Une vingtaine d’années après leur découverte, l’intérêt que suscitent les facteurs de transcription NF-κB (nuclear factor kB) émane de la multiplicité des réponses cellulaires auxquelles ces facteurs sont associés. Ils jouent en effet un rôle central dans la réponse inflammatoire, l’immunité innée et acquise, la balance survie/mort cellulaire, mais aussi la tumorigenèse [ 1– 5]. Ainsi, une dérégulation de l’activité des facteurs NF-κB, via la production de formes anormales de NF-κB, ou un défaut de leurs activités transcriptionnelles, est retrouvée de manière récurrente dans des lymphomes et des leucémies, mais aussi dans des tumeurs solides [5, 37]. Plus récemment, il a été mis en évidence que les facteurs NF-κB participent également au développement des tumeurs en activant des gènes de résistance à l’apoptose, rendant certaines tumeurs résistantes aux traitements chimiothérapeutiques et radiothérapeutiques [ 6].

La famille NF-κB compte cinq membres chez les vertébrés : NF-κB1 (p50 et son précurseur p105), NF-κB2 (p52 et son précurseur p100), c-Rel, RelA (p65) et RelB [ 7] (Figure 1). Ces protéines se lient à l’ADN sous forme d’homo- et d’hétérodimères, dont l’activité transcriptionnelle est régulée par deux voies principales. La première, connue sous le terme de voie d’activation canonique de NF-κB, s’applique majoritairement aux dimères RelA/p50 et repose sur la distribution cellulaire de ces dimères (Figure 2). En l’absence d’activation, les dimères RelA/p50 sont séquestrés dans le cytoplasme par leur association avec les protéines inhibitrices IκB (inhibitor of NF-kB). En réponse à de nombreux stimuli, parmi lesquels des cytokines, des agents mitogènes, des ARN double brin, des facteurs de croissance, des produits viraux ou bactériens et diverses formes de stress cellulaires (oxydatif, radiations, agents génotoxiques), les IκB sont rapidement phosphorylés par la kinase IκB (IKK) sur des résidus sérine spécifiques, puis ubiquitinylés, et finalement dégradés par le protéasome 26S [ 8]. Les dimères RelA/p50 ainsi libérés de leur inhibiteur parviennent alors dans le noyau où ils activent la transcription de gènes cibles spécifiques (Figure 2). Plus récemment, une seconde voie d’activation de NF-κB, qui s’applique principalement à RelB, a été caractérisée. Cette voie, appelée voie d’activation alternative de NF-κB (Figure 3), est induite par différents membres de la superfamille du TNF (tumor necrosis factor) (CD40L, lymphotoxine β, BAFF ou B cell-activating factor belonging to the TNF family…), des protéines virales (LMP1 du virus EBV ou Epstein-Barr virus, Tax du virus HTLV1 ou human T lymphotropic virus 1…) ou la souche bactérienne Gram- Helicobacter pylori, et repose sur la protéolyse induite de la protéine p100, l’inhibiteur principal de RelB [ 9]. En l’absence d’activation, les dimères RelB/p50 et RelB/p52 sont séquestrés dans le cytoplasme via leur association avec p100. En réponse à l’un des stimuli cités plus haut, la protéine NIK (NF-kB-inducing kinase) associée dans le cytoplasme à la protéine adaptatrice TRAF3 (TNF receptor-associated factor 3) est dirigée vers la membrane plasmique, où TRAF3 est alors dégradée [ 10]. NIK ainsi libérée va s’autophosphoryler, former un triple complexe avec IKKα et p100 et, finalement, induire la phosphorylation de p100 alors associée à RelB, aboutissant soit à la dégradation totale de p100 et à la libération des dimères RelB/p50 [ 11], soit à la protéolyse partielle de p100, libérant alors des dimères RelB/p52 (Figure 3) [ 12]. Il est à noter que la plupart des stimuli qui activent la voie alternative d’activation de NF-κB sont également des inducteurs de la voie canonique d’activation de NF-κB et qu’un mécanisme de contrôle réciproque entre RelA et RelB a été mis en évidence [ 13, 14].

Figure 1. Structure des membres de la famille NF-κB. Les cinq membres de la famille NF-κB chez les mammifères (RelA, c-Rel, RelB, p50 et son précurseur p105, p52 et son précurseur p100) contiennent à leur extrémité amino-terminale un domaine d’homologie à Rel (RHD). La portion amino-terminale du RHD correspond au domaine de liaison à l’ADN et la portion carboxy-terminale est nécessaire à la dimérisation des facteurs NF-κB. La séquence de localisation nucléaire (NLS), quant à elle, permet leur translocation dans le noyau. Seuls RelA, c-Rel et RelB contiennent un domaine de transactivation (TA) à leur extrémité carboxy-terminale. RelB possède, de plus, un domaine TA amino-terminal contenant un motif de type glissière à leucines. Les précurseurs p105 et p100 contiennent à leur extrémité carboxy-terminale un domaine constitué de 7 répétitions ankyrines (ANK) qui joue un rôle crucial dans l’inhibition des protéines NF-κB, ainsi qu’une région charnière riche en glycines (GRR), correspondant à un site de maturation par clivage protéolytique. Alors que la protéolyse de p105 est principalement constitutive, celle de p100 est finement régulée par la présence à son extrémité carboxy-terminale de son domaine de mort (DD).

