6.11.9.2 Rôle des structures du noyau 2

Des changements dans l’expression et l’activité de C2GnT1 se produisent lors de l’activation des lymphocytes avec l’interleukine-2,162 et après la différenciation entérocytaire des cellules Caco-2172. Cela indique un rôle central de C2GnT dans les réponses biologiques des cellules.

L’antigène humain natural killer (HNK-1), l’acide 3-sulfo-glucuroniqueβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ-R, est un auto-antigène dans la neuropathie démyélinisante périphérique et a un rôle dans la migration cellulaire. Il a été démontré que HNK-1 est attaché à des O-glycanes avec des structures de noyau 2 dans le domaine Ser/Thr/Pro-riche spécifique aux muscles des molécules d’adhésion des cellules neurales.173 La structure de noyau 2 sur les molécules de type mucine sur les cellules endothéliales et les leucocytes est un échafaudage pour les ligands de la sélectine et C2GnT joue un rôle important dans la synthèse des ligands de la sélectine. La glycoprotéine PSGL-1 de type mucine de la surface cellulaire porte des ligands de haute affinité pour les sélectines, attachés au noyau 2.174,175 Les cellules CHO exprimant PSGL-1 ne présentent normalement pas de SLex, mais après transfection avec C2GnT1, ces cellules se lient à la sélectine P. Le sulfate de tyr participe également aux interactions P-sélectine-PSGL-1.175 Dans une lignée cellulaire WEHI-3 de leucémie de souris, on a constaté que la structure du noyau 2 portant le déterminant sialyl-Lewisx est exprimée sélectivement sur le PSGL-1.176 Les cellules cancéreuses ont également la capacité de se lier aux sélectines via leurs O-glycanes, et cette interaction peut contribuer à la migration des cellules cancéreuses dans un site tissulaire secondaire.

Les souris ayant une délétion du gène C2GnT1 présentent des quantités réduites de ligands de la sélectine ainsi que des interactions réduites entre les leucocytes et l’endothélium via les sélectines, comme le roulement des leucocytes le long de l’endothélium, le recrutement des leucocytes dans le péritoine et la migration des lymphocytes vers les ganglions lymphatiques périphériques27. Le trafic des lymphocytes B était principalement affecté chez les souris C2GnT1 (-/-).177 Cela indique l’importance de C2GnT1 dans le processus d’orientation des lymphocytes et dans l’inflammation, et peut-être aussi dans les métastases cancéreuses. Il a été démontré que la sulfatation des ligands de la sélectine en 6-sulfo-sialyl-Lewisx entraîne une affinité accrue pour la L-sélectine. La C2GnT1 et la GlcNAc6ST contribuent toutes deux à la synthèse des ligands de la L-sélectine de haute affinité. Ainsi, la déficience chez les souris à la fois de C2GnT1 et de la sulfotransférase GlcNAc6ST réduit davantage le homing des lymphocytes vers les ganglions lymphatiques périphériques178.

La maturation des cellules dendritiques est associée à une diminution de l’expression de C2GnT1, à une perte d’expression du sialyl-Lewisx et à une augmentation concomitante de l’expression des sialyltransférases ST3Gal-I et ST6GalNAc-II.179 Ainsi, l’expression du sialyl-Lewisx ainsi que la migration des DC semblent être régulées par C2GnT1. La C2GnT1 semble également réguler l’apoptose.180 Dans le thymus, les lymphocytes immatures qui se différencient et passent du cortex thymique à la médulla perdent l’expression de la C2GnT.67 Comme les structures du noyau 2 peuvent se lier à la lectine endogène induisant l’apoptose, la galectine-1, l’absence du noyau 2 fournit un mécanisme de survie pour les lymphocytes en cours de maturation. La galectine-1 induit l’apoptose dans les cellules cancéreuses de la prostate LNCaP contenant l’antigène spécifique de la prostate (PSA) +, mais pas dans une lignée cellulaire résistante à la galectine-1 et au PSA. C2GnT1 est régulé à la baisse dans le sous-clone PSA- résistant à la galectine-1, indiquant que les structures du noyau 2 peuvent être responsables de l’apoptose induite par la galectine.181

Plusieurs conditions sont associées à une altération de l’activité ou de l’expression de C2GnT1. L’activité C2GnT1 est augmentée spécifiquement dans les tissus cardiaques des rats diabétiques ou hyperglycémiques.34 Une augmentation de l’expression C2GnT1 dans les leucocytes polymorphonucléaires a été trouvée chez les patients atteints de diabète de type 1 et 2.182 L’activité C2GnT1 élevée peut éventuellement favoriser l’adhésion leucocyte-cellule endothéliale et les occlusions capillaires. Les mécanismes de ces altérations restent à démontrer.

