Deciphering CXCR4 and ACKR3 interactomes reveals an influence of ACKR3 upon Gap junctional intercellular communication

Le recepteur atypique ACKR3 et le recepteur CXCR4 sont des recepteurs couples aux proteines G appartenant a la famille des recepteurs CXC des chimiokines. Ces deux recepteurs sont actives par la chimiokine CXCL12 et sont surexprimes dans de nombreux cancers comme les gliomes, dont ils favorisent la proliferation et le caractere invasif. Le recepteur CXCR4 active des voies de signalisation qui dependent de la proteine Gi et des β-arrestines et s’associe a plusieurs proteines impliquees dans la transduction du signal, le trafic et la localisation cellulaire du recepteur. Par contre, les mecanismes de signalisation impliques dans les effets d’ACKR3 restent mal connus. Le recepteur declenche une signalisation dependant des β-arrestines, mais son couplage aux proteines G depend du type cellulaire ou se fait par un mecanisme indirect via son association au recepteur CXCR4. Le recepteur ACKR3 s’associe egalement au recepteur de l’EGF pour induire la proliferation cellulaire par un mecanisme independant de sa stimulation par un agoniste. Ces donnees illustrent l’interet de caracteriser de facon systematique l’interactome de ces recepteurs pour comprendre leurs roles physiologiques et pathologiques. Cette these a poursuivi cet objectif grâce a la mise en œuvre d’une approche proteomique combinant la purification des partenaires des deux recepteurs par affinite suivie de leur identification par spectrometrie de masse. J’ai ainsi identifie respectivement 19 et 151 partenaires proteiques potentiels des recepteurs CXCR4 et ACKR3 exprimes dans les cellules HEK-293T. Parmi les proteines recrutees par ACKR3, nous nous sommes focalises sur la connexine 43 (Cx43, une des proteines constituant les jonctions Gap) du fait de la similitude des effets du recepteur et de la Cx43 dans la penetration des leucocytes dans le parenchyme cerebral, la migration des interneurones et la progression des gliomes. J’ai confirme par Western blot et par BRET l’association specifique de la Cx43 a l’ACKR3 et non pas au CXCR4. De la meme facon, j’ai montre une co-localisation de la Cx43 et de l’ACKR3 dans des cellules de gliome humain, ainsi que dans les astrocytes de la zone sous-ventriculaire et les pieds astrocytaires entourant les capillaires cerebraux chez la souris, suggerant que les deux proteines forment un complexe proteique dans un contexte biologique authentique. Des etudes fonctionnelles ont revele que l’ACKR3 module les fonctions de la Cx43 par differents mecanismes. L’expression de l’ACKR3 dans les cellules HEK-293T (mimant la surexpression du recepteur dans les tumeurs), induit par elle-meme une inhibition de l’activite jonctionnelle de la Cx43. De meme, la stimulation du recepteur par un agoniste reduit l’activite jonctionnelle de la Cx43 par un mecanisme impliquant l’activation d’une proteine Gi, la β-arrestine2 et l’internalisation de la Cx43. Cette these etablit donc pour la premiere fois un lien fonctionnel entre le systeme constitue par les chimiokines CXCL11, CXCL12 et leur recepteur ACKR3 d’une part et les jonctions Gap d’autre part qui pourrait jouer un role critique dans la progression des gliomes.