Les β-arrestines (Arrbs) régulent diverses voies de signalisation dont la voie Wnt/β-caténine (Wnt), un acteur clé dans le cancer colorectal. Le but de mon projet était d'étudier l'implication et les mécanismes régulés par les Arrbs dans la tumorigenèse intestinale dépendante de la voie Wnt. L'inhibition de l'expression des Arrbs partielle ou totale dans des souris ApcΔ14/+ montre que seules les souris invalidées pour l'Arrb2 développent 33% des tumeurs détectées chez les souris ApcΔ14/+ ; Arrb2+/+. Ces tumeurs ont une croissance normale. Cependant, l'analyse de leur transcriptome montre qu'elles expriment notamment certains gènes liés au système immunitaire, alors que les tumeurs dépendantes de l'Arrb2 expriment des gènes différents impliqués entre autres dans la voie Wnt. L'invalidation de l'Arrb2 réduit l'expression de gènes cibles de la voie Wnt dans les cellules isolées de 12 sur 18 tumeurs de souris ApcΔ14/+, et inhibe l'augmentation d'activité Wnt et la formation de colonies en agar mou induite par l'invalidation d'Apc dans des cellules murines ApcMin/+. L'Arrb2 est donc essentielle pour l'initiation et la croissance des tumeurs intestinales présentant une activité Wnt élevée. Pour comprendre les mécanismes régulés par l'Arrb2 dans ce contexte, les complexes protéiques associés à l'Arrb2 ont été analysés par protéomique dans des cellules humaines de cancer colorectal SW480 exprimant ou non un dominant négatif de Tcf4. 132 partenaires de l'Arrb2 potentiellement imbriqués dans un réseau de 917 protéines, ont été identifiés dans les cellules où la voie Wnt est active. Une baisse de 80% de l'activité Wnt entraine la disparition de 41 protéines avec 256 interactions potentielles alors que 42 protéines apparaissent avec 244 interactions potentielles. Le rôle clé d'Arrb2 dans le cancer colorectal s'expliquerait par la connexion d'au moins une quarantaine de protéines dépendantes de l'activité Wnt à un réseau de signalisation complexe dont l'analyse est en cours. / Β-arrestins (Arrbs) participate in the regulation of multiple signaling pathways, including Wnt/β-catenin (Wnt), the major actor in human colorectal cancer. The aim of my project was to study the involvement of Arrbs and the mechanisms they regulate in Wnt-dependent intestinal tumorigenesis. The partial or total inhibition of Arrbs in ApcΔ14/+ mice showed that only mice with Arrb2 depletion developed only 33% of the tumors detected in their Arrb2-WT littermates. These remaining tumors grow normally and are Arrb2–independent. Transcriptomic analysis showed that they overexpressed genes that reflect a high interaction with the immune system, whereas those overexpressed in Arrb2–dependent tumors are predominantly involved in Wnt signaling. Moreover, Arrb2 siRNAs decreased the expression of Wnt target genes in cells isolated from 12 of 18 tumors from ApcΔ14/+ mice, completely reversed the increased Wnt activity and colony formation in soft agar induced by Apc siRNA treatment in ApcMin/+ cells. Therefore, Arrb2 is essential for the initiation and growth of intestinal tumors displaying elevated Wnt pathway activity. To better understand the mechanisms involved in this context, Arrb2 protein complexes were analyzed by a differential systematic proteomic approach in SW480 human colorectal carcinoma cells expressing or not a Tcf4 dominant negative. 132 Arrb2 partners potentially involved in a signaling network of 917 proteins were identified in cells with a high Wnt activity. Upon a 80% decrease of this activity 41 partners disappeared with their 256 potential interactions whereas 42 partners appeared with 244 new possible interactions. Arrb2 key role in colorectal cancer could be explained by the cross-talk of about 40 proteins dependent of Wnt activity with a highly complex signaling network that is currently analyzed.

Le cancer colorectal (CCR) représente un problème majeur de Santé publique. Des facteurs de risque environnementaux, ainsi que l'apparition séquentielle d'altérations génétiques et épigénétiques corrélant avec la progression tumorale ont été extensivement décrites. Cependant, les variations épigénétiques préexistant dans le tissu sain, potentiellement responsables de différences notoires de susceptibilité au CCR, sont restées élusives jusqu'à ce jour. Afin de répondre à cette problématique, la lignée murine Apcd14 (porteuse d'une mutation hétérozygote constitutive au niveau du gène Adenomatous polyposis coli) a servi de modèle au cours de ce projet. Les individus de cette lignée comportent une expressivité très variable, au sens qu'ils développent spontanément un nombre plus ou moins important de tumeurs intestinales, impactant sur leur survie. Cette hétérogénéité est observée en dépit de conditions d'élevage et de génomes considérés identiques. L'analyse exhaustive de cette lignée a conduit à y caractériser deux groupes de souris, présentant une gravité différente de phénotype. La variation d'expression génétique dans le tissu sain (i.e en amont de la tumorigenèse) a ensuite été analysée dans le but de comprendre l'établissement de cette hétérogénéité. Ceci a mené à la découverte d'une signature de gènes différemment exprimés entre les deux groupes, permettant de corréler de façon parfaite données moléculaires et phénotype. La potentielle héritabilité de cette signature a par la suite conduit à remettre en cause le statut considéré syngénique de la lignée. Les approches expérimentales effectuées ont déjà permis de cibler une région chromosomique, ce qui mènera à court terme à la caractérisation d'un nouvel acteur impliqué dans la tumorigenèse intestinale. De manière plus générale, les expériences développées durant ce projet ouvrent la voie à la notion de susceptibilité individuelle face au cancer dépendante de la variation d'expression génétique. / Colorectal cancer (CRC) is a major public health concern. Environmental clues, as well as sequential genetic and epigenetic alterations correlating with tumor progression have been extensively described. Meanwhile, pre-existing epigenetic variations in the healthy intestinal mucosa, potentially leading to differences in CRC suceptibility, have generally been overlooked. In order to answer to this question, we have made use of the Apcd14 mouse model (carrying a heterozygous mutation in the Adenomatous polyposis coli gene). Although all Apcd14 mice apparently share the same genome and are raised in the same environmental conditions, they exhibit a huge phenotypic variability at the individual level, spontaneously developping a few or numerous intestinal tumors, that ultimately results in differences in survival rates. Through detailed analysis of this strain, two groups have been characterized, exhibiting several phenotypic specificities. Gene expression analysis in the healthy intestinal tissue was then performed in order to understand the differences already existing, prior to tumorigenesis. This led to the identification of a group-specific gene expression signature, allowing a correlation between macroscopic phenotype and molecular data. Consideration of the hereditary potential of this signature led to reconsider the syngeneic status of the Apcd14 strain. Several experimental data already targeted a specific genomic region, and this will allow to identify the genetic alteration involved. More generally, this project opens the way to discover a link between individual susceptibility to intestinal tumorigenesis and gene expression variability.