Analyse des protéines arginine méthyltransférases 1 (PRMT1) et 4 (PRMT4) dans les cancers du sein triple-négatifs

Analysis of the Protein Arginine Methyltransferases 1 (PRMT1) and 4 (PRMT4) in Triple-Negative Breast Cancer

• Auteur / Autrice : Samyuktha Suresh
• Direction : Thierry Dubois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Recherche clinique, innovation technologique, santé publique
• Date : Soutenance le 20/09/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Recherche translationnelle de l'Institut Curie (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuelle Charafe-Jauffret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julie Pannequin, Jocelyn Côté, Céline Vallot, Renaud Legouis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julie Pannequin, Jocelyn Côté

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cytocinèse

Voie de signalisation Wnt

Protein-arginine N-methyltransferases

Maturation post-traductionnelle des protéines

Protéines -- Modifications posttraductionnelles

Thérapie moléculaire ciblée

Cancer du sein

Cancer -- Thérapeutique

Mots clés libres

Cancer du sein

Prmt

Thérapie ciblée

Modification post-Traductionnelle

Voie de signalisation Wnt

Cytokinèse

Breast cancer

Prmt

Targeted therapy

Post-Translational modification

Wnt signaling pathway

Cytokinesis

Résumé

L'identification de nouvelles stratégies de traitement pour les patientes atteintes d'un cancer du sein triple-négatifs (TNBC) reste une priorité en oncologie. Les protéines arginine méthyltransférases (PRMTs) sont surexprimées dans de nombreux cancers, et émergent actuellement comme des cibles thérapeutiques de grand intérêt. L'objectif de ma thèse était centré sur l’étude des PRMT1 et PRMT4 dans les cancers du sein TNBC. Nous avons constaté que ces deux PRMTs sont exprimées plus abondamment dans les cancers du sein que dans les tissus mammaires normaux, et que la déplétion de PRMT1 ou de PRMT4 freine la prolifération cellulaire et induit l'apoptose. Nous avons montré que PRMT1 régule les voies de signalisation Wnt et EGFR en se liant d’une part au promoteur de LRP5 et porcupine et d’autre part à celui de l’EGFR. L'inhibition de PRMT1 (avec des inhibiteurs contre les PRMTs de type I) réduit la taille des colonies (dans un test de formation de colonie) et l'activité de la voie Wnt in vitro, et la croissance tumorale chez la souris. Nous avons observé une interaction synergique entre ces inhibiteurs des PRMTs et certaines chimiothérapies (mais pas avec d’autres) utilisées en clinique pour le traitement des patientes avec un cancer TNBC, ainsi qu’avec un inhibiteur anti-EGFR, mettant en avant le potentiel thérapeutique de ces combinaisons. En revanche, l'inhibition de PRMT4 n'a aucun effet sur la prolifération d’une lignée TNBC, suggérant que PRMT4 pourrait réguler la viabilité cellulaire indépendamment de son activité enzymatique mais au travers de son interaction avec certains de ses partenaires. Nous avons alors entrepris de caractériser l'interactome de PRMT4 dans des lignées cellulaires TNBC et avons identifié ALIX comme son partenaire principal. PRMT4 se lie avec le domaine C-terminal d'ALIX et le méthyle ; un domaine clé interagissant avec de nombreuses protéines. La déplétion de PRMT4 entraîne des défauts de cytokinèse, similaires à ceux observés suite à la déplétion d'ALIX. Des travaux en cours devraient permettre de caractériser les mécanismes moléculaires du contrôle de la cytokinèse par PRMT4.

Breast cancer is a highly heterogenous disease comprising of different subtypes. Triple-negative breast cancer (TNBC) is associated with the worst prognosis. Identification of novel treatment strategies for TNBC patients is an unmet clinical need. Protein arginine methyltransferases (PRMTs), the family of enzymes that methylate histone and non-histone proteins are overexpressed in several cancer types and are currently emerging as attractive therapeutic targets. The goal of my thesis was to study PRMT1 and PRMT4 in TNBC. We found both PRMTs are more expressed in breast cancer compared to normal breast tissue, and that depleting PRMT1 or PRMT4 impaired cell proliferation and induced apoptosis. We found that PRMT1 regulates the Wnt or the EGFR signaling pathway by binding to the promoter of LRP5 and porcupine or EGFR. PRMT1 inhibition (Type I PRMT inhibitors) decreases colony formation and Wnt activity in vitro and delays tumor growth in mice. Type I PRMT inhibitors exhibit synergistic interactions with some chemo- or targeted- (anti-EGFR) therapies, highlighting the therapeutic potential of these combinations. In contrast, PRMT4 inhibition shows no effect on TNBC cell proliferation, indicating that PRMT4 regulates cell viability independently of its enzymatic activity. Hence, we characterized the PRMT4 interactome in a TNBC cell line and identified ALIX as its major partner. PRMT4 binds to and methylates the c-terminal domain of ALIX, the hub for its protein-protein interactions. The depletion of PRMT4 shows cytokinetic defects, similar to the known phenotype induced upon ALIX depletion. Additional ongoing work will uncover the molecular mechanisms by which PRMT4 regulates cytokinesis.