Régulation des gènes de mucines humaines et murines par le TGF-β et par les facteurs de transcription impliqués dans la différenciation gastro-intestinale
Institution:
Lille 2Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
During my thesis, We focused on the regulation of epithelial mucin genes and especially that of MUC4, which is a transmembrane glycoprotein and the ligand of oncogene ErbB2. MUC4 is overexpressed in pancreatic cancer whereas it is not expressed in normal pancreas. Using transient transfection, RT-PCR, immunofluorescence, gel-shift and immunohistochemistry, we showed that TGF-b upregulates the expression of MUC4 both at the mRNA and protein levels in well-differentiated pancreatic cancer cells. The activation goes through Smad2/Smad4 pathway with translocation of Smad4 in the nucleus where it binds directly to Smad binding elements present throughout both promoters of MUC4. When the Smad pathway is inactive, TGF-b is able to activate MUC4 via MAPK, PKC and PI3K signaling pathways. In undifferentiated pancreatic cancer cells PANC-1, which do not express MUC4, we have shown that MUC4 expression is repressed by histone deacetylation. We also studied MUC2 (main mucin gene expressed in the intestine) and MUC4 regulation by HNF-1/-3/-4, GATA-4/-5/-6 and Cdx-1/-2 transcription factors that are involved in cytodifferentiation in organs derived from primitive gut (respiratory and gastrointestinal tracts). These two genes are expressed very early during fetal development before the mucus-secreting cell cytodifferentiation has started (MUC4 at 6. 5 weeks and MUC2 at 10 weeks of development). We showed that MUC4 is a target gene of these transcription factors. The regulation is cell-specific and depends on the state of cellular differentiation. Moreover, we showed that Cdx-1 and Cdx-2 up-regulates MUC2 mucin gene expression in gastric and colonic carcinoma cells. We have also isolated, characterized and studied the regulation of the 5'-flanking region of mouse mucin genes Muc5b and Muc5ac in order to develop new tools for future study in animal models. We have shown that TGF-b induces Muc5ac expression and that Smad4 and Sp1 transcription factors act in a cooperative manner to up-regulate Muc5ac transcription. Human and mouse promoters of MUC5B mucin genes are very conserved (67. 5 %) in their proximal part. We have shown that Muc5b is regulated by Sp1 and USF-1, two ubiquitous factors, and by TTF-1/Nkx2. 1 and GATA-4/-5/-6 transcription factors involved in respiratory tract differentiation and lung morphogenesis.
Abstract FR:
La mucine épithéliale transmembranaire MUC4, qui est un ligand potentiel de ErbB2, pourrait jouer un rôle dans la signalisation cellulaire médiée par cet oncogène. Cette mucine est sur-exprimée dans le cancer pancréatique alors qu'elle n'est pas exprimée dans le pancréas sain. Dans ce travail nous avons étudié la régulation de MUC4 par le TGF-b dans des différents modèles de cancer pancréatique afin de montrer s'il pouvait éventuellement servir de cible thérapeutique et/ou de marqueur pronostic/diagnostic. Nous avons montré que le TGF-b active l'expression de MUC4 dans les cellules pancréatiques différenciées via la voie Smad2/Smad4 mais aussi via les voies MAPK, PKC et PI3K lorsque la voie Smad n'est pas active. Dans les cellules pancréatiques indifférenciées, l'expression de MUC4 est réprimé par la désacétylation des histones. D'autre part, nous avons isolé, caractérisé et étudié la régulation de la région 5'-flanquante du gène murin Muc5ac afin d'établir les bases pour de futures études sur les modèles animaux et avoir une meilleure compréhension du rôle biologique de MUC5AC humain dans la physiopathologie des épithéliums. Nous montrons que le TGF-b induit l'expression de Muc5ac et que les facteurs Smad4 et Sp1 agissent de manière coopérative pour activer la transcription de ce gène. D'autre part, nous avons étudié la régulation des gènes MUC4 et MUC2 par les facteurs de transcription HNF-1/-3/-4, GATA-4/-5/-6 et Cdx-1/-2 responsables des programmes de différenciation cellulaire au cours du développement des organes dérivés de l'intestin primitif car MUC4 et MUC2 sont exprimés très tôt au cours du développement fœtal. Nos travaux, effectués dans différents modèles cellulaires, nous permettent de montrer que MUC4 est un gène cible de ces facteurs de transcription. Cette régulation est spécifique du type cellulaire et dépend du taux de différenciation. De plus, nous montrons que Cdx-1 et Cdx-2 activent l'expression du gène MUC2 dans des cellules cancéreuses gastriques et coliques. Enfin, nous avons isolé, caractérisé et étudié la régulation de la région 5'-flanquante du gène murin Muc5b. L'expression de Muc5b est régulé par les facteurs ubiquitaires Sp1 et USF-1 et par les facteurs impliqués dans la différenciation du tractus respiratoire GATA-4/-5/-6 alors qu'une corrélation inverse entre l'expression de MUC5B et TTF-1 a été mise en évidence dans certains cancers trachéo-bronchiques