Os astrocitomas são os tumores cerebrais primários mais frequentes, dentre os quais, o glioblastoma multiforme (GBM) é o tipo mais agressivo, sendo classificado como astrocitoma de grau IV. O tratamento envolve remoção cirúrgica seguida de quimio e radioterapias, porém essa abordagem não é eficaz devido à alta resistência das células tumorais. Em um trabalho anterior, buscando caracterizar os mecanismos associados à esta característica, investigamos a expressão de genes de reparo de DNA em astrocitomas de diferentes graus. Foram encontradas alterações em 19 genes. Através da combinação destas alterações em todos os arranjos possíveis, definimos um grande conjunto de assinaturas de expressão gênica que foi utilizado como filtro para a busca de correlação em bancos de dados públicos. No total, 421 assinaturas foram associadas à redução na sobrevida dos pacientes, sendo que cinco dos genes (EXO1, NEIL3, BRCA2, BRIP1 e DDB2) foram isoladamente relacionados ao pior prognóstico. Notavelmente, DDB2 foi o único gene subexpresso a apresentar esta correlação, levando a um risco de morte aproximadamente três vezes maior. No presente estudo in vitro, após radiação ionizante, observamos que células com baixos níveis de DDB2 reparam mais rapidamente as quebras induzidas no DNA, saem mais facilmente da parada de ciclo na fase G2/M e se tornam ainda mais resistentes a este tratamento. Além disso, o silenciamento de DDB2 induziu o aumento dos níveis de Zeb1, um importante promotor da transição epitélio-mesênquima, bem como dos índices de invasão e migração celular. Estes dados mostram que a redução nos níveis de DDB2 induz um fenótipo mais agressivo, corroborando a correlação com pior prognóstico dos pacientes observado anteriormente. Tomados em conjunto, esses resultados sugerem que a função de DDB2 não está limitada ao âmbito do reparo de DNA, apontam uma potencial relação com o controle da transição epitélio-mesênquima e mostram que este gene possui papel fundamental no estabelecimento da agressividade e resistência de GBM. / Astrocytomas are the most common primary brain tumors. Glioblastoma multiforme (GBM) is the most aggressive type and is classified as grade IV astrocytoma. The treatment involves surgical resection followed by chemo and radiotherapies, however this approach is not effective due to the high resistance of tumor cells. In a previous work, to characterize the cellular mechanisms associated to this characteristic, we investigated the expression of DNA repair genes in samples of different astrocytoma grades. We found alterations in 19 genes. By combining these expression changes in all possible arrangements, a large set of gene expression signatures was defined and used as a filter to seek correlations in public databases. As a result, 421 signatures were associated with reduced patient survival. Among them, five genes (EXO1, NEIL3, BRCA2, BRIP1 and DDB2) were individually related to worse prognosis. Notably, DDB2 was the only down regulated gene to exhibit this correlation, making the risk of death approximately three times higher. In the present in vitro study, after ionizing radiation, we observed that cells with low levels of DDB2 are capable of faster DNA breaks repair, easily exit the G2/M arrest and become even more resistant to this treatment. Furthermore, DDB2 silencing enhanced the levels of Zeb1, an important promoter of the epithelial-mesenchymal transition, as well as the rates of cell invasion and migration. These data indicate that DDB2 knockdown leads to a more aggressive cell behavior, corroborating the association with worse prognosis previously observed. Taken together, these results suggest that DDB2 function is not limited to DNA repair, they point out its potential participation in epithelial-mesenchymal transition control and show that this gene might play a key role in GBM\'s aggressiveness and resistance.