Dans certaines cellules cancéreuses, on a constaté que l’activité C2GnT1 était augmentée, alors que dans d’autres cellules, l’activité peut être diminuée. Le caractère invasif des cellules cancéreuses correspond fréquemment à une expression élevée de C2GnT1 et à la capacité des cellules cancéreuses à interagir avec l’endothélium via les sélectines. Ainsi, l’expression de C2GnT1 est associée à un mauvais pronostic et à un potentiel malin dans le cancer du côlon, du poumon et de la prostate.29 L’expression de C2GnT1 est corrélée à l’invasion des vaisseaux et à la profondeur de la tumeur dans le cancer du côlon.30 L’augmentation de l’expression de C2GnT1 dans l’adénocarcinome du poumon a été corrélée au potentiel malin et aux métastases dans les ganglions lymphatiques.29 Dans les tissus humains du cancer de la prostate, l’expression de C2GnT1 est corrélée à la progression de la maladie et son expression est un marqueur pronostique utile.31 En utilisant des cellules de cancer de la prostate LNCap, Hagisawa et al.31 ont montré que C2GnT1 facilitait l’adhésion des cellules cancéreuses aux glycoprotéines de la matrice extracellulaire, ce qui peut contribuer à la formation de tumeurs invasives et agressives.

L’activité de C2GnT1 est diminuée dans la sclérose en plaques récurrente ou en progression,183 et cela peut éventuellement être lié au processus auto-immun et à l’influence des cytokines inflammatoires qui ont le potentiel de réguler la glycosylation. L’activité s’est normalisée après traitement par l’IFN-β1a, un anti-inflammatoire. La cytokine pro-inflammatoire TNF-α diminue significativement l’expression de l’ARNm de C2GnT1 dans les cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine.81 Les cellules endothéliales porcines aortiques apoptotiques et traitées par TNF-α ont également une très faible activité de C2GnT1.77 En revanche, l’activité de C1GalT77 et l’expression de l’ARNm81 sont augmentées lors de la stimulation des cellules endothéliales par TNF-α. L’expression de C2GnT1 et des ligands de la sélectine dans les cellules T humaines peut être stimulée par des cytokines telles que l’IL-2 et d’autres interleukines.184 Ainsi, l’activation cellulaire entraînant des modifications des cytokines peut avoir un impact sur l’adhésivité des cellules et leur capacité à subir le processus de homing.

Cela suggère que le TNF-α, qui est associé à un environnement inflammatoire, favorise l’apparition de structures core 1 dans les cellules endothéliales. Comme l’enzyme d’élongation du noyau 1 (β3GnT3) présente une faible expression dans les cellules endothéliales humaines (voir section 6.11.13.1), on s’attend à ce que le noyau 2 soit le principal vecteur des ligands de la sélectine. Une réduction du noyau 2 peut être un mécanisme de rétroaction négative par lequel l’infiltration des leucocytes vers le site de l’inflammation est réduite.

Contrairement aux cellules endothéliales, le TNF-α a augmenté l’activité de C2GnT1 dans les synoviocytes primaires bovins en culture qui n’ont normalement pas de niveaux détectables de l’activité78. Les cellules humaines dérivées de l’os et du cartilage, mais pas les chondrocytes bovins, ont des activités de l’enzyme qui synthétise le noyau 2.79,80 Il reste à montrer si les structures du noyau 2 dans les glycoprotéines osseuses ont également des rôles adhésifs.

Dans les cellules cancéreuses du sein, la synthèse des structures du noyau 1 et 2 de l’O-glycane se produit principalement dans le compartiment Golgi cis-médial avec un certain chevauchement vers le Golgi médial. La sialyltransférase ST3Gal-I, qui agit sur le substrat du noyau 1, est localisée par immunocytochimie principalement dans les compartiments médian et trans du Golgi des cellules mammaires. Sa localisation recouvre donc partiellement celle de C2GnT1. Des expériences de transfection prouvent que la compétition entre les deux enzymes a bien lieu. Ainsi, les niveaux d’expression et les activités relatives de ces deux enzymes contrôlent la distribution relative de la mucine MUC1 soit hautement sialylée, soit en chaînes complexes avec des structures de noyau 2.55

L’α6-sialyltransférase ST6GalNAc-I qui agit sur le GalNAc-peptide ou le Galβ1-3GalNAc-peptide est largement distribuée dans le Golgi, et en synthétisant le sialylα2-6 GalNAc- ou le sialylα2-6(Galβ1-3)GalNAc- peut éteindre la synthèse du noyau 2. Le domaine transmembranaire de ST6GalNAc-I semble être responsable de la localisation de l’enzyme. Ainsi, une construction mutante de C2GnT1 contenant le domaine transmembranaire de ST6GalNAc-I s’est localisée dans le Golgi trans.165 Comme le noyau 1, le substrat de C2GnT1, est normalement traité avant d’atteindre le Golgi trans, la nouvelle localisation de C2GnT1 a entraîné une synthèse inefficace du noyau 2. Ceci suggère l’importance d’une ligne d’assemblage fonctionnelle dans le contrôle de la biosynthèse des O-glycanes.