Implication de l'hélicase RECQ1 dans la resistance au stress réplicatif et à la chimiothérapie dans le myélome multiple

RECQ1 Helicase Involvement in the Resistance to Replication Stress and Chemotherapy in Multiple Myeloma Myélome Multiple

• Auteur / Autrice : Elena Viziteu
• Direction : Jérôme Moreaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 24/11/2015
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de génétique humaine (Montpellier)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Moreaux, Elke De Bruyne, Laurent Delpy, Jean-François Schved, Philippe Pasero, Karin Tarte
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Elke De Bruyne, Laurent Delpy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Soins médicaux

Pronostic (médecine)

Gènes

Myélome multiple

Mots clés libres

Myélome multiple

Dnmt

Hélicase RECQ1

Genes

Pronostic

Traitement

Multiple Myeloma

Dnmt

Recq1

Genes

Prognosis

Treatment

Résumé

Le myélome multiple (MM) est une néoplasie B caractérisée par l’accumulation d’un clone plasmocytaire dans la moelle osseuse. Des études ont démontré que les modifications épigénétiques comme la méthylation de l’ADN jouent un rôle dans la régulation d’expression de différents gènes associés au cancer. Dans une étude récente, nous avons pu décrire un score génique de méthylation de l’ADN permettant de prédire la sensibilité des cellules de MM aux inhibiteurs de DNMT (DNA methyltranfexrase) (Moreaux, et al 2012). Parmi les gènes dont l’expression est inhibée par les inhibiteurs de DNMT et associés avec un pronostic péjoratif chez les patients atteints de MM, nous avons identifié RECQ1. RECQ1 est une hélicase de la famille RECQ qui s’associe aux origines de réplication durant la phase S du cycle cellulaire et joue un rôle important dans l’élongation des fourches de réplication. RECQ1 est fortement exprimé dans différents types de tumeurs solides et l’inhibition de RECQ1 conduit à la catastrophe mitotique et inhibe la croissance de tumeurs solides. Le but de notre projet a été de caractériser la fonction de RECQ1 dans la physiopathologie du MM et les mécanismes de résistance aux traitements. Afin d’étudier le rôle biologique de RECQ1 dans les plasmocytes tumoraux, nous avons utilisé des vecteurs lentiviraux pour induire de façon inductible la surexpression ou l'inhibition de RECQ1. La déplétion de RECQ1 dans les cellules de MM entraîne une inhibition de la croissance, une induction significative d’apoptose et la formation de foyers 53BP1 indiquant la présence de cassures d’ADN double brin. Une forte expression de RECQ1 étant associée à un mauvais pronostic et la déplétion de RECQ1 conduisant à une induction de cassures d’ADN double brin, nous nous sommes demandé si l’inhibition de l’expression de RECQ1 pourrait sensibiliser les cellules de MM aux agents génotoxiques utilisés dans le traitement du MM. La déplétion de RECQ1 sensibilise, de façon significative, les cellules de MM au melphalan suggérant que l’association d’un inhibiteur de DNMT pour cibler RECQ1 et du melphalan pourrait avoir un effet synergique chez les patients RECQ1++. La surexpression de RECQ1 protège les lignées cellulaires de myélome contra l'apoptose induite par melphalan et bortézomib. De plus, l'épuisement RECQ1 sensibilise les cellules de myélome de traitement est démontré que RECQ1 interagit avec des protéines impliquées dans différentes voies de réparation des dommages de l’ADN : PARP1 (NHEJ/BER), RAD51 (HR), MSH2 et MSH6 (Mismatch repair). RECQ1 interagit avec PARP1 dans la fraction chromatinienne des cellules de MM mais pas avec RAD51 ni MSH2. Cette interaction est significativement induite en présence de melphalan. Des inhibiteurs de PARP sont actuellement en développement préclinique ou en essai clinique. De façon intéressante, la déplétion de RECQ1 sensibilise significativement les cellules de MM à un inhibiteur de PARP in vitro suggérant que l’association d’un inhibiteur de DNMT pour cibler RECQ1 et d’un inhibiteur de PARP pourrait avoir un intérêt thérapeutique dans le MM. Nous avons également confirmé que des doses sous-létales d’inhibiteur de DNMT sensibilisent les cellules de MM au melphalan in vitro.

Multiple myeloma (MM) is a plasma cell cancer with poor survival, characterized by the clonal expansion of multiple myeloma cells (MMCs), primarily in the bone marrow. Using a microarray-based genome-wide screen for genes responding to DNA methyltransferases (DNMT) inhibition in MM cells, we identified RECQ1 among the genes downregulated by DNMT inhibitor. RECQ helicase are DNA unwinding enzymes involved in the maintenance of chromosome stability. RECQ1 silencing in cancer cells results in mitotic catastrophe and prevents tumor growth in murine models. RECQ1 is significantly overexpressed in primary myeloma cells compared to normal plasma cells and in myeloma cell lines compared to primary myeloma cells of patients. High RECQ1 expression is associated with a poor prognosis in two independent cohorts of patients. RECQ1 knock down inhibits growth of myeloma cells and induces apoptosis. Given the known role of RECQ1 in replication and DNA repair activation, the effect of RECQ1 depletion in DNA damage response was investigated. RECQ1 depletion induced spontaneous accumulation of DNA double strand breaks (DSBs) evidenced by the phosphorylation of ATM and H2AX histone and detection of 53BP1 foci. Using an alkaline comet assay, a significant increase in DNA strand breaks was confirmed in RECQ1 depleted cell lines compared to control. RECQ1 depletion was associated with CHK1 and CHK2 phosphorylation in MM cells. Since RECQ1 depletion is associated with DNA damage response activation and DNA strand breaks formation, a link between RECQ1 expression and drug sensitivity was hypothesized. RECQ1 overexpression significantly protects myeloma cell lines from melphalan and bortezomib-induced apoptosis. Furthermore, RECQ1 depletion sensitizes myeloma cells to treatment. Using immunoprecipitation, RECQ1 was shown to interact with PARP1 but not RAD51 or MSH2. An increased association of the two proteins was found upon DNA damages induced by melphalan. In agreement, RECQ1 depletion sensitizes myeloma cell lines to PARP inhibitor. We identified RECQ1 as a miR-203 target. Interestingly, aberrant methylation of miR-203 was reported in MM cells and treatment with 5-aza-2’-deoxycitidine led to promoter demethylation and miR-203 re-expression. Furthermore, anti-miR-203 treatment induced a significant increase of RECQ1 mRNA level in MM cells.In conclusion, RECQ1 represent a biomarker of drug resistance in MM, which is targeted by DNMT inhibitors. This suggests association of alkylating agents and/or PARP inhibitors with DNMT inhibitor may represent a therapeutic approach in RECQ1high patients associated with a poor prognosis.