Os astrocitomas são os tumores cerebrais primários mais frequentes, dentre os quais, o glioblastoma multiforme (GBM) é o tipo mais agressivo, sendo classificado como astrocitoma de grau IV. O tratamento envolve remoção cirúrgica seguida de quimio e radioterapias, porém essa abordagem não é eficaz devido à alta resistência das células tumorais. Em um trabalho anterior, buscando caracterizar os mecanismos associados à esta característica, investigamos a expressão de genes de reparo de DNA em astrocitomas de diferentes graus. Foram encontradas alterações em 19 genes. Através da combinação destas alterações em todos os arranjos possíveis, definimos um grande conjunto de assinaturas de expressão gênica que foi utilizado como filtro para a busca de correlação em bancos de dados públicos. No total, 421 assinaturas foram associadas à redução na sobrevida dos pacientes, sendo que cinco dos genes (EXO1, NEIL3, BRCA2, BRIP1 e DDB2) foram isoladamente relacionados ao pior prognóstico. Notavelmente, DDB2 foi o único gene subexpresso a apresentar esta correlação, levando a um risco de morte aproximadamente três vezes maior. No presente estudo in vitro, após radiação ionizante, observamos que células com baixos níveis de DDB2 reparam mais rapidamente as quebras induzidas no DNA, saem mais facilmente da parada de ciclo na fase G2/M e se tornam ainda mais resistentes a este tratamento. Além disso, o silenciamento de DDB2 induziu o aumento dos níveis de Zeb1, um importante promotor da transição epitélio-mesênquima, bem como dos índices de invasão e migração celular. Estes dados mostram que a redução nos níveis de DDB2 induz um fenótipo mais agressivo, corroborando a correlação com pior prognóstico dos pacientes observado anteriormente. Tomados em conjunto, esses resultados sugerem que a função de DDB2 não está limitada ao âmbito do reparo de DNA, apontam uma potencial relação com o controle da transição epitélio-mesênquima e mostram que este gene possui papel fundamental no estabelecimento da agressividade e resistência de GBM. / Astrocytomas are the most common primary brain tumors. Glioblastoma multiforme (GBM) is the most aggressive type and is classified as grade IV astrocytoma. The treatment involves surgical resection followed by chemo and radiotherapies, however this approach is not effective due to the high resistance of tumor cells. In a previous work, to characterize the cellular mechanisms associated to this characteristic, we investigated the expression of DNA repair genes in samples of different astrocytoma grades. We found alterations in 19 genes. By combining these expression changes in all possible arrangements, a large set of gene expression signatures was defined and used as a filter to seek correlations in public databases. As a result, 421 signatures were associated with reduced patient survival. Among them, five genes (EXO1, NEIL3, BRCA2, BRIP1 and DDB2) were individually related to worse prognosis. Notably, DDB2 was the only down regulated gene to exhibit this correlation, making the risk of death approximately three times higher. In the present in vitro study, after ionizing radiation, we observed that cells with low levels of DDB2 are capable of faster DNA breaks repair, easily exit the G2/M arrest and become even more resistant to this treatment. Furthermore, DDB2 silencing enhanced the levels of Zeb1, an important promoter of the epithelial-mesenchymal transition, as well as the rates of cell invasion and migration. These data indicate that DDB2 knockdown leads to a more aggressive cell behavior, corroborating the association with worse prognosis previously observed. Taken together, these results suggest that DDB2 function is not limited to DNA repair, they point out its potential participation in epithelial-mesenchymal transition control and show that this gene might play a key role in GBM\'s aggressiveness and resistance.

Récemment, notre laboratoire a démontré pour la première fois, que la protéine Damaged DNA Binding 2 (DDB2) possédait une activité régulatrice négative de l’expression basale de la superoxyde dismutase mitochondriale (SOD Mn) en se fixant sur un élément de réponse dans la région promotrice de son gène. Cette protéine était connue jusque là pour sa participation dans le système de réparation de l’ADN par excision de nucléotides. L’objectif de ce travail a été de définir précisément l’implication de ces deux protéines dans la croissance des cellules d’adénocarcinome mammaire, en développant des modèles cellulaires dont l’expression de la SOD Mn ou de la DDB2 est modulée expérimentalement. Nos résultats montrent pour la 1ère fois, que la SOD Mn est surexprimée dans les cellules tumorales mammaires insensibles aux oestrogènes (ER-) et ayant un pouvoir métastatique, et non dans les cellules épithéliales mammaires normales et les cellules ER+. L’inhibition de l’expression de la SOD Mn entraîne une stimulation de la croissance et une diminution de l’invasivité cellulaires, associées à une activité réduite de la métalloprotéinase 9. L’addition d’antioxydants, éliminant spécifiquement l’H2O2 issu de l’activité élevée