Une mutation ponctuelle, Y685F dans le cytoplasmique domaine de la VE-cadhérine affecte la transcriptomique endothéliale : des études fondamentales aux applications cliniques

A single point mutation Y685F within the VE-cadherin cytoplasmic domain affects endothelial transcriptomic : from fundamental studies to clinical applications.

• Auteur / Autrice : Olivia Garnier
• Direction : Isabelle Vilgrain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 29/11/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Biosciences et bioingénierie pour la santé (Grenoble, Isère, France ; 2022-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Ribuot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Barbara Garmy-Susini, Donald Martin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gilles Pagès, Olivia Lenoir

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inactivation génique

Tyrosine kinases

Cellules endothéliales

Cadhérines

Phosphorylation

Mots clés libres

Phosphorylation

VE-Cadhérine

Fonction des cellules endotheliales

Tyrosine kinase

Expression de gènes

Phosphorylation

Tyrosine kinase

Gene expression

Endothelial cell functions

VE-Cadherin

Résumé

Les vaisseaux sanguins anormaux dans les tumeurs et les jonctions anormales entre cellules endothéliales restent encore mal compris. Dans le cas du glioblastome, une tumeur hautement vascularisé, la VE-cadhérine est retrouvé comme une cible pour la phosphorylation par Src. Nous avons précédemment publié la génération d'une souris porteuse de la mutation sur la tyrosine 685 remplacée la phénylalanine (Y685F) dans la partie cytoplasmique de la VE-cadhérine. Cette mutation empêche toute phosphorylation sur ce site. Etant donné que la VE-cadhérine est exclusivement exprimée dans les cellules endothéliales (CE), il est raisonnable d'émettre l'hypothèse que cette mutation dans la protéine pourrait avoir un effet sur la liaison des protéines partenaires de la VE-cadhérine comme Beta-caténine et ainsi conduire à la modulation de l'expression des gènes endothéliaux. L'utilisation de la souris Y685F de la VE-cadhérine nous permettra d'approfondir nos connaissances sur le rôle exact de cette tyrosine dans la régulation des gènes et des voies de signalisation des cellules endothéliales. Le RNA-seq nous montre une dérégulation de plus de 800 gènes. Se focalisant sur les gènes liés à l'angiogenèse, nous avons choisi S1pr1, retrouvé sur-exprimer chez les KI. En terme de mécanisme, le chromatin immunoprecipitation assay (ChIP) a démontré que FOXF1, le facteur de transcription de S1pr1 se liait 7 fois plus au promoteur de S1pr1 chez les cellules endothéliales KI que chez les WT. Ainsi, il induisait la surexpression de S1pr1 chez les cellules endothéliales KI qui en retour stabilise la VE-cadhérine à la membrane. Un point important de l'étude est que nous avons trouvé que le mutant était plus phosphorylé sur Y731 de la VE-cadhérine par Src. VE-cadhérine se retrouvait plus associé à Src chez les KI mais moins avec Beta-caténine dont ce dernier était délocalisé dans le noyau. L'analyse morphométrique des coupes de poumons de souris ont montré moins de vaisseaux ainsi qu'un remodelage vasculaire avec moins de dépôt de collagène autour des vaisseaux. Ainsi ces données in vitro et in vivo démontre que la mutation sur la VE-cadhérine sur Y685 active S1pr1 via FOXF1 pour stabiliser les vaisseaux du poumon adulte. Par conséquent, nos recherches fournissent un nouveau point de vue sur le rôle de Y685 de la VE-cadhérine qui participe à la reprogrammation des gènes de la cellule endothéliale qui sont cruciales pour le développement des vaisseaux tumoraux et l'identification de cibles thérapeutiques. De plus, nous avons étudié la modification de la VE-cadhérine par le microenvironnement tumoral en établissant des modèles 2D et 3D avec des cellules du cancer triple négatif et des cellules endothéliales. Cette étape est cruciale pour développer de nouveaux outils cliniques afin d'étudier la modification d'une protéine et l'efficacité d'un médicament. Et enfin, nous avons étudié la VE-cadhérine comme un potentiel biomarqueur chez le patients atteints du COVID associé à des symptômes de détresse respiratoire.

Endothelial plasticity involves tyrosine phosphorylation of the cadherin–catenin complex including VE-cadherin. To provide a systematic broad-based view of this mechanisms , in the present study, we report the comprehensive transcriptome profiling of Lung ECs from carrying the single point mutation Y685F VE-cadherin and unveil cellular dynamics and molecular features associated with cell-cell adhesion and angiogenesis. We identified a total of 884 differential expressed genes (DEGs) regulated by VE-cadherin knock-in on the basis of transcriptomic RNA sequencing (RNA-Seq). Gene ontology analysis revealed that upregulated DEGs were mainly enriched in cell-cell adhesion and angiogenesis which were found to be the most deregulated functions of lung EC culture. Among the top 30 DEGs, genes encoding for transmembrane receptors were up-regulated, whereas genes encoding for protein phosphatase or enzymes involved in anions transport, and lipid metabolism were downregulated. Among receptors, Sphingosine-1-phosphate-receptor 1 (S1pr1) was the highest mean expression among the samples. Analysis of gene interaction networks identified that S1pr1 strongly linked with Cdh5, Kdr and genes related to cell-cell adhesion and angiogenesis. Mechanistically, immunoprecipitation assay showed a significant decrease in the ratio mutant VE-cadherin/ beta-catenin which was correlated with an increase in the nuclear ratio beta-catenin/Histone H3. Using Chromatin immunoprecipitation assay (CHIPS), we found that the transcriptional activity of S1pr1 promoter was increased by the direct binding of the lung transcriptional regulator FOXF1. Of importance, VE-cadherin mutant was phosphorylated on Y731 and located the membrane which showed less vascular remodeling with less fibrosis in lungs from mutated mice . Hence, our findings provide new insights in the role of a single tyrosine of VE-cadherin which would participate in an endothelial-specific transcription program important for tumor vessels and therapeutic targets. Moreover, we studied the VE-cadherin modification by a tumor microenvironment using 2D and 3D in vitro models of triple negative breast cancer cells co-cultured with endothelial cells. This a step foward developing tools for drug efficiency testing .Finally, VE-cadherin could be used as a potenital biomarker in clinical studies such as SARS-CoV-2 infection.