Les granules de stress (GS) sont des sites de régulation de la traduction qui permettent aux cellules cancéreuses de survivre au stress. Elles apparaissent sous différentes conditions de stress et disparaissent une fois remises de celles-ci. Elles se forment selon deux voies, l’une dépendante de la phosphorylation du facteur eIF2α et l’autre indépendante. Les mécanismes d’assemblage des GS par cette dernière voie restent méconnus. Afin de définir ces mécanismes, l’objectif principal de ma maîtrise était de caractériser les étapes critiques de la formation de GS. En utilisant des approches pharmacologiques et d’interférence à l’ARN, nous démontrons que l’inactivation de plusieurs facteurs d’initiation de la traduction provoque la formation de GS indépendamment de la phosphorylation d’eIF2α. Par contre, l’inactivation du facteur eIF4E, ainsi que ceux permettant l’association du 60S à l’ARNm, n’induit pas de GS. De nouvelles stratégies anti-cancer inhibant la traduction et bloquant la formation de GS serait alors possible.

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Le récepteur nucléaire Fetoprotein Transcription Factor (FTF) identifié par notre laboratoire et exprimé principalement dans le système digestif est un régulateur important du métabolisme des lipides et des stéroïdes, de la prolifération cellulaire et du développement embryonnaire. Plusieurs groupes ont constaté que l’influence du récepteur FTF sur la synthèse de stéroïdes et la régulation du cycle cellulaire stimule la prolifération tumorale de cellules d’origine tissulaire diverse. Mes études de doctorat ont porté sur l’expression tissulaire de FTF, sur la caractérisation d’un nouvel élément régulateur de son promoteur et sur l’identification par immunoprécipitation de chromatine (ChIP-chip) des cibles transcriptionnelles de FTF dans le foie de souris fœtale et adulte et dans les cellules d’hépatome humain. Ces études ont permis de mieux définir le rôle métabolique de FTF ainsi que son rôle développemental et son implication potentielle dans la carcinogenèse hépatique. L’expression de FTF par les organes du système digestif et par certaines structures nerveuses, sa régulation par des récepteurs nucléaires métaboliques et sa liaison aux promoteurs de multiples enzymes et transporteurs impliqués dans le métabolisme énergétique placent FTF dans une position clé dans l’homéostasie métabolique et énergétique de l’organisme. Le facteur de transcription C/EBPpartenaire de FTF au promoteur de l’AFP et impliqué lui aussi dans le développement hépatique et le métabolisme énergétique, est lié au promoteur de 20% des cibles transcriptionnelles de FTF. De plus, C/EBP lie le promoteur de FTF formant ainsi une autre boucle activatrice s’ajoutant au réseau transcriptionnel hépatique. Dans les cellules d’hépatome, FTF lie les promoteurs de plusieurs gènes impliqués dans la prolifération et le maintien des cellules tumorales, soit des régulateurs de la réplication, de la croissance et de l’apoptose cellulaire. FTF fait donc partie intégrante du réseau transcriptionnel hépatique régissant le développement et la différenciation hépatique et le maintien du métabolisme énergétique chez l’adulte et est vraisemblablement impliqué dans la promotion de la cancérogenèse hépatique. / FTF is a nuclear receptor principally expressed in adult digestive organs that has been shown to act as a major regulator of lipids and steroids metabolism, cellular proliferation and embryonic development. FTF involvement in steroid synthesis and cell cycle regulation tends toward the stimulation of tumor proliferation in neoplasic tissues in which FTF is expressed. However, more studies of FTF function in normal and disease states and on its regulation are needed to draw a complete picture of FTF activity in cell physiology. Within the context of my studies, I delineated the FTF adult and fetal tissular expression, characterized a novel Ftf promoter element and identified FTF direct hepatic transcriptional targets in fetal, adult and tumor cell lines by using chromatin immunoprecipitation (ChIP-on-chip). These studies defined new FTF functions in metabolism, fetal development and hepatic carcinogenesis. FTF expression in digestive system and in neural structures controlling eating behavior, its transcriptional regulation by metabolic nuclear receptors and its binding to enzyme and transporter gene promoters driving energy metabolism, puts FTF in a key location for governing cellular and organismal energy metabolism. C/EBP, a transcriptional FTF partner on the Afp gene promoter and also involved in energy metabolism, is bound to 20% of the FTF targets including FTF itself thus adding branches to the complex hepatic transcriptional network. In hepatoma cells, FTF binds to proliferation and tumor cell maintenance genes like replication, growth and apoptosis regulators. Therefore, FTF belongs to the hepatic transcription network that governs hepatic development, differentiation and adult energy metabolism and is likely to be involved in promoting hepatic tumorogenesis.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une pathologie affectant les artères pulmonaires distales, qui s’obstruent progressivement. Cette obstruction est à l’origine d’une augmentation de la résistance vasculaire pulmonaire et de la pression artérielle pulmonaire qui entrainent alors une hypertrophie ventriculaire droite, puis une défaillance cardiaque droite, dont la majorité des patients HTAP décèdent. Les traitements restent inefficaces pour améliorer la survie des patients. L’obstruction des artères pulmonaires est principalement due à la prolifération et une résistance à l’apoptose des cellules musculaires lisses des artères pulmonaires (CMLAP). Ce phénotype n’est pas sans rappeler un phénotype cancéreux. D’ailleurs, le laboratoire a montré qu’un facteur connu pour être surexprimé dans le phénotype cancéreux, NFATc2, est aussi impliqué dans l’HTAP. Ce facteur joue en effet un rôle dans la prolifération et dans la résistance à l’apoptose, en régulant le taux de calcium intracellulaire, le courant potassique (prolifération) et le potentiel de membrane mitochondrial (résistance à l’apoptose). Des travaux plus récents ont également montré le rôle de STAT3 dans l’implication de la surexpression de NFATc2. Nous avons montré dans le chapitre 2 que la molécule d’origine végétale plumbagin (PLB), connue comme étant un inhibiteur de la voie STAT3 dans certaines lignées cellulaires cancéreuses, permet d’inhiber l’augmentation de l’expression et de l’activation de STAT3 des CMLAP. Cette inhibition entraine également la diminution de l’expression et de l’activation de NFATc2, une diminution de la prolifération et de la résistance à l’apoptose. Les mêmes résultats ont pu être répétés sur 2 modèles différents d’HTAP (monocrotaline -MCT- et SUGEN 5416+hypoxie). En effet, le traitement au PLB per os permet de prévenir (MCT) et de renverser (MCT et SU5416) l’HTAP, en diminuant la prolifération et la résistance à l’apoptose. Durant ces travaux de doctorat, j’ai ainsi pu mettre en évidence que le ciblage de la voie STAT3/NFATc2 par le PLB pourrait grandement bénéficier aux patients souffrant d’HTAP de par son effet sur la prolifération, la résistance à l’apoptose et probablement aussi par l’inhibition de l’effet Warburg dans les CMLAP de patients HTAP ainsi que dans 2 modèles pertinents d’HTAP, en prévention et en réversion. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a disease affecting distal pulmonary arteries, which progressively display obstruction. This obstruction is due to the increase of vascular pulmonary resistance and pulmonary arterial hypertension, which thus lead to a right ventricular dysfunction and then to a right heart failure from which most of the patients die. Treatments are still inefficient to improve patients’ outcome. Pulmonary arteries’ obstruction is mainly due to the proliferation and the apoptosis resistance of the pulmonary arteries smooth muscle cells (PASMC), reminding cancer phenotype. Interestingly, the laboratory has demonstrated that NFATc2, a well known overexpressed transcription factor in cancer, is involved in pulmonary arterial hypertension as well. This factor is involved in both proliferation and apoptosis resistance by regulating intracellular calcium rate, potassium current (proliferation) and mitochondrial membrane potential (apoptosis resistance). Earlier results showed that STAT3 is responsible for the overexpression of NFATc2. In Chapter 2, we demonstrated that the vegetal molecule plumbagin (PLB) inhibits STAT3 pathway overexpression and over-activation in PASMC. This inhibition leads to the decrease of the overexpression and over-activation of NFATc2, a proliferation and apoptosis resistance decrease. The same experiments were done in 2 different models of PAH, (monocrotaline –MCT- and SUGEN 5416+hypoxie). Indeed, per os PLB treatment prevents (MCT) and reverses (MCT and SU5416) PAH, by decreasing the proliferation and the apoptosis resistance. During my doctorate work, I was able to highlight that targeting STAT3/NFATc2 by PLB could greatly benefit to PAH patients, by its action on proliferation, apoptosis resistance and probably on the Warburg effect in the human PASMC as well as in 2 relevant PAH animal models, in prevention and reversion.

