La dérégulation de la signalisation du récepteur tyrosine kinase Met et de son ligand l'HGF/SF est associée à la progression tumorale et à la métastase dans de nombreux types de cancers. En condition de stress et en absence de ligand, Met est clivé par des caspases dans le domaine juxta-membranaire et libère un fragment proapoptotique dans le cytoplasme, p40 Met. J'ai pu montrer qu'un clivage C-terminal de Met créée une séquentialité dans ces clivages. Le clivage C-terminal du récepteur Met est important dans la formation du fragment apoptotique mais n'affecte pas les réponses biologiques induites par l’HGF/SF. D'autre part, Met est une cible de la « presenilin-dependent regulated intramembrane proteolysis » (ou PS-RIP). Ce processus de dégradation implique un double clivage séquentiel par des métalloprotéases membranaires puis par le complexe g-secrétase. Ces clivages régulent la demi-vie du récepteur Met et préviennent son activation en absence de ligand. Suite au clivage par les métalloprotéases, Met peut également échapper au complexe g-secrétase par son internalisation préalable. Les fragments générés sont alors dégradés par le lysosome. Les fragments de ces deux voies de dégradation ont la capacité de transformer des fibroblastes. De façon intéressante, l’analyse de xénogreffes de tumeurs humaines chez des souris a montré une accumulation de ces fragments. Nous proposons donc que les voies de dégradation PS-RIP et lysosomale préviennent l’accumulation de fragments délétères de Met. Les différents clivages du récepteur Met permettent de réguler son action en absence d'HGF/SF et pourraient donc jouer un rôle important dans les réponses physiologiques. / Signalling dysregulation of receptor tyrosine kinase Met and its ligand the HGF/SF (Hepatocyte Growth Factor/Scatter Factors) is associated with tumor growth and metastasis in numerous cancer. Iin stress condition and without its ligand, Met is cleaved by caspases in the juxtamembrane domain which liberates a proapoptotic fragment in cytoplasm, p40 Met. I have shown that a C-terminal cleavage of Met creates a hierarchical organization of these cleavages. The C-terminal cleavage of Met receptor is important to generate apoptotic fragment but does not affect the biological responses induced by the HGF/SF. On the other hand, Met is targeted by PreSenilin-dependent Regulated Intramembrane Proteolysis (called PS-RIP). This proteolytic process of degradation involves two sequential cleavages by membranous metalloproteases and by g-secretase complex. These cleavages regulate half-life of Met receptor and prevent its activation without ligand.Following the cleavage by metalloproteases, Met can escape from g-secretase complex through its prior internalization. Generated fragments are then degraded by the lysosome. Fragments of both degradation patways are able to transform fibroblasts. Interestingly, human tumor xenografts in mice display accumulation of these fragments, suggesting these PS-RIP and lysosomal degradations pathways prevent accumulation of deleterious fragments of Met.Different cleavages of Met receptor can regulate its action without HGF/SF and could have an important role in physiological responses.

Le récepteur Met et son ligand l’HGF/SF sont essentiels pour le développement embryonnaire tandis que la dérégulation de la signalisation du récepteur Met est associée à la progression tumorale. Activé par son ligand, Met induit un large panel de réponses biologiques telles que la survie cellulaire, la migration ou la prolifération. En revanche, le fragment p40 Met issu du clivage du récepteur par les caspases participe à l’apoptose. Cette dualité fonctionnelle est caractéristique de la famille des récepteurs à dépendance. Bien que la signalisation positive des RTK soit bien décrite, les mécanismes moléculaires leur permettant de participer aux processus de mort restent encore méconnus. Nous avons montré que le fragment p40 Met est capable d’amplifier l’apoptose indépendamment de l’activité kinase bien qu’il comprenne l’intégralité du domaine catalytique. Au cours de l’apoptose, nous avons montré à partir de lignées cellulaires épithéliales ou dans des foies de souris que p40 Met présente une localisation mitochondriale indispensable à ses fonctions apoptotiques. De manière intéressante, p40 Met possède au sein du site de fixation de l’ATP un domaine BH3 comparable à celui des protéines pro apoptotiques Bcl-2 de type BH3-only. A l’image des BH3-only, ce domaine est impliqué à la fois dans l’activité apoptotique du fragment et dans son association avec la protéine Bcl 2. Le fragment p40 Met est capable d’induire la perméabilisation mitochondriale independamment des caspases ce qui conduit au relargage du cytochrome c. Enfin, au cours de l’apoptose, l’extinction de l’expression de Met entraîne un retard du relargage du cytochrome c, démontrant ainsi la participation du récepteur dans la voie intrinsèque de l’apoptose. / The receptor tyrosine kinase Met and its ligand, the hepatocyte growth factor, are essential to embryonic development, whereas deregulation of Met signaling is associated with tumorigenesis. While ligand-activated Met promotes survival, caspase-dependent generation of the p40 Met fragment leads to apoptosis induction, hallmark of the dependence receptor. We show that although p40 Met contains the entire kinase domain, it amplifies apoptosis independently of kinase activity. In cell cultures and mouse liver undergoing apoptosis, the fragment shows a mitochondrial localization, required for p40-Met-induced cell death. Interestingly, p40 Met exhibits a BH3-like domain overlapping with its ATP-binding site and required for the apoptotic response. It induces mitochondrial permeabilization, while Met silencing delays this response. This demonstrates the involvement of receptor cleavage in regulating mitochondrial cell death. The Met dependence receptor thus displays overlapping kinase and BH3 domains, the former involved in survival, the latter in cell death via the intrinsic apoptosis pathway.