Figure 1. Structure des membres de la famille NF-κB. Les cinq membres de la famille NF-κB chez les mammifères (RelA, c-Rel, RelB, p50 et son précurseur p105, p52 et son précurseur p100) contiennent à leur extrémité amino-terminale un domaine d’homologie à Rel (RHD). La portion amino-terminale du RHD correspond au domaine de liaison à l’ADN et la portion carboxy-terminale est nécessaire à la dimérisation des facteurs NF-κB. La séquence de localisation nucléaire (NLS), quant à elle, permet leur translocation dans le noyau. Seuls RelA, c-Rel et RelB contiennent un domaine de transactivation (TA) à leur extrémité carboxy-terminale. RelB possède, de plus, un domaine TA amino-terminal contenant un motif de type glissière à leucines. Les précurseurs p105 et p100 contiennent à leur extrémité carboxy-terminale un domaine constitué de 7 répétitions ankyrines (ANK) qui joue un rôle crucial dans l’inhibition des protéines NF-κB, ainsi qu’une région charnière riche en glycines (GRR), correspondant à un site de maturation par clivage protéolytique. Alors que la protéolyse de p105 est principalement constitutive, celle de p100 est finement régulée par la présence à son extrémité carboxy-terminale de son domaine de mort (DD).

Figure 2. Voie d’activation classique de NF-κB. L’activation d’un certain nombre de récepteurs, comme celui du TNFα et de l’IL-1 (interleukine-1), induit la phosphorylation des protéines inhibitrices IκB par le complexe IKK (1). Les IκB sont ensuite ubiquitinylés (2), puis dégradés par le protéasome 26S (3). Les dimères RelA/p50 ainsi libérés passent dans le noyau et activent la transcription de leurs gènes cibles (4).

Figure 2. Voie d’activation classique de NF-κB. L’activation d’un certain nombre de récepteurs, comme celui du TNFα et de l’IL-1 (interleukine-1), induit la phosphorylation des protéines inhibitrices IκB par le complexe IKK (1). Les IκB sont ensuite ubiquitinylés (2), puis dégradés par le protéasome 26S (3). Les dimères RelA/p50 ainsi libérés passent dans le noyau et activent la transcription de leurs gènes cibles (4).

Figure 3. Voie d’activation alternative de NF-κB. L’activation de récepteurs de la famille du TNFR comme BAFFR et CD40 induit le recrutement du complexe TRAF3-NIK à la membrane (1), puis la dégradation de TRAF3 et l’activation de NIK par autophosphorylation (2). La formation du triple complexe NIK-IKKα-p100(3) induit la phosphorylation de p100 (4) ainsi que sa poly-ubiquitinylation. Ce mécanisme aboutit soit à la maturation de p100 en p52, générant ainsi des dimères RelB/p52 (5), soit à la dégradation de p100 libérant alors des dimères RelB/p50(5’). Ces dimères peuvent alors activer la transcription de leurs gènes cibles (6).

Figure 3. Voie d’activation alternative de NF-κB. L’activation de récepteurs de la famille du TNFR comme BAFFR et CD40 induit le recrutement du complexe TRAF3-NIK à la membrane (1), puis la dégradation de TRAF3 et l’activation de NIK par autophosphorylation (2). La formation du triple complexe NIK-IKKα-p100(3) induit la phosphorylation de p100 (4) ainsi que sa poly-ubiquitinylation. Ce mécanisme aboutit soit à la maturation de p100 en p52, générant ainsi des dimères RelB/p52 (5), soit à la dégradation de p100 libérant alors des dimères RelB/p50(5’). Ces dimères peuvent alors activer la transcription de leurs gènes cibles (6).

