Le rôle et la régulation de la cycline D3 dans la prolifération des Cellules Epithéliales Intestinales et son blocage par le butyrate

The increase in CCND3 protein level in HCT116 cells exposed to butyrate is primarily associated with inhibition of its phosphorylation and nuclear export

• Auteur / Autrice : Mohammed Ala Ghrib
• Direction : Hervé Blottière, Jean-Marc Lelievre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 07/03/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physiologie, Physiopathologie et Thérapeutique (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé humaine (Jouy-en-Josas)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Demignot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Duvillie
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Pierre Segain, Anne-Sophie Vercoutter-Edouart

Mots clés

Mots clés contrôlés

Butyrate de sodium

Cycle cellulaire

Kinases dépendantes des cyclines

Cyclines

Mots clés libres

Cycline D3

CDKNA1

Cycle cellulaire

Histone/lysine deacetylases

Histone/Lysine-acetyl-transferases

PEST motife

Cyclin D3

CDKNA1

Cell cycl

Résumé

Le butyrate est un candidat majeur pour expliquer l'action préventive des fibres alimentaires contre le cancer colorectal. Dans plusieurs lignées cellulaires, il bloque le cycle cellulaire en induisant l'expression d'un gène inhibiteur des cyclin-dependent- kinases, CDKN1A (p21), indépendamment de p53. Nous avons révélé précédemment que paradoxalement le butyrate augmente le niveau de protéine de la cycline D3 (CCND3). Nous montrons ici pour la première fois que dans les cellules humaines HCT116, l'inhibition de la dégradation de CCND3 explique au moins en partie l'effet du butyrate. Ceci est corrélé à une diminution de la capacité des cellules à phosphoryler CCND3-Thr-283 et à l'exportation nucléaire de CCND3. L'expression ectopique d'une protéine CCND3 recombinante ou l'élimination par CRISPR de la région C-terminale, incluant Thr-283 des gènes CCND3 n'a cependant pas modifié la prolifération cellulaire ou l'arrêt induit par le butyrate, le niveau des autres cyclines D, ni le niveau de l'inhibiteur de la cycline-dépendante-kinase (CDK), CDKN1A (p21). Ce dernier est nécessaire pour l'arrêt du cycle cellulaire induit par le butyrate dans les cellules HCT116 et son absence a réduit spécifiquement le niveau de CCND3 sans inhiber une augmentation après le traitement au butyrate. Cette étude a révélé une nouvelle facette de l'action du butyrate, au moins partiellement indépendante de l'expression génétique, qui pourrait aider à mieux comprendre le rôle du butyrate.

Butyrate is a major candidate to explain the preventive action of dietary fibers against colorectal cancer. In several cell lines, it blocks the cell cycle by inducing the expression of an inhibitor of cyclin-dependent-kinases gene, CDKN1A, independently of p53. We have revealed previously that paradoxically butyrate increases cyclin D3 (CCND3) protein level. We show here for the first time that in human HCT116 cells, the inhibition of CCND3 degradation explains at least in part the butyrate effect. This was correlated with a decrease in cell capacity to phosphorylate CCND3-Thr-283 and CCND3 nuclear export. Ectopic expression of a recombinant CCND3 protein or CRISPR-mediated removal of the C-terminal region, including Thr-283 of CCND3 genes did not however modify cell proliferation or butyrate-induced arrest, the level of other cyclins D, nor the cyclin-dependent-kinase (CDK) inhibitor level, CDKN1A. This latter is necessary for butyrate-induced cell cycle arrest in HCT116 cells and its absence specifically reduced the level of CCND3 without inhibiting an increase after butyrate treatment. This study revealed a new and at least partly gene-expression-independent facet of butyrate action, which may help in understanding of the roles of butyrate.