L’activation du récepteur tyrosine kinase Met par son ligand, l’Hépatocyte Growth Factor, induit des réponses cellulaires nécessaires au développement embryonnaire, comme la survie ou la migration. Cependant une dérégulation de sa signalisation favorise la tumorigenèse. Mon laboratoire a montré que le récepteur Met subit des clivages protéolytiques régulant son activité. Ainsi, le « PreSenilin-dependent Regulated Intramembrane Proteolysis », un double clivage par des métalloprotéases membranaires puis le complexe γ-sécrétase, contrôle sa demi-vie. Suite à un stress apoptotique, Met est clivé par les caspases en un fragment intracellulaire amplificateur d’apoptose. J’ai pu montrer que le récepteur Met est la cible d’une autre famille de protéases, les calpaïnes, qui réalisent deux clivages distincts en fonction du contexte cellulaire. En effet, la mutation R970C observée dans certains cancers ou une forte densité cellulaire induisent le clivage de Met en un fragment de 45 kDa, p45 Met, qui se relocalise dans le noyau et augmente la dispersion et la motilité cellulaire, suggérant un rôle dans la transformation cellulaire. D’autre part, lors d'un stress calcique induisant la nécrose, le récepteur Met est à la fois clivé par les calpaïnes et les métalloprotéases. Bien que les fragments générés ne semble pas amplifier la mort cellulaire, ce double clivage permet une dégradation efficace de Met et inhibe ainsi des signaux de survie transmis pas Met. L’ensemble de ces fragments est détecté dans des tumeurs pulmonaires surexprimant Met, indiquant que les clivages identifiés par notre laboratoire reflètent des mécanismes existant dans des conditions pathologiques. / Met receptor activation by its ligand, Heptocyte Growth Factor, induces cell responses necessary for embryonic development such as cell survival or motility. However, its deregulation is involved in tumorigenesis. My laboratory previously showed that Met activity is regulated by proteolytic cleavage. Indeed, PreSenilin-dependent Regulated Intramembrane Proteolysis (or PS-RIP), two sequential cleavages mediated by membrane metalloproteases and the γ-secretase complex, controls Met half-life. Following apoptotic stress, Met is also cleaved by caspases into an intracellular fragment which amplifies apoptosis.I showed that Met is targeted by calpains, another protease family mediating two different cleavages in two different cellular contexts. Indeed, the R970C Met mutation or high cell density induces cleavage of Met into a fragment about 45kDa, p45 Met, which translocates in the nucleus and favors cell scattering and motility, suggesting it is involved in cell transformation. On the other hand, during necrosis induced by calcium stress, Met receptor is cleaved by both calpains and metalloproteases. Although the generated fragments do not seem to have biological properties, these two cleavages mediate an efficient degradation of Met receptor and consequently inhibiting of the survival signals it can provide. Interestingly, these fragments are detected in lung cancer samples overexpressing Met indicating that proteolytic cleavages of Met we identified have a pathological relevance.

