Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est le principal cancer primitif du foie et est associé à un très mauvais pronostic. Notre équipe a mis en évidence que la Reptine et la Pontine, des AAA+ ATPases homologues, sont surexprimées dans le CHC par rapport au foie non tumoral. Au cours de ce travail de thèse, j’ai contribué à démontrer que l’extinction de la Reptine par l’induction de shRNA suffit à arrêter la croissance de tumeurs déjà établies, et même à induire leur régression dans des xénogreffes chez la souris. Ces résultats encourageants suggèrent que la Reptine pourrait être une cible thérapeutique dans le CHC. L’utilisation de siRNA en thérapeutique n’étant pas envisageable actuellement, il parait plus pertinent de tenter de cibler la Reptine via son activité ATPase. Le principal objectif de ma thèse était donc de déterminer l’implication de l’activité ATPase de la Reptine pour ses propriétés oncogéniques dans le CHC. Nos résultats ont montré que des mutants inactifs de la Reptine (D299N et E300G) ont un effet dominant négatif et ne sont pas capables de complémenter l’absence de la Reptine endogène, ce qui conduit à une diminution significative de la croissance des cellules HuH7 et Hep3B, et à une induction de l’apoptose. Ceci indique que l’activité ATPase de la Reptine est nécessaire pour la croissance et la survie des cellules de CHC. Enfin, grâce à une étude transcriptomique, nous avons identifié de nouveaux gènes dont l’expression est régulée par la Reptine et/ou la Pontine. Parmi ces gènes, certains pourraient être impliqués dans les fonctions oncogéniques de la Reptine et/ou de la Pontine dans le CHC. Finalement, ce travail a permis de mettre en évidence l’implication de l’activité ATPase de la Reptine, et d’apporter des éléments permettant de mieux comprendre le mécanisme d’action de la Reptine dans le CHC. / Hepatocellular carcinoma (HCC) is the main primary cancer of the liver and is often associated with poor prognosis. Our team has demonstrated that Reptin and Pontin, two AA+ ATPases, are overexpressed in HCC compared to normal liver. Moreover this overexpression is also associated with poor prognosis. In the course of my PhD, I demonstrated that shRNA-mediated silencing of Reptin is sufficient to inhibit tumor growth and even can promote their regression in xenografted mice. These encouraging results suggest that Reptin might represent a novel therapeutic target in HCC. As the use of siRNA as therapeutic tools is still debated, the targeting of Reptin enzymatic activity might represent a more relevant approach to impair its functions. To this end I first proposed to determine the involvement of Reptin ATPase activity in HCC oncogenesis. My results show that ATPase inactive Reptin mutants (D299N and E300G) play dominant negative roles toward Reptin functions and are unable to complement for the depletion of endogenous Reptin, thereby leading to a significant decrease of cell growth and to a significant increase of apoptosis in HuH7 and Hep3B cells. These results show that Reptin’s ATPase activity is necessary for HCC cell growth and survival. Moreover, using a transcriptomic approach that compared gene expression upon siRNA-mediated Reptin or Pontin silencing, we identified specific genes whose expression is under the control of those proteins and whose functions might provide mechanistic explanation to Reptin’s involvement in HCC. Collectively, the results obtained during my PhD thesis have characterized the contribution of Reptin ATPase activity to HCC growth and development and might represent a founding step in the understanding of Reptin’s biology in cancer development.

Les travaux antérieurs du laboratoire ont montré que la Reptine, une AAA+ ATPase, est surexprimée dans le carcinome hépatocellulaire où elle est nécessaire à la prolifération et la survie cellulaire. Il est connu que la Reptine joue un rôle crucial dans la stabilité de la kinase mTOR, mais son rôle physiopathologique in vivo reste inconnu. Les objectifs de ma thèse étaient d’étudier le rôle de la Reptine dans le métabolisme et la régénération hépatique grâce à un nouveau modèle murin d’invalidation hépato-spécifique de la Reptine (Reptin LKO). Nous avons montré que la Reptine régule la stabilité de la protéine mTOR in vivo, via son activité ATPase. De manière inattendue, la délétion ou l’inhibition pharmacologique de la Reptine induisent une inhibition de l’activité mTORC1 et une augmentation de l’activité mTORC2, associées à une inhibition de la lipogenèse et de la production de glucose hépatique. La délétion de la Reptine supprime complètement les phénotypes pathologiques associés au syndrome métabolique induit par un régime riche en graisses. Ainsi, l’inhibition de l’ATPase Reptine pourrait représenter une nouvelle stratégie thérapeutique pour le syndrome métabolique. Dans le modèle Reptin LKO, nous avons observé une perte progressive de l’invalidation de la Reptine associée à un phénomène de régénération hépatique. Nos résultats préliminaires suggèrent que la Reptine est nécessaire à la survie des hépatocytes et est requise pour la prolifération des hépatocytes durant la régénération hépatique après hépatectomie partielle. Pour conclure, l’ensemble de nos résultats suggèrent que la Reptine joue un rôle crucial dans l’homéostasie glucido-lipidique du foie, ainsi que dans la prolifération et la survie des hépatocytes. / Previous studies of the laboratory have shown that Reptin, an AAA+ ATPase, is overexpressed in hepatocellular carcinoma where it is necessary for proliferation and cell survival. It is known that Reptin plays a critical role in the stabilization of the mTOR kinase, but its pathophysiological role in vivo remains unknown. The objectives of my thesis were to study the role of Reptin in liver metabolism and regeneration using a new hepato-specific Reptin knock-out murine model (Reptin LKO). We have shown that hepatic Reptin maintains mTOR protein level in vivo through its ATPase activity. Unexpectedly, loss or pharmacological inhibition of Reptin induces an inhibition of mTORC1 activity and an increase of mTORC2 activity, associated with inhibition of lipogenesis and hepatic glucose production. The deletion of Reptin completely rescued pathological phenotypes associated with the metabolic syndrome induced by a high fat diet. Thus, inhibition of Reptin ATPase could represent a new therapeutic perspective for the metabolic syndrome. In Reptin LKO model, we have observed a progressive loss of Reptin invalidation associated with a liver regeneration phenomenon. Our preliminary data suggest that Reptin is necessary for hepatocyte survival and is required for hepatocyte proliferation during liver regeneration after partial hepatectomy. To conclude, altogether our results suggest that Reptin plays a crucial role in glucose and lipid metabolism in the liver, and in hepatocyte proliferation and survival.