Régulation de l'expression des oncogènes du papillomavirus humain de type 16 : étude dans des lignées cellulaires de cancers du col de l'utérus traitées avec un agent déméthylant

Oncogene expression regulation of human papillomavirus type 16 : study in cell lines of cervical cancers with a demethylating agent

• Auteur / Autrice : Jérôme Perrard
• Direction : Jean-Luc Prétet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 20/05/2019
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Carcinogénèse épithéliale : facteurs prédictifs et pronostiques (Besançon) - Carcinogénèse épithéliale : facteurs prédictifs et pronostiques
• Partenaire(s) de recherche : Etabllissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Cécile Badoual
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Prétet, Cécile Badoual, Antoine Touzé, Alain Jung, Hélène Péré, Régis Delage-Mourroux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Antoine Touzé, Alain Jung

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines virales

Oncogènes

Col de l'utérus

Papillomavirus humain de type 16

Épigénétique

Mots clés libres

Epigénétique

Papillomavirus

Cancer

TBX2

5-Aza-2'-Deoxycytidine

MiR-375

Epigenetics

Papillomavirus

Cancer

TBX2

5-Aza-2'-Deoxycytidine

MiR-375

Résumé

Les papillomavirus humains (HPV) sont des petits virus non enveloppés à ADN double brin, qui infectent les épithéliums cutanés et muqueux. Très largement répandus dans la population humaine, les infections sont la plupart du temps asymptomatiques, tandis qu'une minorité provoquent des verrues cutanées, des condylomes acuminés et des carcinomes. Les cancers induits par HPV représentent 640 000 cas en 2012 dans le monde et sont localisés au niveau anogénital et au niveau des voies aérodigestives supérieures.La transformation des cellules est induite en particulier par la surexpression de deux oncoprotéines virales : E6 et E7, qui sont nécessaires à l'initiation, la promotion et la progression du phénotype cancéreux. Leur extinction provoque d'ailleurs la mort des cellules cancéreuses. E6 et E7 favorisent par exemple la dégradation de p53 et pRb, induisant ainsi une prolifération non contrôlée et accrue des cellules infectées. Mais les deux oncoprotéines virales interagissent aussi avec plus de 150 partenaires protéiques et dérégulent l'homéostasie cellulaire. Fait intéressant, E6 et E7 modulent l'expression de nombreuses protéines impliquées dans l'établissement des marques épigénétiques, impliquées dans la régulation de l'expression des gènes. D'ailleurs, la surexpression des oncoprotéines virales peut être liée à la méthylation de l'ADN d'une partie du génome viral.Puisque E6 et E7 détournent la machinerie épigénétique de la cellule, l'objectif du travail de thèse a été d'étudier les mécanismes moléculaires régulant l'expression des oncoprotéines lors du traitement des cellules de cancers du col par un agent déméthylant de l'ADN, le 5-aza-2'-déoxycytidine (5azadC).Dans des cellules issues de cancers du col de l'utérus, nous avons observé qu'un traitement déméthylant induisait une répression de la protéine E6 et une déstabilisation de ses transcrits, suggérant l'implication d'un miARN. Parmi les miARN ciblant les transcrits viraux, le miR-375 était le plus susceptible d'être impliqué dans la déstabilisation des transcrits car (i) la méthylation de son promoteur augmente avec la gravité des lésions du col de l'utérus, (ii) il cible les transcrits viraux au niveau de cinq régions différentes, et (iii) son expression est augmentée lors du traitement de cellules dérivées du cancer du col de l'utérus avec le 5azadC. Il s'est avéré que le miR-375 était effectivement impliqué dans la répression partielle des transcrits viraux lors du traitement. Les résultats de cette étude suggèrent par ailleurs qu'un autre mécanisme moléculaire pourrait être impliqué dans cette répression. C'est pourquoi, dans un deuxième temps, nous avons étudié l'implication possible d'un facteur de transcription, TBX2, dans la répression des transcrits viraux. Bien que le taux transcriptionnel de TBX2 soit augmenté lors du traitement des cellules avec des fortes concentrations de 5azadC, nos résultats suggèrent que la protéine n'est pas exprimée dans les cellules, même après traitement, et que TBX2 ne régule pas l'activité du promoteur viral intégré au génome cellulaire.Le traitement des cellules par l'agent déméthylant entraîne aussi une perte de viabilité en particulier des cellules Ca Ski. En effet, le 5azadC induit un blocage du cycle en G2/M dans ces cellules, une augmentation du pourcentage de cellules en Sub-G1 et un clivage de la PARP. Si le 5azadC est déjà utilisé en clinique pour le traitement d'autres cancers, nos données apportent un éclairage nouveau sur les mécanismes moléculaires du 5azadC dans les cancers induits par HPV, qui pourraient ainsi être traités par cette molécule.

Human papillomaviruses (HPV) are small, non-enveloped double-stranded DNA viruses and infect cutaneous and mucosal epithelia. Highly widespread in the human population, infections are mostly asymptomatic, while a minority causes cutaneous and genital warts, and carcinomas. HPV-induced cancers represent 640 000 cases in 2012 worldwide and are localized at the anogenital and head and neck sites.Cell transformation is induced by the overexpression of two viral oncoproteins E6 and E7, which are necessary for the initiation, promotion and progression of the cancerous phenotype. Indeed, their extinction causes cancer cell death. E6 and E7, for example, promote the degradation of p53 and pRb, thus inducing uncontrolled and increased proliferation of infected cells. But the two viral oncoproteins also interact with more than 150 protein partners and deregulate cell homeostasis. Interestingly, E6 and E7 modulate the expression of many proteins involved in the establishment of epigenetic marks, regulating gene expression. Furthermore, the overexpression of viral oncoproteins may be related to viral genome DNA methylation.Since E6 and E7 hijack epigenetic mechanisms, the aim of the thesis was to study the molecular mechanisms regulating the oncoprotein expression during the treatment of cervical cancer cells by a DNA demethylating agent, the 5-aza-2'-deoxycytidine (5azadC).In cervical cancer cells, we observed that a demethylating treatment induced E6 protein repression and destabilization of its transcripts, suggesting the involvement of a miRNA. Among miRNAs targeting viral transcripts, miR-375 was most likely to be involved this destabilization because (i) its promoter methylation increases with the severity of cervical lesions, (ii) it targets viral transcripts at five different regions, and (iii) its expression is increased in cervical cancer cells treated with 5azadC. In our experiences, miR-375 was indeed involved in the partial repression of viral transcripts during treatment. The results of this study further suggest that another molecular mechanism might be implicated in this repression. This is why, in a second step, we studied the possible involvement of a transcription factor, TBX2, in the viral transcript repression. Although the transcriptional rate of TBX2 is increased in cells treated with high concentrations of 5azadC, our results suggest that the protein is not expressed in cells, even after treatment, and that TBX2 does not regulate the viral promoter activity integrated into the cellular genome.Cell treatment with demethylating agent also leads to loss of viability, in particular in Ca Ski cells. Indeed, 5azadC induces a G2/M cycle arrest in these cells, an increase of Sub-G1 cells percentage and a PARP cleavage. While 5azadC is already used in clinical practice for the treatment of other cancers, our data shed new light on the molecular mechanisms of 5azadC in cancers induced by HPV, which could be treated by this molecule or analogues.