Rôle de la phosphatase PRL-3/PTP4A3 dans le processus métastatique du mélanome uvéal

Role of the PRL-3/PTP4A3 phosphatase in the metastatic process of uveal melanoma

• Auteur / Autrice : Malika Foy
• Direction : Simon Saule
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 19/09/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Signalisation, radiobiologie et cancer (Orsay, Essonne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Oliver Nüsse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Simon Saule, Oliver Nüsse, Frédéric Mouriaux, Gilles Freiss, Nathalie Planque
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Mouriaux, René-Marc Mège

Mots clés

Mots clés contrôlés

Intégrines

Métastases

Tyrosine phosphatase

Oeil

Mots clés libres

Mélanome oculaire

Ptp4a3/prl-3

Métastases

Adhérence et migration cellulaire

Intégrines

Ocular melanoma

Ptp4a3/prl-3

Metastasis

Adhesion and migration

Integrins

Résumé

Le mélanome uvéal (MU) est une tumeur maligne intraoculaire rare qui touche environ 500 français par an. Malgré un traitement efficace de la tumeur primaire, la moitié des patients développent des métastases principalement hépatiques dans les années qui suivent le diagnostic. En dépit des nombreux efforts réalisés, les thérapies systémiques adjuvantes restent peu efficaces sur le MU métastatique. L’identification de gènes pronostiques et/ou causals du développement métastatique pourrait ainsi permettre des avancées considérables dans la compréhension de cette pathologie et le développement de nouvelles thérapies. Notre laboratoire a identifié la surexpression du gène codant la protéine tyrosine phosphatase PRL-3/PTP4A3 comme hautement prédictive du risque métastatique et du devenir des patients atteints de MU. Sa surexpression est également décrite dans de nombreux autres types de cancers humains métastatiques. La surexpression de PRL-3 dans des cellules de MU augmente significativement la migration cellulaire in vitro et l’invasion in vivo de manière dépendant de son activité catalytique, ce qui suggère un rôle direct de PRL-3 dans le processus métastatique du MU. De plus, nous avons montré qu’empêcher l’ancrage membranaire de PRL-3 en utilisant un inhibiteur de farnésylation (FTI-277) abolit la migration induite par PRL-3 dans les cellules de MU, ce qui révèle l’importance de son ancrage membranaire pour la migration cellulaire. Le but de ma thèse a été d’identifier et de caractériser des substrats cellulaires, et plus particulièrement membranaires, de PRL-3 qui seraient impliqués dans le processus métastatique du MU. Mes résultats montrent que la surexpression de PRL-3 dans des cellules de MU, empêchent l’adhérence des cellules au collagène I et la maturation de structures d’adhérence (FAs) en anneaux impliquant l’intégrine β1 (Itg β1), de manière dépendante de son activité catalytique et de son ancrage membranaire. Nous avons également montré que PRL-3 interagit avec l’Itg β1 et la déphosphoryle sur son motif de phosphorylation intracytoplasmique riche en S/T (T788 et T789), dont l’état de phosphorylation est connu pour réguler l’adhérence cellulaire. Ainsi, mes travaux de recherche ont permis d’identifier PRL-3 comme régulateur des structures d’adhérence à la matrice extracellulaire (MEC) au travers de la régulation de l’Itg β1 et potentiellement de la kinase FAK. De plus, dans les FAs nous avons observé que PRL-3 régule spécifiquement l’agrégation de l’Itg β1 mais pas celle de l’Itg β3, ainsi nous émettons l’hypothèse que cette régulation par PRL-3 serait différentielle entre les intégrines et dépendante de la MEC. Dans le MU, la migration accrue des cellules par PRL-3 peut également être expliquée par une accumulation de la métalloprotéase MT1-MMP/MMP14 à la surface des cellules. Cette protéine transmembranaire est responsable de la dégradation de différents substrats de la MEC et peut-être trouvée dans les FAs. Un travail auquel j’ai contribué, a montré que PRL-3 favoriserait l’accumulation de MMP14 à la membrane plasmique par l’accélération de son trafic vésiculaire. Enfin durant la dernière année de ma thèse, nous avons entrepris de tester les effets de la pentamidine, un antiparasitaire aux propriétés anti-cancéreuses, sur l’inhibition de l’activité de PRL-3. In vivo, la pentamidine induirait une inhibition moyenne de la croissance tumorale dans un modèle de xénogreffes murins de MU et de métastases. Les essais in vitro sont encore en cours.

Uveal Melanoma (UM) is a rare tumor that affects around 500 French people each year. Despite a successful treatment of the primary tumor, 50% of patients develop metastasis primarily to the liver in the years following diagnosis. Currently, systemic adjuvant therapy has been unsuccessful for effective treatment. As such, identifying genes involved in both prognosis and metastasis is important for a better understanding of this disease and in turn for designing better treatment strategies. Our group previously identified that overexpression of the gene encoding PRL-3/PTP4A3, a protein tyrosine phosphatase, is highly correlated with metastatic tumor progression and predicts poor prognosis in patients with UM. It is also known that PRL3 is implicated in the metastatic process of various cancers. Overexpression of PRL-3, but not the inactive mutant of PRL3 (C104S), in an ocular melanoma cell line significantly increased cell migration in vitro and invasion in vivo, suggesting a direct role of PRL3 in the metastatic process in UM. We also showed that FTI-277, a farnesyltransferase inhibitor that prevents PRL-3 anchorage to the plasma membrane, abolishes PRL-3-induced UM cell migration on collagen I, suggesting that PRL-3 anchorage is important for cell migration. The aim of my thesis was to identify intracellular, and in particular, membrane substrates that could play a role in UM metastasis. My results show that PRL3 overexpression in UM cells prevents both the spreading of cells to the extracellular matrix (ECM), and the formation of large focal adhesions structures (FA) involving integrin β1 (Itg b1).These biological effects are PRL-3-activity and anchorage dependent. We show that PRL-3 interacts with and dephosphorylates Itg b1 on cytoplasmic threonine 788 and 789, residues that are known to be involved in cell adhesion. Our results identify PRL-3 as a new regulator of cell adhesion structures to the ECM via the regulation of Itg b1 and most likely the focal adhesion kinase (FAK). In FA, we observed that PRL-3 specifically regulates the aggregation of Itg b1 but does not affect integrin β3, so we suppose that this regulation could be specific to certain integrins. In UM cells, the PRL-3-induced cell migration could also be explained by membrane accumulation of the metalloprotease MT1-MMP/MMP14 in the presence of PRL3. This transmembrane proteinase is responsible for ECM degradation and can be found in FA. Moreover, we demonstrated that the vesicular trafficking of MT1-MMP is accelerated in the presence of active PRL-3 but not in presence of the inactive mutant of PRL-3 (C104S). During the last year of my thesis, another aspect of my PhD project was to study the biological effect of pentamidine, an antiparasitic which is known to inhibit the phosphatase activity of PRLs in vitro. In vivo, we show that pentamidine treatment induces a decrease of tumor growth in a UM patient-derived xerograph model. Overall, the results of my thesis suggest that PRL-3 plays an important role in UM metastasis.