Rôles des mécanismes épigénétiques dans la régulation de l’expression de gènes impliqués dans l’invasion de cellules tumorales.

Role of elastin peptides in epigenetic regulation of cell proliferation- and invasivity-related genes in human tumour cells

• Auteur / Autrice : Mathilde Poplineau
• Direction : Jean Dufer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacie - STS
• Date : Soutenance le 07/12/2012
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne ; 2000-2011)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Matrice Extra-cellulaire et Dynamique Cellulaire (MEDYC) (Reims, Marne ; 2...-....)
• Jury : Président / Présidente : Franck Antonicelli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Dufer, Michael Schnekenburger, Aurélie Trussardi-Regnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Henriet, Robert Dante

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules cancéreuses

Épigénétique

Mots clés libres

Epigénétique

Cinq-AzadC

Inhibiteurs d\'HDACs

MMTs

Invasion tumorale

Fibrosarcome humain

Epigenetics

Cinq-AzadC

HDACs inhibitors

MMTs

Tumor invasion

Human fibrosarcoma

Résumé

Les propriétés invasives des cellules cancéreuses sont liées à des modulations importantes de l’expression de gènes. Des protéases doivent être exprimées afin de permettre la dégradation de la matrice extracellulaire (MEC), l’activation protéolytique de protéines matricielles et la libération de facteurs de croissance, de cytokines, de récepteurs et de molécules d’adhérence. Parmi ces protéases, les métalloprotéinases matricielles (MMPs) jouent un rôle crucial dans la dégradation de la MEC et dans le remodelage tissulaire observéau cours de l’invasion tumorale. L’émergence de thérapeutiques anticancéreuses basées sur des stratégies épigénétiques nécessitent d’évaluer leurs effets sur les propriétés des cellules tumorales. Ce travail a pour objectif d’analyser les effets de modulateurs épigénétiques (un agent hypométhylant de l’ADN et des inhibiteurs d’histone désacétylases (inhibiteursd’HDACs ou HDIs)) sur l’expression des MMP-1, -2 et -9 dans la lignée cellulaire de fibrosarcome humain HT1080. Dans un premier temps, il apparaît que l’agenthypométhylant de l’ADN, la 5-aza-2’désoxycytidine (5-azadC), augmente l’expressiongénique et protéique des MMP-1, -2 et -9. Ces modifications de l’expression sont associées à (i) une déméthylation globale de l’ADN et (ii) des modifications de la supra-organisation chromatinienne correspondant globalement à une chromatine moins condensée. De plus, la5-azadC est capable d’accroître les propriétés invasives des cellules par l’intermédiaire,notamment, d’une augmentation de l’expression de la MMP-1 par un mécanisme transcriptionnel. Cette augmentation de la transcription implique le recrutement du facteurSp1 et un remodelage chromatinien au niveau du promoteur du gène de la MMP-1.Néanmoins, une déméthylation totale de ce promoteur n’est pas nécessaire à cette induction. De manière complémentaire, le traitement des cellules HT1080 par différents HDIs révèle le rôle potentiel d’HDACs dans la régulation de l’expression de la MMP-1. Un HDIà large spectre, la trichostatine A (TSA), est capable de moduler l’expression de la MMP-1 et la texture nucléaire, mais uniquement après déméthylation préalable de l’ADN par la 5-azadC. Par contre, l’HDI spécifique des HDACs de classe I, le MS-275, est capable d’induire, à lui seul, l’expression génique et protéique de la MMP-1. Cette expression génique requiert un remodelage de la chromatine et le recrutement de l’histone acétyltransférase p300 au niveau du promoteur du gène de la MMP-1. L’ensemble de ces résultats suggèrent que des mécanismes épigénétiques jouent un rôle crucial dans le contrôle de l’expression de laMMP-1 dans les cellules HT1080, influençant ainsi les propriétés invasives de ces cellules.

Invasive properties of cancer cells require critical changes in gene expression. Proteasesmust be expressed for the degradation of the extracellular matrix (ECM), the proteolyticactivation of matrix proteins and the release of bioactive molecules such as growth factors,cytokines, receptors and adhesion molecules. Among these proteases, the matrixmetalloproteinase (MMP) family members play a crucial role in the ECM breakdown andremodeling of tissues during tumor invasion. The introduction of epigenetic strategies in thetherapeutic arsenal against cancer led to the need to evaluate the effects of suchtherapeutic approaches on cell behavior. Here we focused our attention on the effects ofepigenetic modulators, a DNA hypomethylating agent and histone deacetylase inhibitors(HDAC inhibitors or HDI), on the expressions of MMP-1,-2, and -9 in the human HT1080fibrosarcoma cell line. First, we showed that the DNA hypomethylating drug 5-aza-2’deoxycytidine (5-azadC) increases MMP-1, -2, -9 expressions both at the mRNA andprotein levels. These changes in gene expression are associated with (i) a global DNAdemethylation and with (ii) modifications in chromatin supra-organization which globally correspond to a more decondensed chromatin. Moreover, 5-azadC is able to increase theinvasive properties capability of the HT1080 cells mainly via MMP-1 transcription-dependent expression. This enhancement of transcription occurs through (i) Sp1 recruitment, (ii)chromatin remodeling and (iii) in absence of full demethylation on the MMP-1 genepromoter. Using different HDIs reveals that HDACs could potentially play a role in MMP-1expression. The pan-HDI trichostatin A (TSA) act in synergy with 5-azadC and is able tomodulate MMP-1 expression and nuclear texture, but only after DNA demethylation. Incontrast, the HDAC class I inhibitor, MS-275, which display additive effect with 5-azadC, isable to induce, alone, MMP-1 gene expression through chromatin remodeling and p300recruitment to its promoter. These data suggest that epigenetic mechanisms play a crucialrole in MMP-1 expression control in HT1080 cells thus influencing the invasive potential ofthese cells.