Mécanisme et régulation de l'interaction entre molécules de cadherines

Olivier Courjean (1)

1 CRPP - Centre de recherches Paul Pascal

Classical cadherins are transmembrane glycoproteins involved in cellular adhesion, but also in various functions such as differentiation or cell sorting. Adhesive interactions are achieved by their extracellular segment, composed of 5 repeated motifs (EC), but the molecular mechanism is still unclear and controversial. The aim of this work was to determine the role of two highly conserved elements, the tryptophan in position 2 (Trp2) and calcium ions (Ca2+), in this molecular mechanism. The Laminar Flow Chamber method was used as a very sensitive approach to study the kinetics parameters of E-cadherin fragments interactions at the unimolecular scale. Interestingly Trp2 favored binding formation and stability of these contacts, which appeared to occur in two steps. Our measurements strongly suggest an unexpected process by which one of both molecules is sufficient to initiate the adhesive interaction. Moreover, the dissymmetrical intermediate complex could participate in the reinforcement of adhesive contacts by cadherin oligomerization. Cooperative binding of 3 Ca2+ ions between both N-terminal EC motifs was precisely characterized by non-denaturing mass spectrometry. High affinity (KD=23μM) suggests that this Ca2+ binding constantly occurred in physiological Ca2+ concentrations. These ions, necessary for the biologically active conformation of cadherins, do not seem to regulate interaction kinetics, but are essential for interaction strength under dissociating forces. These results provide a better understanding of the molecular processes used by cadherins for maintenance of cohesion and also plasticity of cell-cell adhesion.

Les cadhérines classiques sont des glycoprotéines transmembranaires impliquées dans l'adhésion, mais aussi dans diverses fonctions comme la différenciation ou la ségrégation cellulaire. L'interaction adhésive, dont les mécanismes moléculaires restent mal connus ou controversés, est mise en place par les 5 motifs répétés (EC) du segment extracellulaire. Le but de ce travail a été de déterminer le rôle de deux éléments très conservés: le tryptophane (Trp2) et les ions calcium (Ca2+) dans ce mécanisme moléculaire. La Chambre à Flux Laminaire, une approche très sensible, nous a permis l'étude des paramètres cinétiques d'interaction entre fragments EC12 de la E-cadhérine, à l'échelle de la liaison unique. Le Trp2 favorise la formation et la stabilité des interactions qui semblent se dérouler en au moins deux étapes. Un processus inattendu a été révélé où une des deux molécules suffirait à initier l'interaction. L'existence d'un complexe intermédiaire dissymétrique suggère un renforcement du contact par oligomérisation des cadhérines. La fixation coopérative de 3 ions Ca2+ entre EC1 et EC2 a été mesurée très précisément par spectrométrie de masse en conditions non dénaturantes. La forte affinité (KD=23μM) suggère que cette fixation est toujours réalisée aux concentrations physiologiques de Ca2+. Ces ions, nécessaires à la conformation active, ne moduleraient pas la cinétique d'interaction, mais seraient essentiels à la résistance de la liaison soumise à une force de dissociation. Ces résultats nous aident à mieux comprendre les processus moléculaires permettant à la fois le maintien de la cohésion cellulaire et la plasticité de l'adhésion réalisée par les cadhérines.

Mots clés: Molecules de Cadherines

Mots clés: Cadherin Molecules

Domaines: Sciences du Vivant [q-bio]; Physique [physics]

Olivier Courjean. Mécanisme et régulation de l'interaction entre molécules de cadherines. Sciences du Vivant [q-bio]. Université Paris-Diderot - Paris VII, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00583053⟩