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FAK et Tumorigénèse

Responsable : P. Rondé

Mise à jour 16 mars 2009

Nos travaux concernent l’étude de la protéine kinase FAK (Focal Adhesion kinase), qui joue un rôle fondamental dans divers processus physiologiques et pathophysiologiques.

FAK est une protéine cytoplasmique ubiquitaire retrouvée au sein du complexe d’adhérence. Son activation par les intégrines va permettre l’activation des protéines du complexe d’adhérence, aboutissant à la transmission de signaux régulateurs pour la migration, la survie et la prolifération cellulaire. Un dérèglement de ce système participe aux processus de tumorigenèse. Notre projet de recherche vise à développer des approches de microscopie multidimensionnelle pour mettre en évidence les mécanismes moléculaires qui gèrent le cycle assemblage/désassemblage des complexes focaux. Nous rechercherons également par une stratégie de criblage des molécules permettant d’inhiber la ou les fonctions de FAK.

Axe 1. Développement de la microscopie assistée laser

FAK et Tumorigénèse Afin d’identifier et de caractériser les événements moléculaires conduisant au désassemblage des complexes d’adhérence, nous devrons mettre en œuvre des techniques avancées de microscopie multidimensionnelle. La solution que nous avons retenue combine l’introduction de lasers appropriés avec une microscopie rapide 4-D (collaboration avec Agilent). La microscopie assistée laser permet d’accéder à la fois (1) à la mesure des coefficients de diffusion des molécules dans les systèmes biologiques, (2) à l’imagerie TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) pour une résolution optimale de l’interface substrat-cellule, et (3) aux techniques de FALI. De plus, l’introduction d’un module FRET permettra l’utilisation des sondes protéiques de type « caméléon » ou les indicateurs de phosphorylation donnant ainsi directement accès aux mesures des variations de Ca2+ et d’activité kinase dans la cellule vivante. Par ailleurs, grâce à notre collaboration étroite avec le groupe de J. De Mey, nous utiliserons FALI pour inactiver sélectivement les protéines impliquées dans le processus de désassemblage des plaques focales, afin de déterminer à quel moment de la séquence de désassemblage ces protéines sont nécessaires.

Axe 2. Mécanismes de désassemblage des complexes d’adhérence

Notre objectif est d’étudier en détail les bases moléculaires des mécanismes permettant à FAK de coordonner le désassemblage des adhérences focales. Le processus de désassemblage des adhérences focales peut-être initié suite à l’intégration des signaux provenant soit de la cellule (signalisation « inside-out ») soit de la matrice extracellulaire (signalisation « outside-in »). FAK permet l’intégration de ces signaux via son interaction avec des protéines à domaines SH2 et SH3.

Les données actuelles favorisent une ségrégation spatio-temporelle de FAK avec ses partenaires durant le processus migratoire. Cette hypothèse d’une cascade séquentielle d’évènements implique que chaque protéine recrutée par FAK devrait avoir un rôle spécifique dans le processus d’assemblage/désassemblage des adhérences focales, par exemple pour initier, stimuler ou terminer le processus. De plus, des signaux cellulaires doivent être générés pour dicter la séquence de recrutement des protéines dans les adhérences focales. Nous analyserons les conséquences des signaux « inside-out » et « outside-in » sur la dynamique de FAK dans les cellules vivantes et déterminerons les structures de FAK responsables de la transduction de ces signaux. Cela nous permettra d’identifier les partenaires de FAK nécessaires à chaque étape du processus de désassemblage.

Axe 3. Recherche d’inhibiteurs de FAK

Les études cliniques montrent une augmentation de l’expression de FAK dans de nombreuses tumeurs humaines d’origines diverses. Ainsi, l’augmentation de l’expression et/ou de l’activité de FAK est fréquemment corrélée au degré de malignité des tumeurs et au sombre pronostic des patients. Ces études montrent que FAK est un régulateur important de la migration cellulaire, mais, à l’heure actuelle, on ne connaît pas la fonction de FAK qu’il serait nécessaire de cibler pour limiter les processus invasifs. FAK comprend plusieurs domaines structuraux et fonctionnels. Notre stratégie est de produire et purifier ces différents domaines qui constitueront les cibles moléculaires sur lesquels seront effectués les tests de criblage de chimiothèques. Ce criblage différentiel nous donnera directement accès aux sites de liaisons putatifs de ces molécules et nous renseignera quant à leurs mécanismes d’action.

1) Giannone G., Rondé P., Gaire M., Beaudouin J. Ellenberg J., Haiech J. and Takeda K. (2004) "Localized increases in intracellular Ca2+ trigger focal adhesion disassembly via enhanced time residency of focal adhesion kinase at focal adhesion". J. Biol.Chem. 279, 28715-28723.

(2) Tremuth L., Kreis S., Melchior C., Hoebeke J., Rondé P., Plancon S., Takeda K. and Kieffer N. (2004) "A fluorescence cell biology approach to map the second integrin-binding site of talin to a 130-amino acid sequence within the rod domain". J. Biol.Chem. 279, 22258-22266.

(3) Hamadi A., Bouali M., Dontenwill M., Stoeckel H., Takeda K. and Rondé P. (2005) “Regulation of focal adhesion dynamics and disassembly by phosphorylation of FAK at tyrosine 397”. J. Cell Science 118, 4415-4425.

(4) Hamadi A., Deramaudt T.B., Takeda K. and Rondé P. (2009) "Src activation and translocation from focal adhesions to membrane ruffles contribute to formation of new adhesion sites". Cell Mol. Life Sci. 66, 324-338.