L'isocaryophyllène, un sesquiterpène d'origine végétale, s'est révélé toxique contre plusieurs lignées de cellules cancéreuses tout en étant significativement moins toxique envers les cellules saines. Cette molécule pourrait, par conséquent, être éventuellement intégrée à un traitement anticancéreux. Toutefois, son mécanisme d'action est inconnu. Le projet rapporté dans le présent mémoire a pour but de caractériser le mécanisme d'action de l'isocary ophyllène. Pour atteindre cet objectif, les effets de l'isocary ophyllène sur une lignée de cellules tumorigènes, les cellules L-929 (fibrosarcomes murins), ont été étudiés. L'administration d'isocaryophyllène à ces cellules s'est accompagnée d'une génération d'espèces oxygénées réactives (ROS). Une peroxydation des lipides membranaires et une perméabilisation de la membrane plasmique ont aussi été observées. La protection des membranes plasmiques avec un antioxydant liposoluble, l'a-tocophérol, a diminué la cytotoxicité de l'isocaryophyllène. À l'inverse, la protection avec un antioxydant hydrosoluble, le trolox, s'est révélé sans effet. Aucune implication du glutathion (GSH) et de la chaîne de transport des électrons n'a été observée dans le processus. Toutefois, certains indices permettraient d'envisager la possibilité que l'isocaryophyllène est oxydé par l'anion superoxyde pour former un époxyde. Cet époxyde pourrait avoir un rôle dans la toxicité de la molécule.

Huntingtin interacting protein-1 (HIP1) et Huntingtin interacting protein-1-related (HIPIR) ont été identifiées comme des protéines intervenant dans l'endocytose médiée par les vésicules de clathrine par leurs interactions avec d'autres protéines endocytaires. Pour mieux comprendre les rôles attribués à HIP1/R dans cette machinerie, nous avons procédé à l'identification de nouveaux partenaires d'interaction. Au cours de notre étude, nous avons identifié HSC70 (Heat-shock Cognate Protein70) comme un nouveau partenaire pour les domaines TALIN des deux protéines par des essais de pull-down et analyse par spectrométrie de masse. Au cours de cette étude nous avons identifié également que l'association d'HSC70 avec le domaine TALIN d'HIPIR, compromet sa sédimentation avec les filaments d'actine. HIPIR est une composante du manteau de clathrine, son interaction avec HSC70 l'a impliquée dans le démantèlement des vésicules. Dans cette étude, nous avons vérifié l'intervention d'HIPIR dans le démantèlement de la clathrine suite à son interaction avec HSC70 et la relation de ce mécanisme avec la perte d'interaction avec l'actine.