Microbiote et cancer : étude du rôle des génotoxines bactériennes dans la carcinogenèse digestive

par Ruxue Jia

Projet de thèse en Microbiologie - immunologie

Sous la direction de Armelle Ménard.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux) , en partenariat avec Merlio (laboratoire) depuis le 12-10-2021 .


  • Résumé

    Nous sommes fréquemment infectés par des bactéries productrices de génotoxines, CDT (pour « Cytolethal Distending Toxin ») et colibactine, qui endommagent l'ADN des cellules de l'hôte et constituent un facteur prédisposant au développement de cancers. Il a été démontré que la génotoxine CDT de Helicobacter hepaticus, un pathogène naturel de la souris, était directement impliquée dans le développement de l'hépatocarcinome murin, démontrant, pour la première fois, le rôle de la CDT dans le développement d'un cancer. Cette toxine est répandue chez de nombreux pathogènes des muqueuses impliqués en clinique. La CDT, via les dommages à l'ADN qu'elle induit, augmente la fréquence de mutation, d'additions/délétions de bases et d'aberrations chromosomiques dans le génome humain ; elle favorise l'accumulation de la chromatine et l'instabilité génomique. C'est donc un candidat pertinent dans l'activation de processus pro-cancéreux. Nous avons mis en évidence la formation transitoire de reticulum nucleoplasmique riche en particules ribonucléoprotéiques dans les cellules survivant aux dommages à l'ADN induits par la CDT et la colibactine. De plus, nous avons montré une autophagie de survie concomitante à la formation du reticulum nucleoplasmique dans les cellules survivantes. De plus, nous avons aussi réalisé une étude du transcriptome et montré que la CDT régulent de nombreux gènes associés au cancer, ce qui suggère que l'exposition à l'activité DNase de la CDT pourrait promouvoir la transformation maligne. Ces gènes (comme CTNNB1 codant pour la B-caténine régulant l'adhérence cellulaire, la signalisation cellulaire et la transcription des protéines ; FSCN1 codant pour la fascine impliquée dans l'adhérence, la motilité et la migration cellulaire ou AHNAK codant pour la desmyokine) seront étudiés au cours de la thèse. L'expression des protéines correspondantes sera étudiée (western-blot, microscopie à immunofluorescence). Des expériences d'édition de génome (CRISPR-Cas9), comme déjà réalisées et validées (Plateforme CRISP'edit, Univ. Bordeaux) pour l'oncogène MAFB, seront réalisées et l'effet sur la survie, l'adhérence, la motilité ainsi que la distension cellulaire induite par la toxine sera évalué. Nous utiliserons les différents modèles mis en place au laboratoire tels que 1) des expériences de coculture de cellules infectées par des souches sauvages et mutées pour la CDT ou la colibactine, 2) des modèles de lignées transgéniques exprimant la toxine CDT et son mutant catalytique et 3) des foie de souris infectés par Helicobacter hepaticus.

  • Titre traduit

    Microbiota and cancer: study of the role of bacterial genotoxins in digestive carcinogenesis


  • Résumé

    Humans are frequently infected with genotoxin-producing bacteria, CDT (for "cytolethal distending toxin") and colibactin. These toxins damage the DNA of host cells and are a predisposing factor for the development of cancer. The demonstration of the role of the CDT of Helicobacter hepaticus in inflammation and development of hepatic carcinogenesis in mice, makes this toxin a relevant candidate in the activation of precancerous processes. CDT toxin is widespread in many mucosal pathogens involved in diseases. CDT, via the DNA damage it induces, increases the frequency of mutation, base additions/deletions and chromosomal aberrations in the human genome; it promotes chromatin accumulation and genomic instability. It is therefore a relevant candidate in the activation of pro-cancerous processes. We have shown the formation of transient nuclear invaginations, rich in ribonucleoprotein particles, in cells surviving CDT-induced DNA damage. We also performed a transcriptomic study and showed that CDT induces a Th17-type inflammatory response as well as an antimicrobial signature in vitro. This study also showed the regulation of genes associated with cancer (unpublished data) such as the MAFB oncoprotein. In addition, we have shown that CDT induces major remodeling of the cell cytoskeleton, the formation of actin stress fibers and the loss of vinculin from focal adhesion plaques. CDT also induces protrusion of large lamellipodia and a decrease in cell adhesion. These phenotypes are similar to those induced during epithelial-mesenchymal transition (EMT), a process in which cells lose their epithelial characteristics in favor of mesenchymal characteristics conducive to cell motility. EMT plays an important role in all stages of cancer. The objective of the thesis is to study the role of CDT in digestive carcinogenesis. The transcriptome data will be used to study the EMT- and cancer-associated genes regulated by CDT. The phenotypes associated with cancer will also be studied in response to CDT. The effect of CDT on the expression of epithelial and mesenchymal markers, the integrity of cell junctions, cell migration and motility will be studied in different models in vitro and in vivo. We will use the different models set up in the laboratory such as 1) coculture experiments of cells infected with wild-type and CDT-mutated strains, 2) models of transgenic lines expressing the toxin and its catalytic mutant and 3) infection of mouse livers with Helicobacter hepaticus.