Caractérisation de nouveaux régulateurs de la sénescence induite par un stress oncogénique dans les cellules épithéliales humaines

Characterization of new oncogene-induced senescence regulators in human epithelial cells

• Auteur / Autrice : Clotilde Wiel
• Direction : David Bernard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 26/09/2014
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon - Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Caroline Moyret-Lalle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carl Mann
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Corinne Abbadie, Gerardo Ferbeyre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules épithéliales

Lysyl-oxydase

Vieillissement

Cancer

Mots clés libres

Sénescence

Cancer

Lysysl oxydase

ITPR2

MCU

Calcium

Senescence

Cancer

Lysysl oxydase

ITPR2

MCU

Calcium

Résumé

La sénescence est un arrêt stable de prolifération mis en place en réponse à différents stress cellulaires, comme le raccourcissement des télomères (sénescence réplicative) ou le stress oncogénique (sénescence induite par un oncogène, OIS) et constitue un processus s'opposant à la prolifération des cellules tumorales. La plupart des études menées dans des fibroblastes ont permis d'identifier p53 et pRb comme acteurs majeurs de la sénescence. Toutefois, l'étude de l'OIS dans les mélanocytes ou les cellules épithéliales a révélé de nouveaux mécanismes, n'impliquant pas obligatoirement ces deux voies canoniques. L'objectif de ma thèse est de caractériser de nouveaux régulateurs de l'OIS dans les cellules épithéliales. Pour cela deux approches différentes ont été utilisées. Dans une première partie, je me suis intéressée aux effets de l'activité portée par les lysyl oxydases (LOX), famille d'enzyme connue pour favoriser le processus métastatique, sur l'échappement à l'OIS. L'inhibition de LOX et LOXL2 stabilise l'OIS dans les cellules épithéliales mammaires humaines et dans un modèle murin d'adénocarcinomes du pancréas. Ce travail a permis de montrer que l'activité Lox est impliquée dans l'initiation tumorale. Dans un deuxième temps, en utilisant un criblage perte de fonction nous avons isolé plusieurs gènes dont l'inhibition stable d'expression permet un échappement à l'OIS dans les cellules épithéliales mammaire humaines. Parmi eux, j'ai caractérisé l'implication de deux canaux calciques, ITPR2 et MCU, dans l'échappement à la sénescence. ITPR2, qui permet la sortie de calcium du réticulum endoplasmique, et MCU, qui permet l'entrée de calcium dans la matrice de la mitochondrie, s'avèrent être deux acteurs nécessaires à la signalisation calcique lors de l'OIS. De manière importante, les mouvements calciques sont associés à une chute du potentiel de membrane mitochondrial, et à la génération d'espèces réactives de l'oxygène. Ce travail montre que les mouvements calciques semblent également être impliqués dans le processus de sénescence réplicative

Senescence is a stable proliferation arrest triggered by several cellular stresses such as telomeres shortening (replicative senescence) or oncogenic activation (oncogene-induced senescence, OIS). Senescence counteracts proliferation of malignant cells, and as such, constitutes a failsafe program. Senescence was first evidenced in fibroblasts, and most of the following studies were conducted in human or murine fibroblasts, allowing the identification of p53 and pRb pathways as strong regulators of senescence. However the few studies investigating senescence pathways involved in other cell types, such as melanocytes or epithelial cells unveiled new p53/pRB- independent mechanisms. The aim of my thesis was then to characterize new senescence regulators in human epithelial cells. We were first interested in characterizing lysyl oxidase activity (Lox) on OIS escape. LOX enzymes are mainly known to favor metastatic processes. Lox activity inhibition stabilized OIS in vitro, but also senescence in a transgenic murine model of pancreatic ductal adenocarcinoma. This work demonstrated that Lox activity is involved in tumoral initiation by promoting senescence escape. Using a loss-of-function screen, we identified several genes whose down-regulation allowed OIS escape of human mammary epithelial cells. Among them I have characterized ITPR2 and MCU, two calcium-related channels. Loss of ITPR2, known to mediate endoplasmic reticulum (ER) calcium release, as well as loss of MCU, necessary for mitochondrial calcium uptake, enable escape from OIS. During OIS, ITPR2 triggers calcium release from the ER, followed by mitochondrial calcium accumulation through MCU channels. Mitochondrial calcium accumulation leads to a subsequent decrease in mitochondrial membrane potential, reactive oxygen species accumulation and senescence. This ER-mitochondria calcium transport is not restricted to OIS, but is also involved in replicative senescence. Our results show a functional role of calcium release by the ITPR2 channel and its subsequent accumulation in the mitochondria