de la SOD Mn, entraîne à la fois une inhibition de la croissance et du pouvoir invasif des cellules ER-. Ces résultats révèlent que la SOD Mn participe aux capacités invasives des cellules ER- via la production d’H2O2. Nous avons également montré pour la 1ère fois, que la DDB2 présente une activité oncogénique dans les cellules tumorales mammaires sensibles aux oestrogènes (ER+), non seulement parce que son gène est surexprimé, mais également parce qu’elle active leur prolifération en agissant sur la phase de transition G1/S et sur la progression dans la phase S du cycle cellulaire. Contrairement à la SOD Mn, l’expression de la DDB2 n’est pas observée dans les cellules tumorales mammaires ER-. De même à partir de biopsies provenant de patientes atteintes d’un cancer du sein, nous avons montré que la DDB2 est significativement plus exprimée dans les tumeurs les moins agressives et exprimant le récepteur aux oestrogènes. En montrant l’importance de la SOD Mn et la DDB2 dans la croissance et l’invasion des cellules tumorales mammaires, l’ensemble de ce travail révèle ainsi ces deux protéines comme des marqueurs prédictifs potentiels de la progression tumorale, et ouvre de nombreuses perspectives en cancérologie mammaire. / Recently, our laboratory demonstrated for the first time, that Damaged DNA Binding 2 (DDB2) played a role as a negative transcriptional regulator on the mitochondrial superoxide dismutase (MnSOD) expression through its binding to a specific DNA sequence located into the promoter of MnSOD gene. DDB2 was known as a protein which participates in the nucleotide excision repair of DNA. The goal of this study was to define precisely the involvement of the both proteins in the growth of mammary adenocarcinoma cells, using experimental procedures to modulate their expression in the breast cancer cell lines. Our results show for the first time that MnSOD is overexpressed in the estrogen receptor (ER) negative and metastatic breast tumor cells, but not in normal epithelial mammary cells and ER-positive tumor cells. Inhibition of MnSOD expression stimulates proliferation but decreases the invasive ability and the metalloproteinase 9 activity of tumor cells. Elimination of H2O2 from the elevated MnSOD activity by addition of specific antioxidants decreases proliferation as well as invasive ability of tumor cells, suggesting that the role of MnSOD in the invasive ability of tumor cells is mediated by H2O2. We have shown too for the first time that DDB2 has an oncogenic activity in the ER-positive breast tumor cells, because its gene is overexpressed and stimulates the proliferation by activating the entry of cells in the G1/S transition phase and the S phase progression. In contrast to MnSOD, DDB2 expression is not observed in ER-negative breast tumor cells, but is higher in ER-positive than in ER-negative tumor samples from patients with breast carcinoma. Taken together, our findings demonstrate that both MnSOD and DDB2 play a role in the growth and invasiveness of tumor cells and may become a promising candidate as a predictive markers in breast cancer. More studies will be need to define molecular mechanism controlling this activity of these both proteins.

Le laboratoire a récemment identifié la protéine Damaged-DNA-Binding 2 (DDB2), connue à l’origine pour son rôle dans la réparation de l’ADN comme une protéine impliquée dans la tumorigenèse mammaire. En effet, nous avons montré son rôle dans la croissance et la progression des tumeurs mammaires via la régulation transcriptionnelle de gènes cibles. Dans ce travail, nous avons montré que la surexpression de DDB2 augmente la sensibilité des cellules tumorales MDA-MB231 et SKBr3 traitées à la doxorubicine et au 5-fluorouracile (5-FU). Inversement, l’inhibition de l’expression de DDB2 dans les cellules T47D qui l’expriment naturellement s’accompagne d’une baisse de la sensibilité à ces agents anticancéreux. Nos résultats montrent que la sensibilité des cellules au 5-FU mais pas à la doxorubicine, lorsque DDB2 est surexprimée, dépend en partie du contrôle négatif qu’exerce cette dernière sur l’activité de NF-κB, en régulant positivement l’expression d’IκBα. Enfin, la recherche d’autres gènes cibles de DDB2, impliqués dans l’apoptose, nous a conduits à celui codant le facteur anti-apoptotique Bcl-2. DDB2 agit négativement sur l’expression de Bcl-2 en interagissant avec une région de l’ADN localisée dans le promoteur P2 du gène correspondant. De part, son rôle anti-apoptotique, la régulation de son expression pourrait bien être à l’origine de la sensibilité aux agents anticancéreux induite par DDB2. L’ensemble de ces résultats met donc en évidence l’intérêt clinique de DDB2 comme marqueur prédictif de la réponse aux agents anticancéreux, et devrait contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans l’échappement des cellules tumorales aux thérapies / The laboratory has recently identified the Damaged-DNA Binding 2 protein (DDB2), a protein involved in DNA repair, as an important actor in breast tumorigenesis. Our laboratory has shown that DDB2 is involved in breast tumor growth