Activée dans les stades précoces du développement tumoral, la sénescence empêche la progression tumorale en induisant un arrêt de prolifération cellulaire. Ainsi, tout comme l’apoptose, ce mécanisme doit être altéré pour qu’une cellule devienne tumorale. Malgré ce rôle crucial de protection contre la progression tumorale, nous connaissons peu les mécanismes moléculaires qui régulent l’échappement à la sénescence. A l’aide d’une banque de shRNA ciblant 8000 gènes, nous avons réalisé un criblage génétique dans le but d’isoler de nouveaux régulateurs, qui lors qu’ils sont inhibés, favorisent un échappement à la sénescence. Ce criblage nous a ainsi permis d’isoler PLA2R1 comme un nouveau régulateur de la sénescence. Nous avons montré que ce gène régulait la sénescence par l’activation du gène suppresseur de tumeurs p53. Un deuxième travail nous a ensuite permis d’identifier PLA2R1 comme un nouveau gène suppresseur de tumeurs. Dans un futur proche PLA2R1 pourra, peut-être, être utilisé comme bio-marqueur. De plus nous avons récemment démontré que cette protéine pourrait avoir un potentiel à visée thérapeutique étant donné son potentiel d’action sur les cellules tumorales. L’ensemble de ces travaux nous ont donc permis d’isoler PLA2R1 comme un nouveau régulateur de la sénescence et gène suppresseur de tumeurs. / Activated in early stages of tumorigenesis, senescence, by blocking proliferation, inhibits tumour growth. Therefore, just like other fails safe mechanisms such as apoptosis, its escape is a property that cancer cell acquire. Although senescence plays a crucial role in tumour suppression and blockade, there is still much to learn about the mechanisms regulating this phenomenon. Using a shRNA library targeting 8000 human genes, we performed a loss of function genetic screen in order to identify genes that when down-regulated, would allow a senescence escape. Using this strategy, we were able to identify PLA2R1 as a novel regulator of cellular senescence by modulating the activation of the p53 tumour suppressor gene. In a second work, we demonstrated that PLA2R1 is a candidate tumour suppressor gene. In the future, PLA2R1 might be used as a biomarker. Finally, we have demonstrated that PLA2R1 could have therapeutic potential as it induces apoptosis in a myriad of cancer cell lines. Altogether, the work performed during my thesis as enabled us to identify PLA2R1 as a novel cellular senescence regulator and a putative new tumour suppressor gene with therapeutic potential.

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.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

PEDF (pigment epithelium derived factor) joue un rôle de gène suppresseur de tumeurs dans plusieurs cancers humains. PEDF est impliqué entre autres dans l'arrêt de la prolifération, dans la migration et dans le potentiel d'invasion de plusieurs modèles cellulaires tumoraux. PEDF est également impliqué dans l'apoptose et aussi dans l'inhibition du processus d'angiogénèse chez les cellules endothéliales de plusieurs organes. Notre laboratoire a démontré que PEDF est modulé à la hausse dans des cellules épithéliales intestinales déficientes pour l'expression de NCOR1 (nuclear receptor corepressor 1). Cependant, le lien transcriptionnel entre ces molécules et le rôle de PEDF au sein de l'épithélium intestinal demeurent peu élucidés. L'hypothèse de ce travail fut que la transcription du gène PEDF est contrôlée par NCOR1 au niveau des cellules épithéliales intestinales humaines et que PEDF agit comme gène suppresseur de tumeurs dans ce contexte. Nos résultats ont permis de démontrer que le gène PEDF est régulé transcriptionnellement par les récepteurs à l'acide rétinoïque et par le corépresseur NCOR1. Des analyses de PCR en temps réel ont permis de montrer une distribution spécifique de PEDF au sein des diverses lignées cellulaires cancéreuses colorectales. Les résultats obtenus ont montré que seules quelques lignées cellulaires cancéreuses colorectales expriment PEDF. Les niveaux d'expression des régulateurs de PEDF identifiés précédemment (NCOR1, RAR[alpha] et RXR[alpha]) ont été mesurés par PCR quantitatif en relation avec les variations d'expression de PEDF au sein des lignées cancéreuses colorectales humaines. Des immunofluorescences et des immunobuvardages ont montré que la protéine PEDF est détectable au niveau des cellules épithéliales localisées au niveau des villosités intestinales du jéjunum et de l'illéon chez le foetus humain. Les modèles DLD1, HT29 et HCT116 qui ne possède [i.e. possèdent] qu'une faible expression