B Spindle Assembly Checkpoint (SAC)
Le spindle assembly checkpoint (SAC) est une voie biochimique qui peut retarder la transition de la métaphase à l’anaphase en présence de kinétochores non attachés et éventuellement l’absence de tension entre les kinétochores sœurs (Li et Nicklas, 1995; Musacchio et Salmon, 2007; Rieder et al., 1995; Rudner et Murray, 1996). Les différents gènes et les protéines correspondantes qui agissent dans la voie SAC ont été initialement identifiés dans des écrans génétiques de levure., Ces écrans ont révélé six gènes nécessaires à la fonction SAC, MAD1-3 (arrêt mitotique défectueux), BUB1, BUB3 (bourgeonnement décomplexé par benomyl) et MPS1 (broches monopolaires) (Hardwick et Murray, 1995; Hoyt et al., 1991; Li et Murray, 1991; Roberts et coll., 1994; Weiss et Vineux, 1996; Vineux et coll., 1991). Des études ultérieures ont identifié des homologues chez les eucaryotes supérieurs, où MAD3 est appelé BUBR1.
lors de l’entrée mitotique, le SAC est actif (Khodjakov et Rieder, 2009), et il est maintenu dans un état actif tant que des kinétochores non attachés sont présents., Mad1 et Mad2 se localisent à des kinétochores non attachés (Howell et al., 2004; Shah et coll., 2004; Waters et coll., 1998), et l’interaction entre Mad1 et Mad2 confère un changement conformationnel à Mad2 (Deantoni et al., 2005), le conduisant à se lier au Cdc20 et à le séquestrer (Fang et al., 1998; Hwang et coll., 1998; Kim et coll., 1998), un activateur du complexe favorisant l’anaphase, ou cyclosome (APC/C) (Hwang et al., 1998; Kim et coll., 1998; Li et coll., 1997). De plus, Bub1 et BubR1 (MAD3 dans la levure) sont recrutés pour former des kinétochores sans tension (Skoufias et al.,, 2001), où ils interagissent en outre avec Mad2 formant le complexe de point de contrôle mitotique (Sudakin et al., 2001; Tang et coll., 2001), qui inhibe également APC/C. APC/c est une E3 ubiquitine ligase qui marque des substrats spécifiques pour la dégradation par le protéasome. Deux substrats clés sont les protéines Securin et Cyclin B, tous deux nécessaires à l’achèvement de la mitose (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et coll., 1996; Minshull et coll., 1990; Peters, 2006; Whitfield et coll., 1990; Zou et coll., 1999)., La securine inhibe l’enzyme séparase, qui est nécessaire pour cliver les protéines de cohésine qui maintiennent les chromatides sœurs ensemble (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et coll., 1996; Uhlmann et coll., 1999). Ainsi, la dégradation de la securine entraîne l’activation de la séparase, la dégradation de la cohésine et la séparation des chromatides sœurs, ce qui marque le début de l’anaphase (Cohen-Fix et al., 1996; Funabiki et coll., 1996; Zou et coll., 1999). La dégradation de la cycline B assurera alors la sortie mitotique et l’achèvement de la division cellulaire.,
le dysfonctionnement du SAC conduit invariablement à une mauvaise ségrégation chromosomique, car il provoque l’entrée des cellules dans l’anaphase avant que l’attachement amphitélique ne puisse être atteint par tous les chromosomes, soit en accélérant la progression mitotique, soit en rendant les cellules incapables de retarder l’apparition de l’anaphase en présence de kinétochores non attachés (Meraldi et al., 2004). En conséquence, l’apparition précoce de l’anaphase est associée à un certain nombre de défauts mitotiques, y compris des chromosomes en retard d’anaphase et la ségrégation des deux chromatides sœurs dans la même cellule fille qui génèrent une aneuploïdie dans la descendance., Ainsi, les mutations dans les gènes SAC ont le potentiel de jouer un rôle dans la tumorigenèse et la diversité caryotypique des cellules cancéreuses. En effet, Cahill et ses collègues ont identifié une mutation du gène sac BUB1 dans une lignée cellulaire colorectale CIN (Cahill et al., 1998) et postulé que cela pourrait expliquer le CIN qui avait été précédemment observé dans les cancers colorectaux (Lengauer et al., 1997). Fait intéressant, des mutations BUB1 et BUBR1 ont été identifiées chez certains individus atteints d’aneuploïdie panachée en mosaïque (MVA) (Hanks et al., 2004; Suijkerbuijk et coll.,, 2010), un syndrome associé à un risque accru de cancer, et dans lequel les cellules somatiques des patients présentent des niveaux élevés de trisomies et de monosomies (Kajii et al., 1998, 2001).