and progression through the transcriptional regulation of target genes. Thus, the first aim of this work was to study the role of DDB2 and its target genes in the response of breast cancer cells to anticancer drugs. We showed that DDB2 overexpressed in breast cancer cell lines, such as MDA-MB231 and SKBr3, increased the cells sensitivity to apoptosis induced by doxorubicin and 5-Fluorouracil (5-FU). Conversely, the inhibition of DDB2 expression in T47D cells, which express endogenously this protein, decreased cell sensitivity to anticancer agents. Our results showed that cell sensitivity induced by DDB2 expression to 5-FU but not doxorubicin depended on its ability to repress NF-κB activity via the regulation of IκBα expression. At last, the search of potential DDB2 target genes implicated in apoptosis has led us to identify the anti-apoptotic factor Bcl-2. We showed the ability of DDB2 to downregulate Bcl-2 expression via its interaction with DNA region located in P2 promoter of the corresponding gene. Results suggest that Bcl-2 dowregulation by DDB2 could be a major event that explains the enhanced sensitivity of cancer cells to therapeutic agents. Altogether, these data highlight the clinical interest of DDB2, as a predictive marker of the response to anticancer agents. A better understanding of its mode of action will contribute to improve therapeutic treatments and avoid their failure in resistant patients

La superoxyde dismutase à Manganèse (SOD Mn ou SOD2) est une enzyme importante dans la défense antioxydante, qui semble jouer un rôle mal défini dans le développement des tumeurs selon l’expression constitutive de son gène. Cependant, les mécanismes de régulation de cette expression constitutive sont mal connus, en particulier dans les cellules tumorales mammaires. Ce travail a reposé sur la mise en évidence préalable d’une protéine, appelée la Damaged DNA Binding 2 (DDB2) protein, se fixant spécifiquement sur la région promotrice du gène SOD2. La DDB2 est connue pour sa participation dans la réparation de l’ADN par excision de nucléotides. Dans un 1er temps, nous avons caractérisé la séquence d’ADN spécifiquement reconnue dans la région proximale du promoteur du gène SOD2, sur laquelle la DDB2 s’y fixe sous la forme d’un monomère, pour réguler négativement la transcription constitutive de la SOD Mn dans les cellules tumorales mammaires non métastatiques de type MCF-7. Par ailleurs, la DDB2 n’est pas impliquée dans le mécanisme d’induction du gène SOD2, lorsque les cellules MCF-7 sont exposées à des substances inductrices. En revanche, nous avons montré que l’absence de la protéine DDB2, associée à celle du facteur de transcription AP-2?, déjà connu comme répresseur du gène SOD2, entraîne une expression constitutive élevée de la SOD Mn dans les cellules tumorales mammaires métastatiques n’exprimant pas le récepteur aux œstrogènes (ER-). De plus, cette expression constitutive élevée est principalement dépendante du facteur de transcription Sp1. Dans un 2ème temps, nous avons évalué la signification biologique de la régulation de l’expression constitutive de la SOD Mn par la DDB2 dans les cellules tumorales mammaires. Nos résultats montrent que la DDB2 active la prolifération des cellules tumorales mammaires ER+, en exerçant sa régulation négative sur l’expression de la SOD Mn. Dans un 3ème temps, nous avons cherché à montrer les conséquences sur la croissance des cellules tumorales mammaires ER-, qui surexpriment naturellement la SOD Mn. Nos résultats révèlent que l’enzyme antioxydante joue un rôle important dans les mécanismes moléculaires impliqués dans le pouvoir invasif des cellules tumorales mammaires ER-. La surexpression de la SOD Mn, associée à un taux faible des enzymes éliminant l’H2O2, entraînent une augmentation du pouvoir invasif déjà élevé des cellules tumorales mammaires ER-, associée une augmentation de l’activité de la métalloprotéinase 9. L’élimination, en présence d’antioxydants, de l’H2O2 libéré par l’activité de la SOD Mn surexprimée, entraîne une inhibition à la fois de la croissance et des capacités invasives des cellules tumorales mammaires ER-. L’ensemble de ce travail contribue à mieux comprendre l’importance de la SOD Mn et du mécanisme de régulation de son gène dans la croissance et l’invasion tumorales. Ainsi ce travail révèle également la SOD Mn et la DDB2 comme de potentiels facteurs prédictifs de la progression tumorale mammaire. Enfin, la découverte de la nouvelle activité biologique de la DDB2 ouvre un vaste champ de perspectives intéressantes en cancérologie mammaire. / Manganese superoxide dismutase (Mn SOD or SOD2) is an important enzyme in the antioxidizing defence, which seems to play an unclear role in the cancer development, according to the constitutive expression of its gene. However, the regulation of this constitutive expression is not totally known, particularly in the breast cancer cells. This work is based on a preliminary revealing that a protein, called Damaged DNA Binding 2 (DDB2), specifically binds the SOD2 gene promoter. The DDB2 is known for its involvement in the nucleotide