Plusieurs évidences indiquent que de la dérégulation des récepteurs tyrosine kinase (RTK) joue un rôle clé dans l'étiologie et la progression du cancer colorectal (CCR). Notamment, des bénéfices ont été observés en clinique avec des agents ciblant le récepteur de EGF dans le traitement des CCR métastatiques avancés. Considérant l'hétérogénéité des RTK dérégulés dans le CCR, une approche thérapeutique alternative serait de plutôt cibler les protéines effectrices engagées par plusieurs RTK, notamment celles qui régulent des processus essentiels à la progression du CCR. Toutefois, le rôle des protéines de signalisation engagées par les RTK dans le CCR reste encore très peu défini. De récents travaux menés dans notre laboratoire ont démontré que l'activation oncogénique du RTK Met, le récepteur du facteur de croissance d'hépatocyte (HGF), confère aux cellules épithéliales intestinales non cancéreuses IEC-6, des propriétés angiogéniques, tumorigéniques et métastatiques in vitro et in vivo . L'activité biologique des RTK, telle que celle du récepteur Met, s'avère étroitement liée à leur capacité d'initier une variété de voies de signalisation intracellulaire par le biais du recrutement de protéines adaptatrices, dont les protéines Gab1 et Gab2 (Grb2-associated binder). Ainsi, le but de mon projet fut de valider l'hypothèse que le pouvoir oncogénique du récepteur Met dans les cellules épithéliales intestinales serait en partie dépendant de l'engagement des voies de signalisation des protéines Gab. Pour ce faire, nous avons utilisé une approche dominante négative, soit par l'expression du domaine MBD (Met-Binding Domain) de Gab1 dans les cellules IEC-6 transformées par la forme oncogénique du récepteur Met, Tpr-Met (Tpr-Met-IEC-6). Cette stratégie repose sur le fait que la région MBD de Gab1 renferme les deux motifs de liaison, un motif riche en proline qui lie les protéines Gab aux RTK par un mécanisme indirect dépendant, de Grb2, ainsi que le motif MBM (Met-Binding Motif) qui est unique à Gab1, et qui permet une interaction directe entre Gab1 et le récepteur Met. Mes résultats montrent que l'expression du domaine MBD de Gab1 dans les cellules TprMet-IEC-6 diminue la phosphorylation de la protéine Gab1 sur tyrosine, restaure la formation de contacts cellule-cellule et une morphologie épithéliale typique ainsi qu'augmente le niveau protéique du marqueur épithéliale E-cadhérine et sa relocalisation membranaire aux zones de contact cellule-cellule. De plus, les cellules Tpr-Met-IEC-6 qui expriment le MBD de Gab1 affichent en culture une capacité réduite à proliférer au-delà de la confluence et en absence d'ancrage à la matrice extracellulaire, et de migration, ainsi qu'une diminution de leur aptitude à former des tumeurs sous-cutanées in vivo dans les souris nues. L'ensemble de mes résultats démontre pour la première fois que le pouvoir oncogénique du récepteur Met dans les cellules épithéliales intestinales dépend en partie de l'engagement des voies de signalisation de Gab1. En considérant que tous les RTK dérégulés dans le CCR peuvent se lier aux protéines Gab, ou engager leurs voies de signalisation, nos résultats identifient ces dernières comme des cibles prometteuses pour le développement de nouveaux agents thérapeutiques contre le CCR.

Résumé : La répression fréquente du gène encodant pour le « suppressor of cytokine signaling 1 » (SOCS1) dans le carcinome hépatocellulaire (CHC) et la forte susceptibilité des souris déficientes pour SOCS1 à développer des tumeurs hépatiques expérimentales suggèrent que SOCS joue un rôle de suppresseur de tumeur. Cette notion est supportée par les études impliquant la répression de l’expression de SOCS1 via des évènements épigénétiques ou par les microARN dans plusieurs autres types de cancers. Les mécanismes moléculaires sous-jacents au rôle potentiel de suppresseur de tumeur de SOCS1 dans le foie demeurent à ce jour inconnus. Bien que les récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) sont reconnus pour induire l’expression de l’ARNm de SOCS1, le rôle et les mécanismes par lesquels SOCS1 peut réguler la signalisation des RTK sont incertains. Le RTK MET, qui a pour ligand le facteur de croissance des hépatocytes (HGF), régule plusieurs fonctions cellulaires normales. La dérégulation de la signalisation du récepteur MET joue des rôles importants dans la pathogenèse du CHC. Des études ont démontré que l’activation de MET promeut la prolifération, l’invasion et la migration des cellules cancéreuses du foie ainsi que leur dissémination métastatique. La signalisation aberrante de MET est un trait commun de plusieurs autres cancers et serait à l’origine de l’émergence de la résistance à la chimiothérapie. Dans ce projet, j’ai investigué les mécanismes moléculaires par lesquels SOCS1 régule l’activité du récepteur MET. Mes résultats indiquent que le foie