de PEDF ont été utilisés afin de moduler à la hausse l'expression de PEDF et ainsi pouvoir étudier l'impact de cette protéine dans ces modèles. La surexpression de PEDF dans les cellules DLD1 a permis d'observer un ralentissement de la prolifération de celles-ci. Des essais de croissance en absence d'ancrage en utilisant les cellules DLD1, HT29 et HCT116 ont montrés [i.e. montré] que PEDF est capable de ralentir la croissance en absence d'ancrage des cellules DLD1 et HT29, mais pas des cellules HCT116. Des essais préliminaires d'angiogenèse in vivo ont permis de suggérer que la surrexpression [i.e. surexpression] de PEDF dans les cellules HT29 pourrait réguler négativement l'angiogenèse tumorale de même que le processus de croissance tumorale. Finalement, le statut d'expression de PEDF a été mesuré dans une banque de tissus provenant de patients atteints de cancer colorectal. Les résultats obtenus lors de ces travaux suggèrent que PEDF joue un rôle fonctionnel au sein de l'épithélium intestinal et supportent l'hypothèse selon laquelle PEDF agit en tant que gène suppresseur de tumeurs dans les cellules épithéliales intestinales humaines.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

BRCA1 est l’un des deux gènes majeur de prédisposition au cancer du sein. Les multiples partenaires protéiques de BRCA1 lui confèrent de nombreuses fonctions par lesquelles elle peut assurer la surveillance de l’intégrité cellulaire. L’équipe dans laquelle j’ai mené ma thèse a identifié un nouveau partenaire protéique de BRCA1, la protéine de liaison au poly(A) des ARN messagers PABP1, et a ainsi mis en lumière l’implication de BRCA1 dans la régulation de la traduction [1]. Durant ma thèse, j’ai étudié cette nouvelle fonction de BRCA1 et essayé de comprendre si, et comment, elle pourrait contribuer à son rôle de suppresseur de tumeur. J’ai tout d’abord montré que BRCA1 est associée avec la fraction ribosomique des cellules, et plus particulièrement à la fraction subpolysomique, ce qui pourrait indiquer sa participation à l’initiation de la traduction. De plus, nos résultats indiquent que BRCA1 pourrait participer à un complexe non canonique d’initiation de la traduction. Dans la mesure où BRCA1 n’est pas un facteur canonique d’initiation de la traduction, il est peu probable qu’elle intervienne dans la traduction de tous les ARNm. Notre hypothèse est qu’elle pourrait réguler la traduction d’ARNm spécifiques codant pour des protéines impliquées dans ses différentes fonctions de surveillance de l’intégrité cellulaire. Afin d’identifier les cibles traductionnelles de BRCA1, j’ai réalisé une analyse transcriptomique comparative du contenu des polysomes de cellules épithéliales mammaires MCF7 exprimant de façon transitoire un ARN interférent dirigé contre BRCA1 ou contrôle. Parmi les ARNm cibles de l’activité traductionnelle de BRCA1, beaucoup codent effectivement pour des protéines impliquées dans les fonctions auxquelles elle participe. Ce travail confirme que la participation de BRCA1 à la régulation de la traduction pourrait être une autre voie par laquelle BRCA1 exerce son rôle de suppresseur de tumeur. De plus, l’analyse des cibles traductionnelle de BRCA1 pourrait conduire à l’identification de nouvelles fonctions de cette protéine ainsi qu’à la découverte de marqueurs tumoraux ou de cibles thérapeutiques pour les patients porteurs d’une mutation de BRCA1 / BRCA1 is one of the two major genes of breast cancer susceptibility. The numerous binding partners of BRCA1 allow it to participate to several cellular pathways which globally contribute to its cell surveillance capacity. The team in which I performed my PhD identified a new bindind partner of BRCA1, the Poly(A)-Binding Protein 1 and, consequently, a new function of this tumor suppressor, namely, the translation regulation [1]. During my PhD, I studied this new function and try to elucidate if, and how, this function could participates to the BRCA1’s tumor suppressive activity. I first showed that BRCA1 is associated with the ribosomal fraction of the cell, and more precisely, with the subpolysomal fraction, which could indicate that BRCA1 participates to the initiation step of translation. Moreover, our results suggest that BRCA1 could participate to a non canonical initiation complex. Given that BRCA1 is not a canonical translation initiation factor, it is unlikely that BRCA1 regulates the translation of all mRNAs. Our hypothesis is that BRCA1 could regulate the translation of specific mRNAs involved in its various cell surveillance functions. In