Functional study of the MAGI1 scaffold protein and the Hippo pathway involvement in luminal breast and colorectal cancers
L'étude fonctionnelle de la protéine d'échafaudage MAGI1 et de l'implication de la voie Hippo dans les cancers luminaux du sein et du colon
Résumé
During development, the behaviour of cells is tightly regulated ensuring optimal functioning of healthy epithelial tissues. Epithelial cells thus establish well organized intercellular junctions, apico/basal polarity, cytoskeletal architecture, and integrate regulatory and homeostatic inputs relayed by dedicated signalling pathways. Alterations in these processes are most often associated with cancer.My lab is interested in deciphering the mechanisms in which junctional and polarity alterations are able to induce tumorigenesis. Scaffold proteins represent important regulators of these different processes, and alterations to several key epithelial scaffolds have been linked to cancer. Recent work in the team identified Magi, a member of the MAGUK family, as a regulator of E-Caherin-based Adherens Junctions during eye development in Drosophila. The main goal of my thesis was to study the function of MAGI1, the most abundant MAGI family member in human tissues, during cancer, and more specifically its roles in luminal A Breast Cancer cells. Using mainly loss-of-function approaches, we were able to identify a tumour suppressive function of MAGI1 in luminal BCa cells both in vitro cellular assays as well as in xenografted nude mice. Moreover, this work revealed that MAGI1 inhibits an AMOTL2/P38 signalling axis that is activated upon MAGI1 loss and then responsible for the enhanced tumorigenicity phenotype obtained. Interestingly, the loss of MAGI1 induced increased myosin activity, increased compressive behaviours, and associated elevated plasma membrane tension, which we propose to be one of the activator of P38 downstream of MAGI1 loss. Strikingly, even though cells lacking MAGI1 showed increased tumorigenicity, the activity of the YAP onco-protein is lowered in MAGI1-deficient luminal breast cancer cells, suggesting that the relationship between YAP and tumorigenesis could be more complex than commonly assumed.The study of Hippo pathway regulations is indeed a major axis of the team. A secondary objective of my thesis was thus to explore the involvement of YAP/TAZ and of the Hippo pathway during Oxaliplatin exposure in colon cancer cells. As first line chemotherapy along with 5 Fluorouracil, it is important to understand the mechanism of action of Oxaliplatin beyond its major role as inducer of deleterious DNA double strand breaks. HCT116 colon cancer cells treated with relatively modest doses of Oxaliplatin (at IC50), featured a translocation of YAP/TAZ to the nucleus accompanied with increased YAP/TAZ-mediated transcription, as judged by qPCR and RNA-Seq. This effect was coupled with a re-organization of the actin cytoskeleton inside the cell upon the treatment, and many genes affected by oxaliplatin treatment were actin regulators (including several that are also potential YAP/TAZ targets). This study involves YAP/TAZ in HCT116 response to Oxaliplatin treatment, and we propose that it leads to actin re-organization.
Au cours du développement, le comportement des cellules est étroitement régulé, ce qui assure un fonctionnement optimal des tissus épithéliaux sains. Les cellules épithéliales établissent ainsi des jonctions intercellulaires bien organisées, une polarité apico/basale, une architecture de la cytosquelette et intègrent des entrées régulatrices et homéostatiques relayées par des voies de signalisation dédiées. Les altérations de ces processus sont le plus souvent associées au cancer.Mon laboratoire s'intéresse au décryptage des mécanismes par lesquels les altérations de jonctions et de polarité sont capables d'induire une tumorigenèse. Les protéines d'échafaudage représentent des régulateurs importants de ces différents processus, et les altérations de plusieurs échafaudages épithéliaux clés ont été liées au cancer. Des travaux récents de l'équipe ont identifié Magi, un membre de la famille MAGUK, comme un régulateur des jonctions adhérentes à base d'E-Caherin pendant le développement de l'œil chez la drosophile. Le but principal de ma thèse était d'étudier la fonction de MAGI1, le membre le plus abondant de la famille MAGI dans les tissus humains, pendant le cancer, et plus spécifiquement ses rôles dans les cellules luminales A du cancer du sein. En utilisant principalement des approches de perte de fonction, nous avons pu identifier une fonction de suppression de tumeur de MAGI1 dans les cellules BCa luminales, aussi bien par des essais cellulaires in vitro que sur des souris nudes xénogreffées. De plus, ces travaux ont révélé que MAGI1 inhibe un axe de signalisation AMOTL2/P38 qui est activé lors de la perte de MAGI1 et qui est ensuite responsable du phénotype de tumorigénicité accrue obtenu. Il est intéressant de noter que la perte de MAGI1 a induit une augmentation de l'activité de la myosine, des comportements de compression amplifiés et une tension élevée de la membrane plasmique associée, que nous proposons d'être l'un des activateurs de P38 en aval de la perte de MAGI1. Il est frappant de constater que, même si les cellules dépourvues de MAGI1 présentent une tumorigénicité élevée, l'activité de l'onco-protéine YAP est réduite dans les cellules du cancer du sein luminal dépourvues de MAGI1, ce qui suggère que la relation entre YAP et la tumorigénèse pourrait être plus complexe qu'on ne le pense généralement.L'étude de la régulation de la voie d'Hippo est en effet un axe majeur de l'équipe. Un objectif secondaire de ma thèse était donc d'explorer l'implication de YAP/TAZ et de la voie Hippo lors de l'exposition à l'oxaliplatine dans les cellules cancéreuses du côlon. En tant que chimiothérapie de première ligne avec le 5 Fluorouracil, il est important de comprendre le mécanisme d'action de l'Oxaliplatine au-delà de son rôle majeur d'inducteur de cassures délétères des doubles brins d'ADN. Les cellules cancéreuses du côlon HCT116 traitées avec des doses relativement modestes d'oxaliplatine (à la IC50) ont présenté une translocation de YAP/TAZ vers le noyau accompagnée d'une augmentation de la transcription médiée par YAP/TAZ, comme en témoignent la RTqPCR et l'ARN-Seq. Cet effet a été couplé à une réorganisation du cytosquelette d'actine à l'intérieur de la cellule lors du traitement, et de nombreux gènes affectés par le traitement à l'oxaliplatine étaient des régulateurs d'actine (dont plusieurs qui sont également des cibles potentielles de YAP/TAZ). Cette étude implique YAP/TAZ dans la réponse HCT116 au traitement à l'oxaliplatine, et nous proposons qu'elle conduise à une réorganisation de l'actine.
Origine : Version validée par le jury (STAR)