Les microARNs régulateurs de l’expression génique du Glypican-3 dans le Carcinome Hépatocellulaire

MicroRNAs regulators of Glypican-3 gene expression in hepatocellular carcinoma

• Auteur / Autrice : Marion Maurel
• Direction : Christophe Grosset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences, Technologie, Santé. Génétique
• Date : Soutenance le 21/11/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Jury : Président / Présidente : Corinne Clavé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Cavaillé, Fabien Darfeuille
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Mari, Eric Ogier-Denis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transcription génétique

MicroARN

Carcinome hépatocellulaire

Mots clés libres

Régulation post-transcriptionnelle

MicroARN

GPC3

IRE1α

RIDD

CHC

Crible fonctionnel

Post-transcriptional regulation

MicroRNA

GPC3

IRE1α

RIDD

HCC

Functional screen

Résumé

Le Glypican-3 (GPC3) est surexprimé dans 72% des carcinomes hépatocellulaire (CHC). C’est un co-récepteur membranaire du récepteur WNT, qui appartient à la famille des protéoglycanes à sulfates d'héparane. L'objectif général de ma thèse vise à étudier les mécanismes de régulation post-transcriptionnelle de l’expression du GPC3 dans le CHC. Pour cela, j’ai développé un test fonctionnel qui m’a permis de cribler une bibliothèque de 876 microARNs humains. Ceci a conduit à l’identification de 5 microARNs régulateurs de l’expression de l’ARNm codant pour le GPC3 via sa région 3’ non traduite (NT). Mon travail de thèse porte plus particulièrement sur le miR-1271 et le miR-1291 car ils sont dérégulés dans le CHC et sont respectivement inhibiteur et inducteur de l’expression du GPC3. Dans un premier projet, j’ai démontré que le miR-1271 cible directement la région 3’NT du GPC3 et diminue la stabilité de son ARNm. Ce microARN est sous-exprimé dans le CHC et son expression corrèle négativement avec celle de l'ARNm du GPC3 dans les CHC associés à une infection par le virus de l’hépatite B. Dans un deuxième projet, j’ai démontré que le miR-1291 régule positivement l’expression du GPC3 en inhibant un facteur intermédiaire. Une analyse in silico a permis d’identifier IRE1α comme candidat. IRE1α est une protéine transmembranaire du réticulum endoplasmique (RE) qui participe à « l’Unfolded Protein Response », une réponse adaptative activée lors de l’accumulation de protéines mal conformées dans le RE. J’ai démontré qu’IRE1α clive l’ARNm codant pour le GPC3 grâce à son activité endoribonucléase. D’autre part, le miR-1291 cible directement l’ARNm codant pour IRE1α dans sa région 5’NT ce qui inhibe son expression et induit une surexpression du GPC3. Le miR-1291 est surexprimé dans le CHC et son expression corrèle positivement avec celle de l’ARNm du GPC3. En conclusion, mon travail de thèse m’a permis de mettre en évidence et de caractériser deux nouveaux microARNs (miR-1271 et miR-1291) contrôlant l’expression du GPC3 par des mécanismes directs ou indirects. La pertinence physiopathologique de ces régulations dans le CHC est en accord avec les niveaux d’expression respectifs de ces microARNs, qui pourraient contribuer à la surexpression du GPC3 dans ces tumeurs.

Glypican-3 (GPC3) is overexpressed in 72% of hepatocellular carcinoma (HCC). It is a co-receptor for WNT receptor and belongs to the heparan sulfate proteoglycans family. The general objective of my PhD thesis was to study the mechanisms by which GPC3 is post-transcriptionnally regulated in HCC. To this end, I developed a functional test that allowed me to screen a library of 876 human microRNAs. This led me to identify 5 microRNAs that regulate the expression of GPC3 mRNA through its 3’Untranslated Region (UTR). The work presented in this thesis particulary focuses on miR-1271 and miR-1291 as both microRNAs present a deregulated expression in HCC and are respectively inhibitor and activator of GPC3 mRNA expression. In a first project, I demonstrated that miR-1271 directly binds to GPC3 mRNA 3’UTR and affects its stability. This microRNA is underexpressed in HCC and its expression negatively correlates with that of GPC3 mRNA in a subgroup of HCC corresponding to those associated with hepatitis B virus infection. In a second project, I demonstrated that miR-1291 postively regulates the expression of GPC3 mRNA by targeting an intermediate factor. An in silico analysis led to the identification of the Inositol Requiring Enzyme 1 alpha (IRE1α) as a potential candidate. IRE1α is an endoplasmic reticulum (ER) resident type I transmembrane protein and contributes to the signaling of the Unfolded Protein Response (UPR). The UPR is an adaptive response activated upon accumulation of improperly folded proteins in the ER. I showed that IRE1α cleaves GPC3 mRNA through its endoribonuclease activity. Moreover I demonstrated that miR-1291 directly targets IRE1α mRNA through its 5’UTR, thereby decreasing its expression and contributing to GPC3 mRNA overexpression. MiR-1291 is overexpressed in HCC and its expression positively correlates with that of GPC3 mRNA. In summary, the work carried out during my PhD allowed the identification and the characterization of two new microRNAs (miR-1271 and miR-1291) that control the expression of GPC3 mRNA through direct or indirect mechanisms. The pathophysiological relevance of these regulatory mechanisms is in agreement with the respective expression levels of these microRNAs in HCC, which could therefore contribute to the overexpression of GPC3 in those tumors.