Le gène ShcA encode pour 3 isoformes de la protéine adaptatrice Shc, soit p46, p52 et p66Shc. La plupart des études faites sur Shc ont été réalisées dans le contexte de l'isoforme p52Shc. Un des premiers rôles attribués à p52Shc a été sa capacité d'activer la voie de signalisation MAPK en aval des récepteurs tyrosine kinase. Par la suite, plusieurs rôles ont été attribués à p52Shc, dont l'induction de la prolifération cellulaire, la migration, l'angiogenèse et la croissance sans ancrage à la matrice extracellulaire. Tous ces processus biologiques sont impliqués dans l'initiation et la progression du cancer. Pendant longtemps on croyait que les 3 isoformes de Shc avaient les mêmes fonctions. Cependant en 1997, un rôle distinct a été découvert pour p66Shc. Cet isoforme est antagoniste à p52Shc, c'est-à-dire qu'il inhibe la voie MAPK, la prolifération ainsi que la migration cellulaire. De plus, p66Shc aurait un rôle pro-apoptotique suite à des stress cellulaires, dont le stress oxydatif. Ces observations suggèrent que p66Shc agirait comme suppresseur de tumeur. Nous nous sommes donc penchés sur son rôle au niveau de la carcinogenèse colorectale. Nos travaux nous ont d'abord permis de caractériser le statut des isoformes de Shc au niveau des cellules de cancer colorectal humain. On a observé une diminution de l'expression de p66Shc par rapport aux cellules normales ainsi qu'une augmentation de la phosphorylation de p52Shc dans les cellules cancéreuses humaines avec un potentiel plus agressif. Cependant, la réexpression de p66Shc dans les cellules DLD-1 possédant des niveaux non détectables de p66Shc, n'affecte pas la prolifération, la croissance sans ancrage à la matrice extracellulaire et ni l'apoptose suite à un stress oxydatif. Par la suite, les résultats obtenus par des analyses moléculaires nous ont permis de déterminer que la réexpression de p66Shc diminue la phosphorylation de p52Shc sur ses résidus tyrosines ainsi que l'interaction entre Grb2 et p52Shc. Toutefois, la réexpression de p66Shc n'a aucun impact sur l'activation de ERK. De plus, nos analyses in vivo ont démontré une diminution de la capacité des cellules DLD-1 réexprimant p66Shc à former des tumeurs chez les souris nues injectées de façon sous-cutanée, par rapport aux DLD-1 contrôles. Ce qui suggère que p66Shc joue un rôle en tant que suppresseur de tumeur in vivo. En conclusion, nos résultats indiquent que la réexpression de p66Shc dans la lignée cellulaire humaine de cancer colorectal, soit les DLD-1, n'a pas d'impact sur l'activation de ERK et ni sur les différents processus biologiques en aval des voies MAPK. Mais le fait que p66Shc inhibe la phosphorylation de p52Shc ainsi que l'interaction entre Grb2 et p52Shc in vitro , et qu'in vivo p66Shc agirait comme suppresseur de tumeur, indique qu'il existe un rôle pour p66Shc dans le cancer colorectal. Cependant, les mécanismes sur son implication restent encore à être élucidés.

