EFA6B régule un signal inhibiteur de l’invasion cellulaire : rôle dans le cancer du sein
Institution:
Université Côte d'AzurDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
My PhD research project aims to demonstrate a novel negative regulatory pathway of breast cancer tumor invasion, regulated by EFA6B, an exchange factor for Arf6. Breast cancer (BC) is the second leading cause of cancer death in women worldwide. Primary tumor metastasis is responsible for most of the mortality. Despite the benefits of breast cancer targeted therapies there is still no effective treatments against metastases. Cancer initiation is caused by somatic mutations in oncogenes or tumor suppressor genes, but additional mutations can provide selective advantages to the tumor cells to spread into nearby tissue or distant organs and develop metastatic cancers. The identification of pro-invasive factors and the comprehension of their mechanism of action is therefore of paramount importance.My laboratory has recently proposed that EFA6B acts as an antagonist to BC development. They have demonstrated that EFA6 is a tight junction regulator and that its level of expression determines the epithelial status of mammary cells grown in 3D culture. Additionally, they observed that the loss of expression of EFA6B is correlated with a poor prognosis and the metastatic Claudin-low breast cancer subtype that is characterized by the loss of expression of the tight junction components, and transcriptomic signatures of epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) and cancer stem cells. In order to identify the molecular mechanisms by which EFA6B acts as an antagonist to the development of BC we invalidated the gene PSD4/EFA6B in normal human mammary cells using the CRISPR/Cas9 technology. We found that EFA6B depletion is sufficient to induce the formation of cellular branched structures in collagen I by collective invasion. My PhD project aimed at describing the cellular and molecular mechanisms that promote invasion of the EFA6B knock-out (EFA6B KO) cells. We demonstrated that the loss of EFA6B induces an up-regulation of EMT transcription factors, leads to the modification of the matrisome and integrin repertoire, and increases contractility. All these results are accompanied by the formation of integrin 1-based invadopodia enriched with the metalloprotease MMP-14 responsible for the degradation of collagen I matrix, hence contributing to collective invasion of the EFA6B KO cells. Furthermore, we demonstrated that the invasion of EFA6B KO cells depends on the activation of the small G protein Cdc42, which in turn elicits two signaling pathways: Cdc42-MRCK-pMLC and Cdc42-N-WASP-Arp2/3 that control cell contractility and invadopodia formation respectively. In addition, invasive and metastatic tumors isolated from patients have lower expression of EFA6B and display gene ontology signatures identical to those of EFA6B knock out-cells. Collectively, our results reveal a new EFA6B-regulated molecular mechanism that controls the invasive capacity of mammary cells and opens up new avenues for the treatment of invasive breast cancer.
Abstract FR:
Mon projet de recherche a pour but d’identifier et de décrire une nouvelle voie de régulation négative de l’invasion tumorale contrôlée par EFA6B, un facteur d’échange d’Arf6, dans un modèle de cancer du sein. Ce dernier est la seconde cause de décès par cancer chez les femmes dans le monde. Les métastases issues de la tumeur primaires sont responsables de la quasi-totalité des décès. Pourtant, il n’existe toujours pas de traitement qui cible spécifiquement le développement métastatique.L’initiation tumorale est le fait de mutations somatiques dans les oncogènes ou les gènes suppresseurs de tumeur, mais des mutations supplémentaires dans d’autres gènes peuvent procurer des avantages sélectifs aux cellules tumorales pour se disséminer dans les tissus voisins ou dans des organes distants pour y développer des métastases. L’identification d’altérations génétiques et de facteurs pro-invasifs associée à la compréhension de leurs mécanismes d’action est donc cruciale.Mon laboratoire d’accueil a récemment proposé que la protéine EFA6B agit comme un antagoniste au développement de cancers du sein. Ils ont démontré qu’EFA6B est un régulateur des jonctions serrées, et que son niveau d’expression détermine le statut épithélial ou mésenchymal de cellules mammaires cultivées en matrice 3D de collagène de type I. En plus, ils ont observé dans les tumeurs de patientes que la perte d’expression d’EFA6B est corrélée avec un mauvais pronostic, et enrichie dans le sous-type métastatique Claudin-Low qui est caractérisé par la perte d’expression des composants des jonctions serrées, et les signatures transcriptomiques de la transition épithélio-mésenchimateuse (EMT) et des cellules souches cancéreuses.Pour identifier par quels mécanismes EFA6B agit comme un antagoniste au développement du cancer du sein, nous avons invalidé le gène PSD4 codant pour EFA6B dans des cellules mammaires humaines normales en utilisant la technologie CRISPR/Cas9. Nous avons observé que la perte d’EFA6B suffit à induire la formation de structures cellulaires branchées en collagène I par invasion collective. Mon projet de thèse a consisté à décrire les mécanismes moléculaires et cellulaires qui supportent l’invasion des cellules « knock-out » EFA6B (EFA6B KO).Nous avons démontré que la perte d’EFA6B induit une augmentation des facteurs de transcription de l’EMT, conduit à la modification du matrisome et du répertoire des intégrines, et augmente la contractilité. Tous ces changements sont accompagnés par la formation d’invadopodes enrichis en intégrine β1, en métalloprotéase MMP14 responsable de la dégradation de la matrice de collagène I, pour contribuer à l’invasion collective des cellules EFA6B KO. En outre, nous avons démontré que l’invasion des cellules EFA6B KO dépend de l’activation de la petite protéine G Cdc42, qui elle-même recrute deux voies de signalisation : Cdc42-MRCK-pMLC et Cdc42-NWASP-Arp2/3 qui contrôlent respectivement la contractilité cellulaire et la formation des invadopodes. De plus, les tumeurs invasives et les métastases isolées de patientes qui ont une expression réduite d’EFA6B présentent des signatures géniques similaires à celles des lignées cellulaires EFA6B KO. L’ensemble de nos résultats révèle un nouveau mécanisme moléculaire de l’invasion régulé par EFA6B ouvrant de nouvelles perspectives pour chercher des traitements contre les cancers du sein invasif.