excision repair. At first step, we characterized the specific DNA sequence recognized in the proximal area of the SOD2 gene promoter, on which a DDB2 monomer binds, in order to regulate negatively the Mn SOD transcription in the MCF-7 non metastatic breast cancer cells. Besides, DDB2 is not involved in the mechanism of SOD2 gene induction, when MCF-7 cells are exposed to induced substances. However, we showed that the lack of the DDB2 protein, associated with the lack of the AP-2a transcription factor, already known as a repressor of the SOD2 gene, lead to a high Mn SOD constitutive expression in the metastatic breast cancer cells. Furthermore, this high constitutive expression is mainly dependent of the Sp1 transcription factor. Secondly, we estimated the biological meaning of the regulation of the Mn SOD constitutive expression by the DDB2 in the breast cancer cells. Our results show that the DDB2 activates the positive ER breast cancer cell proliferation, by exercising its negative regulation on the Mn SOD expression. Thirdly, we tried to show the consequences on the negative ER breast cancer cell growth, which naturally and highly express the Mn SOD. Our results reveal that the antioxidizing enzyme plays an important role in the molecular mechanisms involved in the invasive capacities of the negative ER breast cancer cells. The high Mn SOD expression, associated in a decrease of the H2O2 detoxifying enzymes expression, enhance the negative ER breast cancer cell invasion and an increase of the matrix metallopeptidase-9 activity. The H2O2 elimination, with specific antioxidants, decreases both negative ER breast cancer cell growth and invasive capacities. This whole work contributes to better understand the Mn SOD importance and the mechanism of its gene regulation, in the tumoral growth and invasion. This work also reveals the Mn SOD and DDB2 as potential predictive factors of the breast cancer progress. Finally, the discovery of this new DDB2 biological activity opens a huge field of interesting perspectives in breast cancer research.

La protéine Damaged DNA-Binding 2 (DDB2) est connue pour son rôle dans la réparation de l'ADN lésé par les UV. Cependant, le laboratoire a montré que cette protéine est surexprimée naturellement dans les cellules tumorales mammaires non métastatiques et active leur prolifération, en favorisant leur entrée en phase de transition G1/S du cycle cellulaire. Il a été montré que cette nouvelle activité biologique de DDB2 dépend de sa capacité à intervenir dans la transcription de gènes cibles, comme celui codant l'enzyme anti-oxydante, la superoxyde dismutase à manganèse (SOD Mn). Sur la base que DDB2 est peu ou pas exprimée dans les cellules tumorales mammaires métastatiques, ce travail a consisté à étudier le rôle de cette protéine dans les capacités invasives de ces cellules. Dans un 1er temps, nous avons montré que les cellules tumorales mammaires hautement métastatiques (MDA-MB231 et SKBR3), lorsqu'elles surexpriment DDB2 après introduction de son gène, ont des capacités migratrices et invasives in vitro, ainsi que des propriétés in vivo à développer des métastases pulmonaires, fortement réduites, en association avec une diminution importante de l'expression de la métalloprotéase matricielle 9 (MMP-9). De même, lors d'une analyse rétrospective sur 92 échantillons cliniques provenant de patientes, une corrélation inverse entre l'expression de DDB2 et le haut grade (SBR>ou =3) des tumeurs mammaires est observée. Dans un 2ème temps, nous avons identifié le mécanisme moléculaire par lequel DDB2 agit négativement sur les capacités invasives des cellules tumorales mammaires. Nous avons montré que DDB2 intervient positivement sur l'expression du gène codant I kappa B alpha (IkBa), en se fixant sur une séquence d'ADN localisée dans la région proximale du promoteur, qui entraîne en conséquence une forte diminution de l'activité du facteur de transcription NF-kB. Ce dernier est connu pour son rôle dans les capacités invasives et migratrices des cellules tumorales mammaires métastatiques, en régulant de nombreux gènes cibles comme celui codant la MMP-9. Nous avons montré, que l?inhibition de l'expression d'IkBa, par ARN interférence restaure en partie les propriétés invasives des cellules tumorales mammaires métastatiques surexprimant DDB2, en association avec une réexpression de MMP-9. Dans un 3ème temps, nous avons également montré dans les cellules tumorales mammaires métastatiques, que l?expression constitutivement élevée de la SOD Mn, en l'absence de DDB2, dépend de l'activité conjointe des facteurs de transcription NF-kB et Sp1, révélant ainsi un autre mécanisme moléculaire impliqué dans les propriétés invasives de ces cellules. L'ensemble de ce travail contribue ainsi à mieux comprendre comment les cellules tumorales mammaires progressent vers un statut invasif et renforce également l'idée que DDB2 présente un intérêt clinique potentiel, comme marqueur prédictif de la progression métastatique des tumeurs mammaires. Enfin, la relation entre la DDB2, NF-kB et la SOD Mn représente une voie intéressante pour le