Rôle de la tyrosine kinase Syk, un candidat suppresseur de tumeur, dans l'adhérence intercellulaire et l’intégrité épithéliale de la glande mammaire.

Role of the Syk tyrosine kinase, a candidate tumor suppressor, in the intercellular adhesion and epithelial integrity of the mammary gland.

• Auteur / Autrice : Toufic Kassouf
• Direction : Peter Coopman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 13/12/2016
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Cancérologie (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Dufour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Peter Coopman, Pierre Savagner
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marcel Deckert, Isabelle Vilgrain

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gènes suppresseurs de tumeur

Facteurs de transcription

Phosphorylation

Cadhérines

Cellules épithéliales

Tyrosine kinases

Cancer du sein

Mots clés libres

Cancer du sein

Suppresseur de tumeur

Adhérence intercellulaire

Intégrité épithéliale

Signalisation kinase

Invasion tumorale

Breast cancer

Tumor suppressor

Intercellular adhesion

Epithelial integrity

Kinase signalling

Tumor invasion

Résumé

La spleen tyrosine kinase (Syk) est une protéine kinase cytoplasmique qui intervient dans la signalisation immunitaire. Notre équipe a montré pour la première fois que Syk est exprimée aussi dans les cellules épithéliales mammaires et que son expression est perdue au cours de l’acquisition d’un phénotype invasif/métastatique. Syk agit comme un suppresseur de tumeurs et de métastases dans des modèles de xénogreffes de cancer du sein. Ces observations ont été étayées par des études cliniques qui montrent que la perte d’expression de Syk correspond à un risque accru de développement de métastases (facteur de mauvais pronostic) dans le cancer du sein et d’autres carcinomes. Par une approche de phospho-protéomique quantitative (SILAC), nous avons pu identifier de nouveaux substrats potentiels de Syk dans les cellules de cancer du sein. De façon intéressante, ressortent de nombreuses protéines impliquées dans l'adhésion intercellulaire (E-cadhérine/caténines) et la polarisation épithéliale (eg ZO3, occludine, claudine-3). Ces protéines, qui se localisent aux jonctions d'adhésion et d'occlusion, sont connues comme composants plate-formes de signalisation et exercent souvent une fonction de suppresseur de tumeur.Dans ce travail de thèse je me suis focalisé principalement sur :(i) le rôle de l’activité kinase de Syk dans la régulation du complexe E-cadhérine/caténines et(ii) les conséquences de l’invalidation conditionnelle de Syk dans la glande mammaire murine (développement mammaire et tumorigenèse).Par une approche de phosphorylation in vitro, nous avons montré que la E-cadhérine et différentes caténines sont des substrats directs de Syk. Les résidus tyrosines phosphorylés dans ces protéines ont été identifiés par spectrométrie de masse et les anticorps phospho-spécifiques correspondants ont été générés. En immunofluorescence, Syk endogène colocalise avec la E-Cadhérine au niveau des jonctions adhérentes et la surexpression de Syk stimule la phosphorylation de la E cadhérine et différentes caténines au niveau des jonctions intercellulaires. Des expériences d’immunoprécipitation montrent que les protéines E-cadhérine et caténines phosphorylées restent associées dans un complexe au niveau des jonctions adhérentes. L’extinction de Syk par shRNA dans une lignée de cancer de sein inhibe partiellement la ré-agrégation intercellulaire (2D/3D) et augmente l’invasion et la migration cellulaires et la croissance en 3D dans le Matrigel. Inversement, la surexpression de Syk inhibe la migration et l’invasion et favorise l'adhérence intercellulaire. Syk semble par la phosphorylation du complexe E-cadhérine/caténines consolider leurs interactions renforçant ainsi les jonctions intercellulaires et l’intégrité de l’épithélium, ce qui pourrait révéler un mécanisme majeur responsable de son activité anti-invasive. Leurs mécanismes moléculaires ont été explorés.Ces modèles cellulaires in vitro ont ensuite été étendus vers un modèle intégré murin. L'invalidation homozygote du gène SYK étant létale, nous avons développé un modèle d’invalidation conditionnelle de Syk dans la glande mammaire (Syk-flox:WAP-Cre). Ce modèle nous a permis tout d’abord d’étudier le rôle de Syk dans le développement et la physiologie de la glande mammaire au cours de la lactation et de l’involution, les glandes Syk-négatives montrant des défauts de développement. Il permet à plus long terme également d’évaluer l'implication de Syk dans la formation et la progression du cancer du sein chez des souris cKO Syk, après croisement ou non avec des souris transgéniques exprimant l’oncogène MMTV-Neu/Her2.Déterminer si Syk est un bona fide suppresseur de tumeurs est crucial car un inhibiteur de Syk est en cours d’étude clinique pour le traitement de l’arthrite rhumatoïde. L’identification des voies de signalisation gouvernées par Syk pourrait ultérieurement déboucher sur le développement de nouvelles thérapies ciblant ces protéines et bloquant l'évolution cancéreuse.

