maladie. Une plus grande compréhension mécanistique du développement du CHC est requise pour le contrer plus efficacement par de nouvelles thérapies ciblées. L’équipe du professeur Sylvain Meloche, directeur de l’Unité de recherche en signalisation et croissance cellulaire de l’IRIC, a récemment mis en lumière une voie de signalisation oncogénique précédemment inconnue pour le CHC. Jean-Philippe Guégan et Marjorie Lapouge sont les co-premiers auteurs de l’article publié en janvier dans le journal Science Signaling.
À l’aide d’approches génétiques et pharmacologiques, l’équipe du laboratoire Meloche a découvert que l’activité de la kinase Yes est requise pour la prolifération de lignées cellulaires de CHC humain. L’équipe a, par la suite, déterminé que Yes phosphoryle directement les protéines YAP et TAZ, deux coactivateurs de la transcription de l’ADN de la cellule. En somme, l’étude a permis de caractériser une voie de signalisation oncogénique jusqu’alors inconnue dans l’initiation et la progression du CHC. Elle identifie par ailleurs Yes comme une cible thérapeutique potentielle, ce qui ouvre des perspectives cliniques intéressantes qui mériteront d’être explorées. Enfin, comme ses cibles YAP et TAZ sont associées à d’autres types de cancers, l’inhibition de Yes pourrait s’avérer être une stratégie bénéfique pour plusieurs pathologies.
Étude citée
Guégan JP, Lapouge M, Voisin L, Saba-El-Leil MK, Tanguay PL, Lévesque K, Brégeon J, Mes-Masson AM, Lamarre D, Haibe-Kains B, Trinh VQ, Soucy G, Bilodeau M, Meloche S. Signaling by the tyrosine kinase Yes promotes liver cancer development. Sci Signal. 2022 Jan 18;15(717):eabj4743. doi: 10.1126/scisignal.abj4743. Epub 2022 Jan 18. PMID: 35041461.
Le groupe de Pierre Thibault, chercheur principal à l’IRIC et professeur au Département de chimie de l’Université de Montréal, en collaboration avec un collègue du Centre médical universitaire de Leiden aux Pays-Bas, a récemment publié un article de synthèse exhaustif dans la revue Nature Reviews Methods Primers pour informer les chercheurs et les chercheuses de tous niveaux sur la variété de stratégies protéomiques basées sur la spectrométrie de masse utilisées pour étudier les modifications de type ubiquitine (UBL) et décrire le genre de données pouvant être générées par ces approches.
Dans les cellules, l’activité de nombreuses protéines est régie par différentes modifications chimiques réversibles. Les modifications de type ubiquitine (UBL) qui impliquent le transfert de petites protéines comme l’ubiquitine (Ub) et SUMO (Small Ubiquitin-like Modifier), vers des sites spécifiques sur les protéines ciblées sont particulièrement importantes dans le contexte de la réparation de l’ADN, le cycle cellulaire, le contrôle de la qualité des protéines et de nombreux autres processus biologiques, mais de nombreux aspects de leur régulation demeurent mal compris. Une utilisation plus large des approches protéomiques basées sur la spectrométrie de masse, y compris des nouvelles techniques développées par le groupe de Pierre Thibault à l’IRIC, fournira des informations utiles pour élucider leurs rôles dans des maladies complexes telles que le cancer, la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et plus encore.
Étude citée
Li C., Nelson TG, Vertegaal ACO, Thibault P. Proteomic strategies for characterizing ubiquitin-like modifications. Nat Rev Methods Primers 1, 53 (2021).