Historiquement, SOCS1 a été décrite comme une protéine capable de réguler négativement la signalisation induite par les cytokines. Dès lors, un vif engouement s’est porté sur cette protéine quant à un probable rôle de suppresseur de tumeur, notamment grâce à ses fonctions anti-inflammatoires. De surcroit, son expression est fréquemment perdue dans de nombreux cancers des suites de phénomènes épigénétiques. Récemment, il a même été démontré que SOCS1 pouvait rentrer en complexe protéique avec le suppresseur de tumeur P53, et était requis pour son activité transcriptionnelle. Finalement, notre laboratoire a participé à démontrer que SOCS1 inhibait la signalisation et les fonctions du récepteur MET dans les hépatocytes. Étant donné l’influence bien connue de l’inflammation, de l’épigénétique, de P53 et de MET dans le cancer colorectal (CCR), nous avions émis l’hypothèse que SOCS1 agirait en tant que suppresseur de tumeur dans le CCR. Dans la présente étude, nous avons modulé l’expression de SOCS1 dans un modèle cellulaire de progression tumorale colique, soit les cellules CT36 et CT26. Puis, les caractéristiques biologiques dites cancéreuses de ces lignées ont été évaluées in-cellulo et in-vivo. Contre toute attente, nos résultats révèlent une action pro-tumorale menée par SOSC1 dans le CCR. La surexpression de SOCS1 dans les cellules CT26 provoque une augmentation de la croissance cellulaire, de la survie sans ancrage à la matrice extracellulaire et de la capacité à former des tumeurs in vivo. Et à l’inverse, sa diminution, par ARN interférent, provoque chez les cellules CT36 une baisse de ces mêmes fonctions cancéreuses. Au niveau moléculaire, nous avons validé que SOCS1 conservait bien son aptitude à inhiber les voies de signalisation des cytokines et du récepteur MET ainsi qu’à promouvoir l’activité de p53. Nous avons aussi identifié que SOCS1 diminue l’expression des protéines STAT1, P21cip/kip, et de la protéine adaptatrice P66SHC. En conclusion, ce travail de recherche révèle, pour la première fois, que l’expression de SOCS1 favoriserait le développement de certains CCR. Les protéines STAT1, P21 cip/kip et P66SHC étant connues pour être impliquées dans des processus antiprolifératifs et pro-apoptotiques, leurs régulations négatives par SOCS1 pourraient en être les raisons.

Le gène ShcA code pour trois isoformes de protéines adaptatrices (p46, p52 et p66Shc), possédant entre eux une forte homologie structurelle. Les études antérieures ont attribué un rôle essentiel à l'isoforme p52Shc dans l'activation de la voie mitogénique des MAPK, ainsi que dans la transformation cellulaire en aval des récepteurs de type tyrosine kinase (RTK). L'activation des MAPK fait intervenir une liaison directe de p52Shc aux RTK suivant leur activation, ce qui permet la phosphorylation sur tyrosines de Shc et ainsi, le recrutement de la protéine adaptatrice Grb2. Pendant longtemps, ces fonctions ont été attribuées aux trois isoformes des protéines Shc. Cependant, il est maintenant évident que Pisciforme p66Shc joue des rôles distincts de p52Shc. En effet, l'expression de p66Shc n'induit pas la transformation cellulaire et inhibe l'activité des MAPK en aval des RTK. D'ailleurs, p66Shc induit l'apoptose en réponse aux stress oxydatifs, par le biais de la phosphorylation d'une sérine située dans son domaine unique en N-terminal. Bien que ces caractéristiques proposent un pouvoir anti-tumorigénique à p66Shc, son rôle dans la progression du cancer demeure controversé. Mes travaux de recherche démontrent que p66Shc est constitutivement associé au récepteur dii facteur de croissance des hépatocytes, le RTK Met, et diminue fortement l'interaction entre le récepteur Met actif et Grb2. Nos études in cellulo et in vivo dans un modèle de cellules épithéliales intestinales transformées par Tpr-Met (Tpr-Met-IEC-6), une forme oncogénique du récepteur Met, révèlent que l'expression de p66Shc induit l'apoptose à l'atteinte de la confluence et diminue la croissance tumorale, dépendamment de sa phosphorylation sur sérine. En revanche, p66Shc augmente la capacité de ces cellules à survivre sans ancrage à la matrice extracellulaire et favorise la formation de métastases. En conclusion, nous démontrons qu'une protéine Shc s'associe à un RTK indépendamment de son activation. Il s'agit de la première évidence que les modes d'interaction de p66Shc avec les RTK different de ceux caractérisés pour p52Shc. De plus, nos études permettent d'illustrer la dualité fonctionnelle de p66Shc, où son expression diminue la capacité tumorigénique des cellules en adhésion, mais augmente leur potentiel métastatique lorsqu'elles sont en suspension, dénotant le rôle controversé de p66Shc dans le cancer. Cette nouvelle compréhension des rôles distincts associés à p66Shc selon le contexte de la cellule cancéreuse permet de cibler différentes étapes du développement du cancer.