développement de nouvelles thérapies anticancéreuses / The Damaged DNA-Binding 2 protein (DDB2) is known to play a role in repair of UV-induced DNA damages. However, the laboratory has shown that this protein is overexpressed in nonmetastatic breast tumor cells and stimulates their proliferation by favouring their entry in G1/S transition phase of cell cycle. This novel biological activity of DDB2 depends on its ability to modulate transcription of target genes, such as that encoding the manganese superoxide dismutase (MnSOD) antioxidant enzyme. The fact that DDB2 is not expressed in metastatic breast tumor cells led us to focuse this work on the role of DDB2 in the invasive abilities of these cells. In a 1st time, we have shown that highly metastatic breast tumor cells (MDA-MB231 et SKBR3), when they overexpress DDB2 after introduction of its gene, have a strong decrease in their in vitro migratory and invasive abilities, and in their properties to develop in vivo lung metastasis, associated with a highly reduced expression of matrix metalloprotease 9 (MMP-9). In addition, DDB2 expression was analyzed in a cohort of 92 breast samples from patients. An inverse correlation is observed between DDB2 level and the high-grade (SBR>=3) breast tumors. In a 2nd time, we identified the molecular mechanism by which DDB2 controls negatively the invasive abilities of breast tumor cells. We have shown that DDB2 plays a positive role in the expression of gene encoding I kappa B alpha gene (IkB?), though its binding to a specific DNA sequence localized in the proximal promoter, and which promotes a strong decrease in the NF-kB activity. This transcription factor is well known to play a role in migratory and invasive abilities of metastatic breast tumor cells by regulating many target genes, such as that encoding MMP-9. We have shown that inhibition by RNA interference of I?B? expression restores in part the invasive properties of DDB2-overexpressing metastatic breast tumor cells, associated with an induction of MMP-9 gene expression. In a 3rd time, we have also shown in metastatic breast tumor cells, that the high basal MnSOD expression, when DDB2 is lacking, depends on the related activity of the NF-kB and Sp1 transcription factors, considering that this other molecular mechanism is involved in invasive properties of these cells. Taken together, this work contributes to a better understanding how breast tumor cells progress toward an invasive phenotype and underlines also the idea that DDB2 has a clinical relevance as a good potential marker for predicting breast tumor progression toward metastasis. Finally, the relationship between DDB2, NF-kB and MnSOD may be considered as an interesting pathway for development of new anticancer therapies

DNA damage repair is an essential and complex cellular process. Although the basic mechanisms of nucleotide excision repair (NER) have been studied for decades, some mechanistic details remain elusive. The lesion detection step remains one of the most elusive in the process of NER in the contest of chromatin. The work described herein addresses the initial events in the lesion detection step of chromatin repair, also referred to as global genome repair (GG-NER). Both the role of post-translational modifications of lesion identification proteins, and the initial sequence of events in recruitment of repair and remodeling factors are investigated. First, the controversial role of ubiquitination of DDB2 (a human lesion detection protein) is investigated. Due to documented DDB2 function in alternative physiological processes, its direct role in GG-NER is hard to study in human cells. To overcome this obstacle, we established the budding yeast, Saccharomyces cerevisiae as an alternative, simplified model organism to study DDB2-mediated GG-NER. Using this system, we show that inconsistent with the widely accepted model, rapid degradation of DDB2 post-UV irradiation is not an absolute requirement for progression of GG-NER. However, interestingly, our data suggest a role for ubiquitination in the release of DDB2 from chromatin. In both UV and mock treated samples, ubiquitin deficient cells had significantly higher amounts of DDB2 remaining bound to the chromatin compared to the isogenic parent cells. The discussion focuses on the possible physiological relevance of these observations. Additionally, the recruitment of the SWI/SNF chromatin remodeling complex to the silent HML (Hidden MAT Left) locus was also investigated. SWI/SNF is known to require recruitment for its role in transcription; therefore we investigate this requirement in GG-NER. Based on previously published data that indicate an UV-stimulated association of SWI/SNF and Rad4 (a lesion detection protein), we hypothesized that Rad4 is involved in recruitment of SWI/SNF to damaged DNA. Interestingly, our data suggest that Rad4 is not an absolute requirement for recruitment of Snf6 to the HML locus following UV irradiation. However, Rad16 appears to be. These data present an interesting insight into the lesion detection step in GG-NER and this will be discussed.