an attempt to identify the BRCA1 translational targets, we performed a microarray analysis of polysomes-bound mRNAs in MCF7 cells transiently expressing siRNA directed against BRCA1 or control siRNA. We found that, among the translational targets of BRCA1, many indeed encode proteins involved in the same main functions as BRCA1’s. Altogether, our results suggest that the involvement of BRCA1 in translation regulation could be another way by which BRCA1 exerts its tumor suppressor role. Moreover, the analysis of the BRCA1’s translational targets could lead to the identification of new functions for BRCA1 as well as to the discovery of new tumoral markers and therapeutic targets for the BRCA1 mutated patients

Le diabète de type 2 (T2D) est un trouble métabolique de l’homéostasie du glucose. Il est caractérisé par une hyperglycémie chronique qui résulte en partie d’une production excessive de glucose par le foie conséquence au développement d’une résistance à l’insuline. Le T2D est une pathologie multifactorielle à la fois génétique et environnementale. Récemment des études d’associations de gènes (GWAS) dans différentes cohortes ont mis en évidence une forte corrélation entre le locus CDKN2A et le risque de développement du T2D en se basant sur certains paramètres métaboliques tel que la glycémie à jeun. Le locus CDKN2A code pour des protéines régulatrices du cycle cellulaire dont la protéine p16INK4a. p16INK4a est largement décrite dans la littérature pour son rôle suppresseur de tumeurs et comme marqueur de sénescence, cependant son rôle dans le contrôle de l’homéostasie hépatique du glucose n’a jamais été rapporté. Afin de déterminer le rôle de p16INK4a dans le métabolisme hépatique du glucose, nous avons utilisé in vivo des souris sauvages (p16+/+) et déficientes pour p16INK4a (p16-/-) et in vitro des hépatocytes primaires ainsi que la lignée AML12. Nous avons montrés qu’après un jeune, les souris p16-/- présentent une hypoglycémie moins prononcée qui se traduit par une expression hépatique plus élevée de gènes de la néoglucogenèse tels que PEPCK, G6Pase et PGC1a. De plus, les hépatocytes primaires de souris p16-/- présentent une meilleur réponse au glucagon que ceux des p16+/+. Enfin, nous avons montrés que la diminution d’expression de p16INK4a par siRNA dans les AML12 suffit à induire l’expression des gènes de la néoglucogenèse et potentialise la réponse de ces cellules à différents stimuli gluconéogenique. L’effet observé dépend de l’activation de la voie PKA-CREB-PGC1A. L’ensemble de ces données montrent pour la première fois que p16INK4a pourrait jouer un rôle un cours du développement du T2D. / P16INK4a is a tumor suppressor protein well described as a cell cycle regulator. p16INK4a blocks cyclin D/ cyclin dependent kinase (CDK) 4 activity by binding to the catalytic subunit of CDK4, preventing retinoblastoma protein phosphorylation and subsequently the release of the E2F1 transcription factor. As a consequence; the transcription of genes required for progression to the S phase is restrained. Recently, genome-wide association studies (GWAS) associated the CDKN2A locus, encoding, amongst other genes, p16INK4A, with an increased risk of type 2 diabetes (T2D) development. However, the pathophysiological link between p16INK4a and hepatic glucose homeostasis remains unknown. In this context, we investigated the role of p16INK4a in hepatic glucose metabolism in vivo using p16+/+ and p16-/- mice and in vitro using primary hepatocytes and the AML12 hepatocyte cell line.p16-/- mice exhibited a higher response to fasting as shown by an increased hepatic gluconeogenic gene expression including phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK), fructose-1,6-biphosphatase (F1,6P) and glucose-6-phosphatase (G6Pase). p16-/- mice displayed an enhanced hepatic gluconeogenic activity in vivo upon administration of pyruvate, a gluconeogenic substrate. Consistent with this, in vitro data show that p16-/- primary hepatocytes display an enhanced gluconeogenic response to glucagon. In addition, knock down of p16INK4a by siRNA in AML12 cells increased gluconeogenic gene expression. These effects were associated with an increased activity of the PKA-CREB signaling pathway which leads to increased PPARg coactivator 1 (PGC1)α expression, a key transcriptional co-activator that regulates genes involved in energy metabolism. These findings describe a new function for p16INK4a as an actor in the hepatic adaptation to metabolic stress and suggest that p16INK4a could play a role during T2D development .

