Role of oxidative and energy metabolism in skin aging and UV-B induced carcinogenesis

par Seyed Mohsen Hosseini

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et physiopathologie

Sous la direction de Hamid Reza Rezvani.

Le président du jury était Jean Rosenbaum.

Le jury était composé de Rodrigue Rossignol, Walid Rachidi, Alain Taieb.

Les rapporteurs étaient Jean-Marc Egly, Jérôme Kluza.

  • Titre traduit

    Le rôle du métabolisme oxydatif et énergétique dans le vieillissement cutané et la carcinogenèse UV-B induits


  • Résumé

    L’objectif de notre étude était de montrer le rôle du métabolisme oxydatif et énergétique au cours du vieillissement cutané et dans les cancers cutanés UVB-induits. Dans une première partie, nous avons cherché à établir un lien entre l'instabilité génétique, la production de ROS et l’altération métabolique dans le processus de vieillissement. Les résultats obtenus sur le modèle de souris XPC KO ont démontré qu’un excès de stress oxydatif dû à une sur activation du NOX1, couplé à des altérations métaboliques, jouaient un rôle prépondérant dans le vieillissement prématuré. L’application topique de notre nouvel inhibiteur de NOX, induisant l’inhibition de la production de ROS et ainsi l’apparition d’altération métabolique, a permis d’empêcher le vieillissement cutané prématuré chez les souris XPC KO. Nos résultats suggèrent que l’InhNOX peut être considéré comme une cible prometteuse dans la prévention du vieillissement prématuré et les maladies liées à NOX. Très peu d'informations sont disponibles sur la contribution de la reprogrammation du métabolisme énergétique dans l'initiation et la progression du cancer. Dans la deuxième partie de ma thèse, nous avons utilisé un modèle multi-étapes de cancer de la peau UVB-induits, nous permettant ainsi d’évaluer le rôle de la reprogrammation métabolique dans les différentes étapes de la cancérogenèse. Nous avons ensuite démontré que l'irradiation chronique à UVB entraînait une diminution de l’activité de la glycolyse, du cycle TCA et de la β-oxydation des acides gras, tandis que la synthèse d'ATP mitochondriale et une partie de la chaîne de transport d'électrons (CTE) étaient up-régulés. Nous avons montré que l’augmentation accrue de CTE été liée à la sur-activation des dihyroorotate déshydrogénase (DHODH). Alors que la diminution de l'activité DHODH ou ETC (chimiquement ou génétiquement) a conduit à une hypersensibilité à l'irradiation UVB. Nos résultats indiquent que la voie DHODH par l’induction de la synthèse d'ATP et de CTE joue un rôle majeur entre l'efficacité de réparation d'ADN et la reprogrammation métabolique au cours de la carcinogenèse UVB-induits.


  • Résumé

    Objective of the present research study was investigating the role of oxidative and energy metabolism in skin aging and UVB-induced skin cancer. In the first part, we aimed to find the link between genetic instability, ROS generation and metabolism alteration in the process of aging. The obtained results on XPC KO mice model demonstrated that excess of oxidative stress in addition to alterations in energy metabolism due to over activation of NOX1 play a causative role in premature skin aging. Topical application of novel NOX inhibitor prevented the premature aging in XPC KO mice through inhibition of ROS generation and alteration of energy metabolism. Our results suggest that the InhNOX can be considered as a promising target in prevention of premature aging and NOX-associated diseases. Little information is available on the contribution of energy metabolism reprogramming in cancer initiation and promotion. To assess the role of metabolic reprogramming in different phases of carcinogenesis, in the second part of my thesis we employed a multistage model of ultraviolet B (UVB) radiation-induced skin cancer. We showed that chronic UVB irradiation results in decreased glycolysis, TCA cycle and fatty acid β-oxidation while at the same time mitochondrial ATP synthesis and a part of the electron transport chain (ETC) are upregulated. Increased ETC was further found to be related to the over-activation of dihyroorotate dehydrogenase (DHODH). Decreased activity of DHODH or ETC (chemically or genetically) led to hypersensitivity to UVB irradiation. Our results indicated that DHODH pathway through induction of ETC and ATP synthesis represents the relation between DNA repair efficiency and metabolism reprogramming during UVB-induced carcinogenesis.


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