ADP-ribosylation factor-1 (ARF1) est une petite GTPase principalement connue pour son rôle dans la formation de vésicules au niveau de l’appareil de Golgi. Récemment, dans des cellules de cancer du sein, nous avons démontré qu’ARF1 est aussi un médiateur important de la signalisation du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) contrôlant la prolifération, la migration et l'invasion cellulaire. Cependant, le mécanisme par lequel l’EGFR active la GTPase ainsi que le rôle de cette dernière dans la régulation de la fonction du récepteur demeure inconnue. Dans cette thèse, nous avions comme objectifs de définir le mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules de cancer du sein hautement invasif et démontrer que l’activation de cette isoforme de ARF joue un rôle essentiel dans la résistance de ces cellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nos études démontrent que les protéines d’adaptatrices Grb2 et p66Shc jouent un rôle important dans l'activation de ARF1. Alors que Grb2 favorise le recrutement d’ARF1 à l'EGFR ainsi que l'activation de cette petite GTPase, p66Shc inhibe le recrutement du complexe Grb2-ARF1 au récepteur et donc contribue à limiter l’activation d’ARF1. De plus, nous démontrons que ARF1 favorise la résistance aux inhibiteurs des tyrosines kinases dans les cellules de cancer du sein hautement invasif. En effet, une diminution de l’expression de ARF1 a augmenté la sensibilité descellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nous montrons également que de hauts niveaux de ARF1 contribuent à la résistance des cellules à ces médicaments en améliorant la survie et les signaux prolifératifs à travers ERK1/2, Src et AKT, tout en bloquant les voies apoptotiques (p38MAPK et JNK). Enfin, nous mettons en évidence le rôle de la protéine ARF1 dans l’apoptose en réponse aux traitements des inhibiteurs de l’EGFR. Nos résultats indiquent que la dépletion d’ARF1 promeut la mort cellulaire induite par gefitinib, en augmentant l'expression de facteurs pro-apoptotiques (p66shc, Bax), en altérant le potentiel de la membrane mitochondriale et la libération du cytochrome C. Ensemble, nos résultats délimitent un nouveau mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules du cancer du sein hautement invasif et impliquent l’activité d’ARF1 comme un médiateur important de la résistance aux inhibiteurs EGFR. / The small GTPase ADP-ribosylation factor-1 (ARF1) has been well described for its role in regulating transport within the Golgi. Recently, in breast cancer cells, we have characterized ARF1 as important mediator of epidermal growth factor receptor (EGFR) signals leading to cell proliferation, migration and invasion. However, the mechanisms regulating ARF1 activity downstream of the EGFR had yet to be defined. Here, we aim to characterize these mechanisms of ARF1 activation in invasive breast cancer cells and demonstrate that activated ARF1 plays an essential role in mediating the resistance of breast cancer cells to EGFR tyrosine kinase inhibitors. We show that the adaptor proteins Grb2 and p66Shc regulate EGF-dependent ARF1 activation. While Grb2 was shown to be essential in the recruitment of ARF1 to the EGFR as well as the activation of this small GTPase, p66Shc blocked the recruitment of this Grb2-ARF1 complex to the receptor and thus suppressed EGF-induced ARF1 activation. Additionally, we demonstrate that ARF1 promotes EGFR tyrosine kinase inhibitor resistance in invasive breast cancer cells. Indeed, the depletion of ARF1 was associated with an increased sensitivity to EGFR inhibition. We show that ARF1 promotes resistance by enhancing survival and proliferative signals through Erk1/2, Src and AKT, while blocking the apoptotic p38MAPK and JNK pathways. Furthermore, ARF1 was shown to stabilize EGFR dynamics (Expression, activation, dimerization and down-regulation) in response to treatment with EGFR inhibitors. Finally, we highlight the role of ARF1 in mediating mitochondrial-dependent apoptosis in response to EGFR tyrosine kinase inhibitor treatment. The depletion of ARF1 was shown to promote gefitinib-induced cell death as measured by increase expression of pro-apoptotic factors(p66Shc, Bax), altered mitochondrial membrane potential and cytochrome C release. Together, our results delineate a novel mechanism of ARF1 activation in breast cancer cells and implicate ARF1 activity as an important mediator of EGFR inhibitor resistance further supporting the importance of targeting this GTPase in breast cancer patients.