des souris Socs1[indice supérieur -/-]Ifng[indice supérieur -/-] se régénère plus rapidement que celui des souris contrôles. Suivant une stimulation au HGF, les hépatocytes issus des souris Socs1[indice supérieur -/-] Ifng[indice supérieur -/-] présentent une augmentation de la signalisation de MET, de la migration et de la prolifération cellulaires. L’expression exogène de SOCS1 dans différentes lignées cellulaires d’hépatocarcinomes humains et murins inhibe la signalisation induite par HGF. De plus, SOCS1 diminue la prolifération, la croissance indépendante de l’anchrage et la migration dans ces lignées de CHC in cellulo et réduit de façon significative leur croissance dans les essais de xénogreffes chez les souris immunodéficientes. Mes résultats suggèrent que l’activation de la signalisation HGF-MET induit la transcription du gène SOCS1, suivi par une interaction physique entre SOCS1 et MET. L’analyse de divers mutants de SOCS1 révèle que cette interaction implique principalement les domaines SH2 et « kinase inhibitory region » (KIR) de SOCS1. L’activité kinasique de MET est requise pour cette interaction puisque l’interaction entre SOCS1 et un mutant kinase-inactif de MET est fortement réduite. SOCS1 est aussi phosphorylé en aval de MET sur quatre résidus tyrosine (Tyr). Quoique ces résidus Tyr représentent théoriquement des sites d’interaction pour des protéines adaptatrices possédant des domaines de liaison aux phospho-Tyr, elles ne semblent pas impliquées dans l’interaction de SOCS1 avec MET. Je démontre également que SOCS1 induit l’ubiquitination de MET via l’élongation de chaînes de polyubiquitine de type K48, conduisant à sa dégradation par le protéasome. Cette modulation négative de MET par SOCS1 dans les cellules CHC survient indépendamment de la voie de dégradation lysosomale de Cbl qui est partagée par plusieurs autres RTK. // Abstract : Frequent repression of the gene coding for the suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1) in hepatocellular carcinoma (HCC) and increased susceptibility of SOCS1 deficient mice to experimental hepatocarcinogenesis suggest a tumor suppressor role for SOCS1. This notion is supported by epigenetic and micro-RNA-mediated blockade of SOCS1 expression in several other cancers. Molecular mechanisms underlying the putative tumor suppressor function of SOCS1 in the liver have not been elucidated yet. Although receptor tyrosine kinases (RTK) can induce SOCS1 mRNA expression, the role and mechanisms of SOCS1 in regulating RTK signaling are not yet clear. c-Met is the RTK for hepatocyte growth factor (HGF) and mediates several normal cellular functions. HGF signaling and MET activation also play important roles in the pathogenesis of HCC. Experimental studies have shown that the activated MET promotes proliferation, invasion and migration of liver cancer cells and enhances metastasis. Aberrant MET signaling is a hallmark of many other cancers and underlies the emergence of chemoresistant clones. In this project, I investigated the molecular mechanisms by which SOCS1 regulates MET RTK activity. My results illustrate that the Socs1[superscript -/-]Ifng[superscript -/-] liver regenerates at a faster rate than the control one. Following HGF stimulation, hepatocytes from Socs1[superscrip -/-]Ifng[superscript -/-] mice display increased MET signaling, cell migration and proliferation. Forced expression of SOCS1 inhibits HGF-induced signaling pathways in different human or murine hepatoma cell lines. Furthermore, SOCS1 also decreases cell proliferation, anchorage-independent growth, and migration of HCC cell lines in cellulo, and results in significant inhibition of their growth as xenografts in immunodeficient mice. My findings show that activation of HGF-MET signaling results in transcriptional activation of SOCS1 gene, followed a physical interaction between SOCS1 and MET. Analysis of various SOCS1 mutants reveals that this interaction is mediated primarily via the SH2 and the kinase inhibitory region (KIR) domain of SOCS1. MET kinase activity is required for this interaction since SOCS1 binding to a kinase-dead MET mutant is dramatically reduced. MET promotes phosphorylation of SOCS1 on four tyrosine (Tyr) residues. Although these Tyr might represent potential binding sites for adaptors containing phospho-Tyr-binding domains, they do not appear to be involved in the interaction of SOCS1 with MET. I also show that SOCS1 induces polyubiquitination of MET via K48-ubiquitin chain elongation leading to its degradation by proteasomes. The SOCS1-mediated downmodulation of MET expression in HCC cells occurs independently of the Cbl-mediated lysosomal degradation pathway shared by many other RTKs. Taken together, my findings show that SOCS1 attenuates HGF-induced cellular functions by targeting the activated MET receptor for proteasomal degradation.