The spleen tyrosine kinase (Syk) is a cytoplasmic protein kinase involved in immune-response signaling. Our team showed for the first time that Syk is also expressed in mammary epithelial cells and that its expression is lost during acquisition of an invasive/metastatic phenotype. Syk acts as a tumor and metastasis suppressor in breast cancer xenograft models. Clinical studies corroborated that loss of Syk expression is correlated with a decreased survival and an increased risk of metastasis development (poor prognosis) in breast cancer and other carcinomas. Using a quantitative phospho-proteomic SILAC approach in breast cancer cells, our group identified new potential Syk substrates. Interestingly, many proteins are involved in intercellular adhesion (E-cadherin/catenin) and epithelial polarization (eg ZO3, occludin, claudin-3). These proteins are localized at the adherens and tight junctions and are known as signaling platforms and components often presenting a tumor suppressor function.In this thesis I mainly focused on:(i) the role of the Syk kinase activity in the regulation of the E-cadherin/catenin complex and(ii) the consequences of the conditional Syk knockout in the mouse mammary gland on breast development and tumorigenesis.Using in vitro kinase assays, we demonstrated that E-cadherin (E-Cdh) and different catenins are direct Syk substrates. The phosphorylated tyrosine residues were identified by mass spectrometry and corresponding phospho-specific antibodies were generated. By immunofluorescence, we observed that endogenous Syk and E-Cdh colocalize at adherens junctions (AJ) and that Syk overexpression stimulates Syk-dependent phosphorylation of E-cadherin and different catenins at AJ. Immunoprecipitation experiments indicate phosphorylated E-cadherin and catenin proteins are associated in a complex. Using functional tests, Syk knockdown by shRNA in breast cancer cells partially inhibited intercellular re-aggregation (2D/3D) and increased cell invasion, migration and 3D-growth in Matrigel. Conversely, Syk overexpression inhibited migration and invasion and promoted intercellular adhesion. Thus, Syk seems to strengthen the intercellular junctions and the integrity of the epithelium via the phosphorylation of the E-cadherin/catenin complex of which its molecular mechanisms were explored. This could be a major mechanism responsible for its anti-invasive activity.These in vitro observations were subsequently extended to an integrated mouse model. As the homozygous SYK gene knockout is lethal; we developed a conditional Syk deletion model in the murine mammary gland (Syk-flox:WAP-Cre).This model allowed us to study the role of Syk in the development and physiology of the mammary gland during lactation and involution, the Syk-negative glands showing developmental defects. On a long-term basis, it also allows to assess the involvement of Syk in the formation and progression of breast cancer in aging cKO Syk mice, bred or not with transgenic mice expressing the MMTV-Neu / Her2 oncogene.Whether Syk is a bona fide tumor suppressor is a crucial issue as Syk inhibitors are being evaluated in clinical studies for the treatment of rheumatoid arthritis. Identification of the signaling pathways governed by Syk could lead to the development of new therapies targeting these proteins and blocking tumor development and progression.