La sénescence réplicative (SR) dans les fibroblastes humains primaires est causée par l’érosion des télomères et est contrôlée par p53. La régulation dynamique de l’activation de p53 est essentielle pour l’induction de la sénescence ; cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents ne sont pas clairement établis. Nous montrons, dans les cellules surexprimant les isoformes Δ133/Δ160p53, que ces isoformes s’oligomérisent avec p53, conduisant ainsi à la stabilisation d’une forme inactive de p53. A l’inverse, l’inactivation des isoformes endogènes Δ133/Δ160p53 induit l’accumulation de la protéine p53 et l’activation de son activité transcriptionnelle. La surexpression de Δ133/Δ160p53 inhibe les fonctions de p53, en particulier son activité transcriptionnelle et son rôle dans l’arrêt du cycle après un dommage à l’ADN. Nous avons remarqué que les protéines Δ133/Δ160p53 et p53 sauvage possédaient des conformations différentes. Les protéines Δ133/Δ160p53 sont reconnues pas l’anticorps Pab40 : elles adopteraient une conformation similaire à un mutant de conformation de p53. Enfin, nous observons qu’une faible expression de l’ARNm Δ133/Δ160TP53 coïnciderait avec la durée de l’activation transcriptionnelle de p53 lors de la SR, indiquée par l’accumulation de l’ARNm d’un effecteur majeur de p53, p21. L’augmentation de l’expression de Δ133/Δ160TP53 à un temps tardif au cours de la SR est corrélée à l’accumulation du marqueur de sénescence p16INK4a et à celle de la cytokine pro-inflammatoire IL-6. En conséquence, les isoformes Δ133/Δ160p53 contrôleraient l’activité de p53 dans l’arrêt du cycle et sur le phénotype sécrétoire des cellules sénescentes. / Telomere attrition in primary human fibroblasts induces replicative senescence by activation of the tumour suppressor p53. Fine-tuned activation of p53 is essential for senescence induction; however, the mechanisms underlying the regulation of p53 activity during senescence have not been clearly established yet. We report here that in cells that express the Δ133/Δ160p53 isoforms, these p53 isoforms oligomerize with p53, leading to the stabilization of the transcriptionally inactive form of p53. Conversely, endogenous Δ133/Δ160p53 silencing increases the level of p53 and p53-dependent transcriptional activity to promote cell cycle arrest. Overexpressed Δ133/Δ160p53 repress p53 functions, including gene transcription activation and growth inhibition, upon DNA damage. We also found that Δ133/Δ160p53 and wild-type p53 have different structural conformations. Δ133/Δ160p53 adopt a more unfolded conformation recognized by the Pab240 antibody, indicating that these p53 isoforms have a p53 mutant-like conformation. Finally, we observed that low level of Δ133/Δ160TP53 mRNA coincided with the duration of p53 transcriptional activation in replicatively senescent fibroblasts, as indicated by the upregulation of CDKN1A (p21) mRNA expression, a downstream effector of p53. Δ133/Δ160p53TP53 was upregulated at a later stage when the senescence marker p16INK4a and the pro-inflammatory interleukin-6 (IL-6) were also induced. Therefore, p53 activity on growth suppression and senescence-associated secretory phenotype may be differentially regulated by its Δ133/Δ160p53 isoforms.