Rôle de la NADPH oxydase 4 dans la régulation redox du symporteur sodium (Na+)/ iodure (I-) dans le câncer papillaire de la thyroïde

Role of NADPH Oxidase 4 in the Redox Regulation of the Sodium (Na+)/ iodide (I-) Symporter in Papillary Thyroid Cancer

• Auteur / Autrice : Juliana Cazarin de Menezes
• Direction : Corinne Dupuy, Denise Pires De Carvalho
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 20/03/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec Universidade federal do Rio de Janeiro
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Intégrité du génome et cancers (Villejuif, Val-de-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Isis Hara Trevenzoli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Corinne Dupuy, Denise Pires De Carvalho, Isis Hara Trevenzoli, Françoise Miot, Filippo Rosselli, Wagner Barbosa Dias
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Miot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteur de croissance transformant bêta

Carcinome papillaire

NADPH oxidase

Radiorésistance

Protéines proto-oncogènes B-raf

Glande thyroïde -- Cancer

Mots clés libres

Cancer de la thyroïde

Nis

NADPH Oxidase 4

Thyroid Cancer

Nis

NADPH Oxidase 4

Résumé

Le symporteur Na+/I- (NIS) médie le captage de l'iode dans la glande thyroïde et cette propriété est exploitée depuis de nombreuses années en thérapeutique pour traiter les cancers différenciés de la thyroïde à l’iode radioactif 131 (Radiothérapie métabolique ou RAI). Cependant, 5 à 10% des patients deviennent réfractaires à la RAI, ce qui indique un mauvais pronostic. La réduction de l'expression NIS et son internalisation sont caractéristiques de ce processus. La mutation activatrice BRAFV600E est la plus fréquemment identifiée au sein des cancers différenciés de la thyroïde de type papillaires (CPT), qui est le type le plus répandu. Dans les thyrocytes de souris, BRAF muté induit la sécrétion de TGF qui active ensuite la voie Smad ce qui entraîne la répression du NIS. La NADPH oxydase 4 (NOX4), enzyme génératrice d’espèces réactives de l'oxygène (ROS), est un médiateur clé de la signalisation du TGFß dans de nombreux types cellulaires et sa surexpression a été détectée dans le cancer de la thyroïde. L'objectif de ce travail est d'évaluer si NOX4 est un médiateur de la répression NIS induite par BRAFV600E dans des lignées cellulaires thyroïdiennes. En utilisant une lignée cellulaire de thyroïde normal de rat (PC-BRAF), nous avons démontré que le TGF-β ou l'expression BRAFV600E promeut la diminution de l'ARNm NIS ainsi que celle du captage de l'iodure en revanche ils augmentent l’expression de l'ARNm NOX4. Le silençage de Nox4 par siRNA ou un traitement des cellules par SIS3, un inhibiteur de pSmad3, inhibe la répression du NIS médiée par BRAFV600E, indiquant l'implication de la voie Smad3 et de Nox4 dans cette répression. Dans la lignée tumorale BCPAP derivée d’un CPT humain et porteuse de la mutation BRAFV600E, nous avons également observé une augmentation de l'expression de l'ARNm NIS lorsque BRAFV600E ou NOX4 sont inhibés. Dans les cellules BCPAP, un traitement par H2O2 augmente l'expression de la protéine ADN méthyltransférase 1 (DNMT1) dans la fraction cellulaire enrichie en protéines liées à la chromatine. Un traitement par des antioxydants ou le silençage de NOX4 réduise ce recrutement. Le TGF augmente le niveaux de protéines DNMT1 dans la fraction cellulaire enrichie en chromatine, lequel qui est renversé par un traitement par un inhibiteur de NADPH oxydase : le Diphenyleneiodonium (DPI). La méthylation de l'ADN induite par le TGF et l'hypoacétylation de l'histone H3K9/K14, qui sont des marques de répression de la transcription, sont détectées au niveau du promoteur NIS. L’ensemble de ces données suggère que Nox4 est un acteur clé de la signalisation TGF-BRAFV600 et joue un rôle répressif sur l'expression du NIS, probablement par des mécanismes épigénétiques. Cette étude apporte des données fonctionnelles pour le développement de nouveaux outils thérapeutiques.

The co-transporter Na+/ I- (NIS) mediates iodide uptake in thyroid gland which is a key step in hormonal biosynthesis. Iodide accumulation by thyrocytes is the basis of radioiodine therapy (RAI) which is the standard post-surgery therapeutic approach to efficiently eliminate remaining cancer lesions and metastasis of differentiated thyroid cancer (DTC). However, 5-10% of DTC patients become RAI-refractory which is indicative of poor prognosis. Reduced NIS expression and NIS internalization are in this process. BRAFV600E mutation is the most common genetic event in papillary thyroid cancers (PTCs), the most prevalent type of DTC. In rat thyrocytes, BRAFV600E induces secretion of TGFβ that activates Smad pathway resulting in NIS downregulation and overexpression of TGFβ is associated with NIS repression in patients. NADPH oxidase NOX4, a professional reactive oxygen species (ROS) generating enzyme, is a key mediator of TGFβ signaling in many cell types and has been previously demonstrated to be overexpressed thyroid cancers. To better understand the molecular mechanisms involved in PTC loss of iodine avidity, the aim of this work is to evaluate whether NOX4 is a key player of BRAFV600E-mediated NIS repression in thyroid cell lines. Using a normal rat thyroid cell line (PC-BRAF) we demonstrated that TGF-β administration or expression of BRAFV600E resulted in reduced NIS mRNA, reduced iodine uptake and increased NOX4 mRNA expression. NOX4 silencing or treatment with SIS3 an inhibitor of Smad pathway partially inhibited NIS repression indicating the implication of both Smad pathway and NOX4. To confirm this results we used a human thyroid cancer cell lines that harbors BRAFV600E mutation (BCPAP and 8505c) and observed an increase in NIS expression followed by BRAFV600E or NOX4 downregulation. Exogenous H2O2 induced DNA methyl-transferase 1 (DNMT1) enrichment in tight-chromatin protein fraction which was decreased by antioxidants or NOX4 silencing in BCPAP cells. TGF increased DNMT1 protein levels in chromatin-enriched cell fraction which was reversed by NADPH oxidase inhibitor, Diphenyleneiodonium (DPI). TGF-mediated DNA methylation and histone H3K9/K14 hypoacetylation were detected in NIS promoter, which is a repressive transcriptional mark. The data obtained suggest that NOX4 is a mediator of BRAFV600-TGF signaling and has a repressive role over NIS expression probably through epigenetic mechanisms. These results should lead to a better understanding of NIS expression regulation in thyroid cancer, bringing functional data for the development of new therapeutic tools.