La compréhension des mécanismes à l’origine de la progression métastatique des tumeurs mammaires reste une préoccupation constante en cancérologie et nécessite la découverte de nouveaux marqueurs prédictifs. Dans ce sens, le laboratoire a montré que la protéine DDB2 (Damaged-DNA Binding 2) était impliquée dans la tumorigenèse mammaire, en favorisant la prolifération et en réduisant le pouvoir invasif des cellules tumorales. Les propriétés invasives des cellules étant étroitement liées à leurs capacités d’adhérence, nous nous sommes intéressés au rôle de DDB2 dans l’adhérence des cellules tumorales mammaires. L’étude des propriétés d’adhérence et mécaniques a révélé une baisse de l’adhérence des cellules exprimant DDB2 sur des supports neutres ainsi qu’une augmentation de l’élasticité membranaire, associées une baisse du réseau d’actine corticale. Afin de comprendre les mécanismes mis en jeu, une analyse transcriptomique a été réalisée et révèle une diminution du niveau d’expression du gène codant le TGFß1 dans les cellules exprimant DDB2. Ainsi dans un second temps, nous avons étudié l’influence de DDB2 sur la voie du TGFß1. Nos résultats montrent que DDB2 inhibe transcriptionnelle des Smads en se fixant à proximité des éléments de réponse des Smads entraînant ainsi une diminution de leur présence sur le promoteur de leur gène cible. L’ensemble de ces résultats indique que DDB2 modulerait les propriétés nanomécaniques membranaires des cellules tumorales mammaires et la voie de signalisation induite par le TGFß1. Ce travail confirme donc l’importance clinique de la protéine DDB2 en tant que nouveau marqueur prédictif de la progression métastatique dans le cancer du sein / Understanding of mechanisms allowing metastatic progression remains a major issue in cancer research and requires discovery of new predictive markers. Thus, the laboratory has highlighted that DDB2 protein (Damaged-DNA Binding 2) is an important factor in breast tumorigenesis, by increasing proliferation and reducing invasive abilities of breast tumor cells. Migratory and invasive properties being closely related to adhesive properties, the aim of this work has been to study the involvement of DDB2 in breast cancer cell adhesion. First, adhesive and mechanical properties have been assessed, and reveal that DDB2 expression is associated with a decrease of adhesion on neutral surfaces, a decrease of cell stiffness in DDB2-expressing cells, related to the loss of cortical actin cytoskeleton. To understand molecular mechanisms involved in DDB2-dependent modulation of these properties, a transcriptomic study has been performed and shows the transcript level of gene encoding TGFß1 is modulated according to DDB2 expression level. Second, we have studied the influence of DDB2 on the TGFß signaling pathway. Our results show that DDB2, inhibits Smads transcriptional activity by binding near Smads responsive elements and decreasing so their binding on target genes promoter. Taken together, these data indicate that DDB2 could modulate nanomechanical properties of breast tumor cell membranes and the TGFß1 signaling pathway. The present work also confirms the clinical importance of DDB2 in breast tumorigenesis as a new predictive marker of metastatic progression of breast cancer

La présence de lésions sur l'ADN contribue à déstabiliser sa structure, bloquant certains processus vitaux pour la cellule. Ces altérations peuvent cependant avoir un intérêt thérapeutique, par exemple dans le cas de l'utilisation d'anticancéreux tels que les dérivés du platine. Les adduits volumineux qu'ils génèrent, s'ils ne sont pas réparés, entraînent la cellule vers l'apoptose. La compréhension de la réponse à ces anticancéreux passe par l'étude des protéines qui interagissent directement avec les dommages, et dont l'ensemble constitue l'interactome des lésions de l'ADN. Ce travail de thèse présente le développement d'outils destinés à compléter la liste des protéines associées aux adduits du platine. Dans un premier temps, nous avons utilisé un piège à protéines (ligand fishing) constitué de plasmides lésés fixés sur des billes magnétiques. Trois dérivés du platine ont été sélectionnés pour générer les lésions : le cisplatine (molécule princeps), l'oxaliplatine, et le satraplatine. Ce piège a permis d'obtenir, à partir d'extraits nucléaires issus de cellules cancéreuses HeLa et grâce à une identification