Régulation de l'autophagie dans les cellules de glioblastome humain U87 : un nouveau rôle crucial pour le domaine cytoplasmique de MT1-MMP

Pratt, Jonathan (2016). « Régulation de l'autophagie dans les cellules de glioblastome humain U87 : un nouveau rôle crucial pour le domaine cytoplasmique de MT1-MMP » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biochimie.

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Résumé

Le glioblastome multiforme (GBM) est considéré comme la tumeur cérébrale la plus agressive, invasive et infiltrante de toutes les tumeurs primaires chez l'adulte. Ce type de cancer touche plusieurs milliers de personnes à travers le monde chaque année et il demeure encore aujourd'hui un fléau pour les chercheurs, car la survie moyenne des patients qui en sont atteints est d'environ 1 an. Cette triste réalité, causée par un manque de traitements efficaces, est due à l'hétérogénéité moléculaire et aux propriétés intrinsèques des cellules cancéreuses qui composent le glioblastome. Parmi celles-ci, un nouveau processus cellulaire, nommé autophagie, a vu le jour au début des années 90. Celui-ci, permettant à la fois un recyclage accru du contenu protéique non fonctionnel et une meilleure utilisation de l'énergie métabolique, a été caractérisé comme étant très important au niveau physiologique, mais aussi dans plusieurs pathologies comme le cancer. Par ailleurs, depuis plusieurs années, notre laboratoire s'intéresse aux fonctions moléculaires de MT1-MMP, une métalloprotéase matricielle de type membranaire fortement exprimée au niveau du cancer du cerveau. Plusieurs études ont d'ailleurs démontré que celle-ci joue un rôle clé dans la progression tumorale en activant d'autres métalloprotéases matricielles (MMPs) solubles par le biais de son domaine catalytique, mais aussi en promouvant la migration cellulaire et l'angiogenèse tumorale grâce à l'activation de certaines voies de signalisation médiées par son domaine cytoplasmique. Ce dernier possède aussi plusieurs partenaires d'interaction dont les actions et la régulation sont inconnues à ce jour. Attendu que la protéine MT1-MMP et que l'autophagie sont deux joueurs clés dans le développement du cancer et dans la résistance aux traitements, l'objectif principal de cette thèse était de découvrir si MT1-MMP pouvait contribuer à la régulation de l'autophagie et dans l'affirmative, d'étudier les mécanismes moléculaires à la base de cette régulation. Ainsi, les résultats de mon premier article ont permis de conclure que l'autophagie est signalée par le domaine cytoplasmique de MT1-MMP lorsque celle-ci se retrouve ancrée à la membrane plasmique. D'abord, nous avons utilisé la concanavaline A, une lectine connue pour induire l'expression de MT1-MMP. Nous avons découvert que la ConA induisait l'autophagie dans les cellules de glioblastome humain U87. À l'aide d'inhibiteurs et d'ARN interférants dirigés contre MT1-MMP, nous avons pu déterminer que cette induction était médiée par MT1-MMP, mais indépendante de son domaine catalytique. Enfin, une étude structure-fonction a permis de confirmer que c'est le domaine cytoplasmique de MT1-MMP qui est responsable de l'induction de l'autophagie en activant les gènes de la famille ATG ainsi que la protéine mitochondriale BNIP3. Ensuite, les résultats de mon deuxième article ont permis de déterminer le mécanisme moléculaire reliant MT1-MMP à BNIP3 et l'autophagie. En utilisant la ConA en combinaison avec des inhibiteurs ciblant les kinases de la famille JAK, nous avons découvert que l'inhibition de la kinase JAK2 court-circuitait l'axe de signalisation MT1-MMP/BNIP3. Étant donné que JAK2 phosphoryle STAT3, l'utilisation d'un ARN interférant contre STAT3 a aussi affecté l'axe MT1-MMP/BNIP3. Pour terminer, la répression de JAK2 par un ARN interférant combinée à la surexpression de la protéine complète de MT1-MMP ont permis de conclure qu'il existe un axe de signalisation MT1-MMP/JAK2/STAT3/BNIP3. Enfin, les résultats de mon troisième article ont mené à une découverte d'envergure, car nous avons caractérisé l'affinité de MTCBP-1 pour le domaine cytoplasmique de MT1-MMP ainsi que son action inhibitrice sur l'induction de l'autophagie. Tout d'abord, à l'aide d'ADNc générés à partir de biopsies de patients atteints d'un astrocytome de grade I à IV, nous avons pu déterminer que les niveaux d'expression de MT1-MMP et de MTCBP-1 sont inversement proportionnels en fonction du grade tumoral cérébral. Par la suite, plusieurs techniques permettant de déceler une interaction entre deux protéines, dont le FRET-AP, le SPR et la co-IP, ont permis de conclure que MTCBP-1 interagissait avec la portion intracellulaire de MT1-MMP. Enfin, l'utilisation du marqueur autophagique LC3 a confirmé que l'interaction entre MT1-MMP et MTCBP-1 entraîne bel et bien une inactivation de l'autophagie. En conclusion, nos travaux ont permis d'approfondir les connaissances dans la biologie du cancer du cerveau, dans le domaine de la transduction des signaux intracellulaires ainsi que dans le ciblage des fonctions signalétiques de MT1-MMP. Enfin, même si certains aspects nécessitent une investigation approfondie, ces travaux auront un impact majeur sur le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant les mécanismes de radio- et chimiorésistance des glioblastomes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Glioblastome, Chimiorésistance, Autophagie, MT1-MMP, BNIP3, JAK/STAT, MTCBP-1

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Annabi, Borhane
Mots-clés ou Sujets: Glioblastome multiforme / Autophagie (Cytologie) / Métalloprotéases matricielles liées aux membranes / Concanavaline A / Cerveau -- Cancer -- Traitement
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département de chimie
Faculté des sciences > Département des sciences biologiques
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 04 août 2016 12:53
Dernière modification: 04 août 2016 12:53
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/8758

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