L’activation de la voie canonique de NF-κB (RelA), mais aussi celle de la voie alternative (RelB), repose sur l’induction de la phosphorylation des protéines inhibitrices IκB (IκBα pour la voie canonique et p100 pour la voie alternative) par IKK. IKK est un complexe multi-protéique composé de deux sous-unités catalytiques, IKKα et IKKβ et d’une sous-unité régulatrice NEMO/IKKγ (NF-kB essential modulator/IKKγ) [8, 15]. Néanmoins, l’analyse des souris déficientes pour chacune de ces sous-unités a montré que les deux voies d’activation de NF-κB ne requièrent pas les mêmes sous-unités : IKKβ et NEMO/IKKγ sont absolument nécessaires à l’activation de la voie canonique de NF-κB alors que IKKα ne l’est pas. À l’inverse, la liaison à l’ADN des dimères RelB/p50 et RelB/p52 nécessite absolument IKKα alors que IKKβ et NEMO/IKKγ ne sont pas nécessaires [11, 12], indiquant que IKKα joue un rôle essentiel dans le contrôle de l’activité de la voie alternative.

Bien que la voie alternative d’activation de NF-κB n’ait été que récemment caractérisée, de nombreuses données ont déjà été acquises permettant une meilleure compréhension des mécanismes de régulation et des fonctions biologiques de cette voie. Cet article s’est donné comme objectif de faire l’état des lieux des données actuelles quant à l’implication de la voie alternative et, plus particulièrement, de RelB et de IKKα, dans le développement des cancers hématopoïétiques et solides.

Un certain nombre de données bibliographiques récentes indique que la voie alternative d’activation de NF-κB, ou tout au moins IKKα, pourrait jouer un rôle protecteur dans le développement tumoral et en particulier dans des modèles de cancer de la peau. D’une part, l’analyse des souris déficientes pour IKKα, un des acteurs clés de l’induction de la voie alternative de NF-κB, a permis de montrer que IKKα joue un rôle crucial dans le contrôle de la prolifération et de la différenciation des kératinocytes de l’épiderme [ 33]. Par ailleurs, les travaux de l’équipe de Yinling Hu ont permis de mettre en évidence le rôle critique de IKKα dans le développement de carcinomes de peau humains et murins. En effet, des mutations somatiques au niveau de l’exon 15 du gène codant IKKα ont été retrouvées avec une fréquence élevée dans des carcinomes à cellules squameuses humains [ 34]. En outre, les travaux de cette équipe suggèrent une corrélation inverse entre les niveaux d’expression de IKKα et l’agressivité de ce type de cancers [34]. Ainsi, dans une souche de souris surexprimant spécifiquement IKKα dans l’épiderme, une expression élevée de IKKα est capable de contrecarrer les activités mitogéniques et angiogéniques de composés chimiques carcinogènes, réprimant ainsi la progression tumorale et les métastases induites par ces drogues [34]. À l’inverse, les souris hétérozygotes pour le gène codant IKKα développent deux fois plus de tumeurs bénignes et onze fois plus de carcinomes malins de la peau que les souris sauvages en réponse à des carcinogènes [34]. De manière remarquable, une étude plus fine de ces souris a permis de montrer que la majorité des carcinomes, ainsi que certains des papillomes issus de ces souris, ont perdu l’allèle sauvage codant IKKα [ 35], suggérant que la perte de IKKα favoriserait le développement de cancers humains de la peau. Les kératinocytes IKKα ^-/- présentent effectivement un défaut d’arrêt du cycle en G2/M lié à une hyperméthylation du locus de 14-3-3σ² et, consécutivement, à un défaut d’induction de l’expression de 14-3-3σ en réponse à des agents génotoxiques. Par ce mécanisme de contrôle, IKKα participerait au maintien de la stabilité génomique des kératinocytes [ 36]. Cependant, il reste à déterminer si ces fonctions d’IKKα sont dépendantes ou indépendantes de la voie alternative d’activation de NF-κB.

De nombreuses données ont été acquises permettant, seulement six années après sa découverte, une meilleure compréhension des mécanismes de régulation et des fonctions biologiques de la voie alternative d’activation de NF-κB. De manière remarquable, l’activation constitutive de cette voie a été observée dans plusieurs formes de cancers, comme les myélomes multiples et les cancers du sein, suggérant que la voie alternative pourrait participer au développement tumoral. Néanmoins, il est également apparu que la sous-unité a du complexe IKK, bien que clairement établie comme étant nécessaire à l’activation de la voie alternative, pouvait exercer au contraire un rôle protecteur contre le développement tumoral dans des modèles animaux de cancer de la peau. Il semble donc aujourd’hui primordial de mieux comprendre les mécanismes moléculaires permettant d’expliquer cette contradiction apparente et d’étendre les études du rôle de la voie alternative et, plus particulièrement, de RelB et d’IKKα, à d’autres modèles tumoraux in vivo. Il est fort à parier que les études à venir explorant la régulation et la spécificité de l’activité de la voie alternative devraient permettre de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui aboutissent à certaines transformations tumorales, de définir des conditions de contrôle de ce processus et de développer de nouvelles approches diagnostiques et thérapeutiques de certains cancers.