par protéomique, une liste de candidats comprenant des protéines déjà connues (HMGB1, hUBF, complexe FACT), mais aussi 29 nouveaux membres de l'interactome. Parmi ceux-ci, nous avons relevé PNUTS, TOX4 et WDR82, qui constituent les sous-unités du complexe PTW/PP, très récemment découvert. La présence de ce complexe a été également validée sur un modèle d'adénocarcinome mammaire MDA MB 231, et les conséquences biologiques de son interaction avec les adduits du platine devront maintenant être précisées. Dans un second temps, nous avons mis au point une biopuce permettant d'étudier les interactions ADN lésé/protéine par SPRi. Les affinités respectives d'HMGB1 et du nouveau candidat TOX4 pour les adduits des trois dérivés du platine ont pu être ainsi confirmées. Dans un dernier temps, nous avons étudié le rôle de DDB2 (acteur de la reconnaissance des photoproduits UV) dans la prise en charge des adduits platinés. Les expérimentations menées sur les cellules MDA MB 231 exprimant DDB2 de façon différentielle nous ont permis de vérifier que cette protéine ne participe pas à la réparation des adduits du cisplatine, contribuant plutôt à potentialiser l'action cytotoxique de cet agent. Dans le futur, nos microsystèmes pourront être adaptés à l'étude de l'interactome d'autres lésions de l'ADN.

La protéine Damaged DNA-Binding 2 (DDB2) est connue pour son rôle dans la réparation de l'ADN lésé par les UV. Cependant, le laboratoire a montré que cette protéine est surexprimée naturellement dans les cellules tumorales mammaires non métastatiques et active leur prolifération, en favorisant leur entrée en phase de transition G1/S du cycle cellulaire. Il a été montré que cette nouvelle activité biologique de DDB2 dépend de sa capacité à intervenir dans la transcription de gènes cibles, comme celui codant l'enzyme anti-oxydante, la superoxyde dismutase à manganèse (SOD Mn). Sur la base que DDB2 est peu ou pas exprimée dans les cellules tumorales mammaires métastatiques, ce travail a consisté à étudier le rôle de cette protéine dans les capacités invasives de ces cellules. Dans un 1er temps, nous avons montré que les cellules tumorales mammaires hautement métastatiques (MDA-MB231 et SKBR3), lorsqu'elles surexpriment DDB2 après introduction de son gène, ont des capacités migratrices et invasives in vitro, ainsi que des propriétés in vivo à développer des métastases pulmonaires, fortement réduites, en association avec une diminution importante de l'expression de la métalloprotéase matricielle 9 (MMP-9). De même, lors d'une analyse rétrospective sur 92 échantillons cliniques provenant de patientes, une corrélation inverse entre l'expression de DDB2 et le haut grade (SBR>ou =3) des tumeurs mammaires est observée. Dans un 2ème temps, nous avons identifié le mécanisme moléculaire par lequel DDB2 agit négativement sur les capacités invasives des cellules tumorales mammaires. Nous avons montré que DDB2 intervient positivement sur l'expression du gène codant I kappa B alpha (IkBa), en se fixant sur une séquence d'ADN localisée dans la région proximale du promoteur, qui entraîne en conséquence une forte diminution de l'activité du facteur de transcription NF-kB. Ce dernier est connu pour son rôle dans les capacités invasives et migratrices des cellules tumorales mammaires métastatiques, en régulant de nombreux gènes cibles comme celui codant la MMP-9. Nous avons montré, que l?inhibition de l'expression d'IkBa, par ARN interférence restaure en partie les propriétés invasives des cellules tumorales mammaires métastatiques surexprimant DDB2, en association avec une réexpression de MMP-9. Dans un 3ème temps, nous avons également montré dans les cellules tumorales mammaires métastatiques, que l?expression constitutivement élevée de la SOD Mn, en l'absence de DDB2, dépend de l'activité conjointe des facteurs de transcription NF-kB et Sp1, révélant ainsi un autre mécanisme moléculaire impliqué dans les propriétés invasives de ces cellules. L'ensemble de ce travail contribue ainsi à mieux comprendre comment les cellules tumorales mammaires progressent vers un statut invasif et renforce également l'idée que DDB2 présente un intérêt clinique potentiel, comme marqueur prédictif de la progression métastatique des tumeurs mammaires. Enfin, la relation entre la DDB2, NF-kB et la SOD Mn représente une voie intéressante pour le développement de nouvelles thérapies anticancéreuses.