Rôle et régulation biochimique de la Protéine HEF1 et de sa phosphorylation sur sérine dans les tumeurs colorectales

Role and Biochemical Regulation of HEF1 Protein and its Serine Phosphorylation in Colorectal Cancer

• Auteur / Autrice : Rama Ibrahim
• Direction : Antoinette Lemoine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Doctorat univ. paris 11
• Date : Soutenance le 15/10/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Cancérologie : Biologie, Médecine, Santé (2000-2015 ; Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Signalisation, Rho GTPases et progression tumorale (Villejuif)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Coumoul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Antoinette Lemoine, Xavier Coumoul, Hervé Enslen, Jacky Bonaventure, Joël Raingeaud
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hervé Enslen, Jacky Bonaventure

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéine Smad-8

Mouvement cellulaire

Cancer colorectal

Phosphorylation

Mots clés libres

HEF1

Cancer colorectal

Migration

Phosphorylation

FAK

BCAR3

HEF1

Colorectal cancer

Migration

Phosphorylation

FAK

BCAR3

Résumé

HEF1 (Human Enhancer of Filamentation 1) est une protéine d’ancrage multi-domaine de la famille CAS. Ces protéines sont impliquées dans des modifications du cytosquelette et sont des médiateurs de l’activation par les intégrines des cascades de signalisation au niveau des adhérences focales. Des données récentes ont mis en évidence une expression élevée de HEF1 associée à une capacité de migration et d’invasion cellulaire accrue dans plusieurs types de cancer. Ainsi, un rôle de la protéine dans la progression tumorale et le développement métastatique a été suggéré. HEF1 est une phosphoprotéine. Outre sa phosphorylation sur résidus tyrosine par les kinases FAK et Src bien décrite, elle est également phosphorylée sur des sérines: la sérine 296 et la sérine 369 identifiée par notre laboratoire comme étant un régulateur de la dégradation protéosomale de la protéine. A ce jour, peu d’informations sont disponibles sur le rôle de HEF1 dans la progression tumorale colorectale, ou sur l’implication de sa phosphorylation sur sérine dans ses fonctions biologiques.Mon travail de thèse a permis de montrer une régulation positive de l’expression de HEF1 dans des échantillons du cancer de côlon, associée à une augmentation de la migration cellulaire dans des lignées tumorale colorectales. L’induction de la migration de la lignée HCT116 lors de la surexpression de HEF1 est corrélée à une augmentation de la phosphorylation sur tyrosine de FAK de manière dépendante de la kinase Src. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressé à la phosphorylation sur sérine de HEF1, et avons montré que, comparativement à la protéine sauvage, la mutation sur la Sér-369 amplifie son effet pro-migratoire ainsi que la phosphorylation de FAK régulée par HEF1 consécutivement à une stabilisation de la protéine. Nous avons également caractérisé, pour la première fois, une mutation fonctionnelle de HEF1 sur l’Arg-367 qui mime l'effet de la mutation sur la Sér-369. Enfin, nous avons identifié des protéines adaptatrices de la famille BCAR3 comme partenaires de HEF1 et démontré que l’effet pro-migratoire de HEF1 est requiert son interaction avec BCAR3. En conclusion, ce travail nous a permis d’identifier une mutation de HEF1 (R367Q) qui stabilise la protéine, accroissant ainsi son effet pro-migratoire. Nous avons également associé la migration induite par HEF1 à son interaction avec BCAR3 et à une augmentation de la phosphorylation sur tyrosine de FAK.

Human Enhancer of Filamentation 1 (HEF1) is a member of the p130Cas family of docking proteins. HEF1 is present at focal adhesions and is involved in integrin-mediated cytoskeleton reorganization associated with cell migration. Elevated expression of HEF1 promotes invasion and metastasis in multiple cancer cell types. To date, little is known on the role of HEF1 in CRC tumor progression. HEF1 is phosphorylated on several Ser/Thr residues but the effects of these post-translational modifications on the functions of HEF1 are poorly understood. In this manuscript, we investigated the role of HEF1 in colorectal adeno-carcinoma migration capacities. First, we found that HEF1 expression was augmented in high stages CRC samples and then showed that overexpression of HEF1 in colo-carcinoma cell line HCT116 increases cell migration. Moreover, in these cells, HEF1 increases Src-mediated phosphorylation of FAK. We then showed that HEF1 mutation on Ser-369 enhances HEF1-induced migration and FAK phosphorylation as a result of protein stabilization. We also, for the first time characterized a functional mutation of HEF1 on Arg-367 which mimics the effect of Ser-369 to Ala mutation. Finally through mass spectrometry experiments, we identified BCAR3 as an essential interactor and mediator of HEF1-induced migration. We demonstrated that single amino acid mutations that prevent formation of the HEF1-BCAR3 complex impair HEF1-mediated migration. Therefore, amino-acid substitutions that prevent Ser-369 phosphorylation stabilize HEF1 which increases the migration of CRC cells and this requires the interaction of HEF1 with the NSP family adaptor protein BCAR3. Collectively, these data reveal the importance of HEF1 expression level in cancer cell motility and then support the utilization of HEF1 as a biomarker of tumor progression.