Thèse soutenue le 22 janvier 2004 pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Joseph Fourier de Grenoble I - Discipline : Biologie

Résumé : ALK-1 (Activin receptor-like Kinase-1) est un récepteur de type I de la famille des récepteurs du TGF-ß qui est spécifiquement exprimé dans les cellules endothéliales. L'invalidation du gène d'ALK-1, réalisé chez la souris et chez le poisson-zèbre, entraîne de graves défauts vasculaires. Des mutations du gène codant pour ALK-1 chez l'homme sont responsables de la pathologie de Rendu-Osler-Weber qui provoque des lésions vasculaires cutanéo-muqueuses et des malformations artério-veineuses viscérales. Par conséquent ALK-1 est impliqué dans l'angiogenèse. L'angiogenèse, processus de formation de nouveaux vaisseaux à partir des vaisseaux préexistants est constituée de deux phases ; une phase d'activation avec dégradation de la matrice extracellulaire, prolifération et migration des cellules endothéliales, et une phase de maturation avec l'arrêt de la prolifération et de la migration des cellules endothéliales, reconstitution de la matrice extracellulaire et recrutement de cellules murales.
Dans cette étude, nous avons recherché à déterminer les fonctions cellulaires et moléculaires d'ALK-1 daans les cellules endothéliales, afin de mieux caractériser son rôle dans l'angiogenèse. Pour cela, nous avons exprimé une forme constitutivement active d'ALK-1 par vecteur adénoviral dans des cellules endothéliales. Nous montrons qu'ALK-1 inhibe la prolifération, la migration et l'adhérence des cellules endothéliales. L'effet d'inhibition de la migration est un effet majeur que nous avons confirmé par différents modèles d'angiogenèse plus complexes. Nous avons identifié des cibles moléculaires d'ALK-1 qui pourraient être impliquées dans les fonctions de prolifération et de migration.
ALK-1 active par phosphorylation ses effecteurs intracellulaires Smad 1, 5 et 8, qui en association avec Smad 4 vont constituer des complexes transcriptionnels dans le noyau. Concernant le mécanisme d'action d'ALK-1, nous avons montré que l'inhibition de la migration était dépendante des Smad mais indépendante de la présence de facteurs de croissance. Smad 5 étant probablement la Smad impliquée dans la signalisation d'ALK-1, nous avons étudié son profil de phosphorylation en réponse à ALK-1. Nous montrons qu'ALK-1 ainsi que les autres récepteurs ALK de la voie des BMP, phosphorylent les deux dernières sérines à l'extrémité C-terminale de Smad 5 (Ser 463, Ser 465), confirmant les résultats déjà obtenus dans ce domaine sur d'autres Smad. De plus, nous découvrons un nouveau site de phosphorylation sur Smad 5, spécifique d'ALK-1.
L'ensemble de ces résultats a apporté des éléments nouveaux dans la compréhension des effets biologiques d'ALK-1 et son mode d'action dans les cellules endothéliales. ALK-1 jouerait un rôle important dans la phase de maturation de l'angiogenèse. Ces données sont en accord avec les phénotypes résultant d'une déficience en ALK-1 (l'invalidation du gène ALK-1 et la pathologie de Rendu-Osler-Weber) où la dilatation des vaisseaux et les malformations artério-veineuses peuvent être provoquées par une hyperprolifération, et une augmentation de la migration et de l'adhérence des cellules endothéliales.
Jury :
Rapporteur : Dr Azeddine Atfi
Rapporteur : Pr Francis Bayard
Examinateur : Pr Marc Block
Examinateur : Pr Henri Plauchu
Directeur de thèse : Dr Sabine Bailly

Mots-clés :
ALK-1, Activin receptor-like Kinase-1, Angiogenèse, Rendu-Osler-Weber, cellule endothéliale, Smad

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