l’idée que le dysfonctionnement du SAC peut jouer un rôle dans la tumorigenèse a suscité un certain nombre d’études sur des modèles murins. Parce que les souris SAC-nulles sont généralement létales embryonnaires, ces études ont utilisé des souris qui étaient haploinsuffisantes ou portaient des mutations hypomorphes dans des gènes SAC spécifiques. Les résultats variaient quelque peu et n’ont pas révélé de corrélation claire entre les mutations dans les gènes SAC, l’aneuploïdie et la tumorigenèse., Cependant, dans de nombreux cas, les animaux haploinsuffisants ou Mutants étaient plus enclins à se développer spontanément (Iwanaga et al., 2007; Michel et coll., 2001) ou cancérogène (Babu et al., 2003; Dai et coll., 2004; Iwanaga et coll., 2007; Jeganathan et coll., 2007) tumeurs comparées aux souris de type sauvage. Une exception est représentée par BubR1, dont les mutations n’entraînent pas une augmentation de l’incidence tumorale mais plutôt des phénotypes de sénescence (Baker et al., 2004). Fait intéressant, la surexpression de divers gènes SAC se trouve dans les cellules cancéreuses (Yuan et al.,, 2006) et des tests fonctionnels de surexpression de Mad2 chez la souris entraînent 40 à 55% de MEF aneuploïdes (fibroblastes embryonnaires de souris) et une incidence tumorale de 50% (Sotillo et al., 2007). Ces résultats suggèrent que la voie SAC doit être finement équilibrée pour prévenir l’aneuploïdie. Alternativement, cet effet peut être spécifique à la surexpression de Mad2 et peut être dû à d’autres fonctions indépendantes du SAC de la protéine (Weaver et al., 2008).
En Raison de l’identification initiale d’une mutation du gène checkpoint dans les cellules cancéreuses colorectales (Cahill et al.,, 1998) et l’impact que les mutations du gène SAC ont sur la tumorigenèse dans les modèles murins, de nombreux chercheurs se sont lancés dans un certain nombre d’analyses mutationnelles de cellules cancéreuses d’origine différente avec l’idée que la plupart des cancers présenteraient des mutations dans les gènes SAC. Étonnamment, beaucoup de ces études n’ont trouvé aucune mutation dans les gènes SAC (Myrie et al., 2000; Saeki et coll., 2002; Sato et coll., 2000; Yamaguchi et coll., 1999) et seulement quelques mutations identifiées dans une fraction mineure des lignées cellulaires analysées (Haruki et al., 2001b; Sato et coll.,, 2000), soulignant l’idée que les mutations dans les gènes SAC peuvent entraîner des taux de ségrégation chromosomique trop élevés pour être compatibles avec la survie cellulaire. Ainsi, bien que les mutations SAC puissent provoquer une aneuploïdie et en principe induire des tumeurs (voir ci-dessus), le fait que les mutations du gène SAC soient largement absentes dans le cancer indique qu’elles ne contribuent pas de manière significative au phénotype CIN et à la diversité caryotypique des cellules cancéreuses.