Rôle de la protéine multifonctionnelle E4F1 dans l’homéostasie des mélanocytes et le développement des mélanomes

Role of the multifunctional protein E4F1 in melanocyte homeostasis and melanoma development

• Auteur / Autrice : Mélanie Rousseau
• Direction : Laurent Le Cam, Matthieu Lacroix
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 16/12/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Cancérologie (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Emmanuel Stoebner
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Le Cam, Matthieu Lacroix, Pierre Emmanuel Stoebner, Nathalie Andrieu-Abadie, Sophie Tartare-Deckert, Pierre Close, Lionel Larue
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nathalie Andrieu-Abadie, Sophie Tartare-Deckert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mélanome

Mélanotropine

Protéines

Mots clés libres

E4f1

Mélanocyte

Mélanome

Pigmentation

Mitf

Traduction

E4f1

Melanocyte

Melanoma

Pigmentation

Mitf

Traduction

Résumé

La protéine multifonctionnelle E4F1 est un régulateur essentiel de l’homéostasie de la peau. Plus précisément, E4F1 participe au maintien des cellules souches épidermiques et régule la différenciation des kératinocytes. Toutefois, ses fonctions dans d’autres types cellulaires cutanés restent encore peu étudiées. Par conséquent, nous nous sommes intéressés au rôle d’E4F1 dans le lignage mélanocytaire. Les mélanocytes sont des cellules épidermiques, responsables de la mélanogenèse. Ce processus physiologique, contrôlé par le facteur MITF, permet la synthèse de mélanine, un pigment essentiel à la protection de la peau contre les dommages causées par les rayonnements ultraviolets.Afin d’identifier les fonctions d’E4F1 dans les mélanocytes, j'ai généré des modèles murins génétiquement modifiés permettant l’inactivation spécifique d’E4f1 dans ces cellules. J’ai ainsi mis en évidence que la perte d’E4f1 provoque de sévères défauts de pigmentation, sans pour autant impacter la survie des mélanocytes. J'ai également pu montrer que ces défauts sont associés à une diminution d'expression du facteur MITF et des enzymes de la synthèse de mélanine. Au niveau moléculaire, la déplétion d’E4f1 conduit à la diminution de l’expression de ses gènes cibles, incluant Elp3, codant la sous-unité catalytique du complexe Elongator. Ce complexe est impliqué dans la modification de certains ARNs de transfert et contribue à la fidélité de la traduction. Par conséquent, la perte d’E4f1 induit une réponse de stress aux protéines mal conformées dans le réticulum endoplasmique (RE) qui aboutit à la répression de l'expression de Mitf. Il est intéressant de noter que l'expression de MITF est fréquemment dérégulée dans le mélanome, un type de cancer dérivé des mélanocytes. Une faible expression de MITF a été associée à un profil tumoral agressif et à une résistance aux thérapies ciblées. Ainsi, j'ai cherché à caractériser les fonctions d’E4F1 dans le développement, la progression et la résistance aux thérapies des mélanomes. Mes données, obtenus à partir de modèles murins génétiquement modifiés de mélanome, suggèrent que l'inactivation d'E4f1 dans les cellules de mélanome retarde le développement tumoral.Mon travail de thèse a donc permis d'identifier un rôle majeur d’E4F1 dans le lignage mélanocytaire, à la fois dans l'homéostasie des mélanocytes et le développement du mélanome.

The multifunctional protein E4F1 is an essential regulator of skin homeostasis. More precisely, E4F1 is involved in the maintenance of epidermal stem cells and regulates keratinocyte differentiation. However, it seems that its functions extend beyond the epidermal cells but its roles in other skin cell types remain poorly investigated. Therefore, I studied the role of E4F1 in the melanocyte lineage. Melanocytes are epidermal cells, responsible for melanogenesis. This physiological process, controlled by the MITF transcription factor, allows the synthesis of melanin, a pigment essential to protect the skin against ultraviolet induced-DNA damages.To identify the functions of E4F1 in melanocytes, I generated genetically engineered mouse models allowing the specific inactivation of E4f1 in these cells. I demonstrated that the loss of E4f1 causes severe pigmentation defects, without affecting melanocytes survival. This phenotype was linked to a strong decrease in the expression of MITF and of melanin synthesis enzymes. At the molecular level, E4f1 depletion reduces the expression of its target genes, including Elp3, encoding the catalytic subunit of the Elongator complex. This complex is involved in the modification of a subset of transfer RNAs and contributes to the fidelity of translation. Therefore, E4f1 depletion induces an unfolded protein stress response (ER stress response), which results in the repression of Mitf.Interestingly, MITF expression has been shown to be deregulated in melanoma, a cancer type arising from melanocytes. A low expression of MITF has been associated with an aggressive tumor profile and resistance to targeted therapies. Thus, I characterized the E4F1 functions in melanoma development, progression, and resistance to therapies. My data, obtained from genetically engineered mouse models of melanoma, suggest that E4f1 inactivation in melanoma cells delays tumor development.Altogether, my PhD work has enabled the identification, for the first time, of a role of E4F1 in the melanocyte lineage, both in melanocyte homeostasis and in melanoma development.