thesis

Etude fonctionnelle du suppresseur de tumeur WWOX et de ses partenaires protéiques dans le contexte de la carcinogenèse mammaire

Defense date:

July 6, 2021

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Authors:

Abstract EN:

Breast cancer is a pathology extremely heterogeneous which remain a major public health problem today. In order to better define this pathology, to highlight new biomarkers as well as new therapeutic targets, my host team has been studying for many years molecular mechanisms involved in breast carcinogenesis. They looked for missing genome parts in breast metastases which may therefore contain tumor suppressor genes. This method allowed to identify the tumor suppressor gene WWOX. Numerous functional studies have indicated that WWOX is pro-apoptotic gene and is involved in genome stability. WWOX protects the genome by modulating DNA repair mechanisms. In breast cancerous cells, WWOX inhibits homologous recombination (HR), via an unknown mechanism, in favor of the non-homologous end joining reparation (NHEJ). This gene fights against carcinogenesis by killing cancerous cells and preventing the accumulation of transforming mutations. My host team identified two new partners of WWOX thanks to the yeast-two -hybrid system: MERIT40 and VOPP1. MERIT40 has an important role in maintaining genome stability. It stimulates the formation of the BRCA1-A complex which inhibit excessive HR activity. In addition, MERIT40 recruits Tankyrase, an HR activator, to DNA double-strand breaks. VOPP1 is an anti-apoptotic protein overproduced in a large number of cancers, particularly in breast cancer. My research work consisted in studying the function of the WWOX-MERIT40 and WWOX-VOPP1 complexes in the context of breast carcinogenesis. The study of the WWOX-MERIT40 interaction allowed us to highlight a molecular mechanism by which WWOX inhibits HR. First of all, we showed that MERIT40 is a positive regulator of HR. Then, we demonstrated that the interaction of WWOX and MERIT40 (1) strongly stimulate the cohesive function of MERIT40 in the BRCA1-A complex, and (2) inhibits the MERIT40-Tankyrase interaction. The association of WWOX and MERIT40 would therefore inhibits HR by stimulating the formation of the BRCA1-A complex and by reducing the ability of MERIT40 to recruit Tankyrase at DNA double-strand breaks. We also studied the expression of MERIT40 in a series of breast cancer tumors. We observed that the overexpression of MERIT40 was a marker of poor prognostic and was associated with with a poor patient metastasis-free survival. Finally, we observed that the expression of MERIT40 correlated positively with the LST signature, a marker of genomic instability. MERIT40 would therefore be a new oncogene involved in breast cancer by inducing genomic instability, and the tumor suppressor WWOX inhibits this oncogenic effect of MERIT40. Regarding VOPP1, we demonstrated that VOPP1 was an inhibitor of the apoptosis induced by WWOX. Our results show that VOPP1 can sequestrate WWOX in the lysosomes, preventing WWOX from interacting with the pro-apoptotic protein p73. We also demonstrated the transforming capability of the overexpression of VOPP1, particularly by conducting xenograft experiments. Finally, we studied the expressions of WWOX and VOPP1 in a breast tumor series and our results show that the overexpression of VOPP1 in these tumors is a marker of poor prognosis only in tumors which have retained the expression of WWOX. VOPP1 is therefore believed to be an oncogene involved in breast cancer, acting by inhibiting the tumor suppressor activity of WWOX.

Abstract FR:

Le cancer du sein est une maladie extrêmement hétérogène qui reste de nos jours un problème majeur de santé publique. Afin de mieux définir cette pathologie, de mettre en avant de nouveaux biomarqueurs ainsi que de nouvelles cibles thérapeutiques utiles en clinique, mon équipe d’accueil est attachée depuis de nombreuses années à l’étude des mécanismes moléculaires impliqués dans la carcinogenèse mammaire. Cette équipe de chercheurs a recherché les parties du génome absentes dans les métastases mammaires susceptibles donc de contenir des gènes suppresseurs de tumeur. Cette approche a permis d’identifier le gène suppresseur de tumeur WWOX. De nombreuses études fonctionnelles ont indiqué que WWOX est un gène pro-apoptotique et qu’il est nécessaire au maintien de l’intégrité du génome. WWOX préserve le génome en modulant des mécanismes de réparation de l’ADN. Dans les cellules cancéreuses de sein, WWOX inhibe la RH (recombinaison homologue), via un mécanisme inconnu, favorisant ainsi la réparation des cassures double-brin de l’ADN par NHEJ (« Non-Homologous End-Joining »). Ce gène lutterait donc contre la carcinogenèse en tuant les cellules cancéreuses et en empêchant l’accumulation de mutations transformantes. Mon équipe d’accueil a identifié deux nouveaux partenaires protéiques de WWOX par le système double-hybride chez la levure : MERIT40 et VOPP1. MERIT40 joue un rôle important dans le maintien l’intégrité du génome. Elle stimule la formation du complexe multiprotéique BRCA1-A qui a pour fonction d’inhiber l’activité excessive de la RH. En outre, MERIT40 recrute la Tankyrase, un activateur de la RH, aux cassures double-brin de l’ADN. VOPP1 est une protéine anti-apoptotique surproduite dans un grand nombre de cancers notamment du sein. Mon travail de thèse a consisté à étudier la fonction des complexes WWOX-MERIT40 et WWOX-VOPP1 dans le contexte de la carcinogenèse mammaire. L’étude de l’interaction WWOX-MERIT40 nous a permis de mettre en évidence un mécanisme moléculaire par lequel WWOX inhibe la RH. En effet, tout d’abord nous avons mis en évidence que MERIT40 est un régulateur positif de la RH. Puis, nous avons démontré que l’association de WWOX avec MERIT40 (1) stimule fortement la fonction cohésive de cette dernière au sein du complexe multiprotéique BRCA1-A, et (2) inhibe l’interaction MERIT40-Tankyrase. L’association de WWOX avec MERIT40 inhiberait donc la RH en stimulant la formation du complexe BRCA1-A et en altérant la capacité de MERIT40 à recruter la Tankyrase aux cassures double-brin de l’ADN. Nous avons également étudié l’expression du gène MERIT40 dans une série de tumeur de sein. Nous avons observé que la surexpression de MERIT40 était un marqueur de mauvais pronostic et qu’elle était associée à une moins bonne survie sans métastase des patients. Enfin, nous avons pu constater que l’expression de MERIT40 corrélait positivement avec la signature LST, un marqueur de l’instabilité génomique. MERIT40 serait donc un nouvel oncogène impliqué dans le cancer du sein agissant en induisant une instabilité génomique, le gène suppresseur de tumeur WWOX inhiberait l’effet oncogénique de MERIT40. Concernant VOPP1, nous avons démontré que VOPP1 est un inhibiteur de l’apoptose induite par WWOX. Nos résultats indiquent que VOPP1 agit en séquestrant WWOX dans les lysosomes, empêchant ainsi WWOX d’interagir avec la protéine pro-apoptotique p73. Nous avons aussi démontré le pouvoir transformant de la surexpression de VOPP1 notamment par des expériences de xénogreffes. Enfin, nous avons étudier les expressions des gènes WWOX et VOPP1 dans une série de tumeurs du sein et nos résultats montrent que la surexpression de VOPP1 dans ces tumeurs est un marqueur de mauvais pronostique uniquement dans les tumeurs ayant conservées une expression de WWOX. VOPP1 serait donc un oncogène impliqué dans le cancer du sein, agissant en inhibant l’activité anti-tumorale de WWOX.