Rôle de la protéine Damaged DNA Binding 2 dans la réponse des cellules tumorales mammaires aux agents thérapeutiques - Université de Lorraine Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

The role of the Damaged DNA Binding 2 protein in the response of mammary tumor cells to therapeutic agents

Rôle de la protéine Damaged DNA Binding 2 dans la réponse des cellules tumorales mammaires aux agents thérapeutiques

Rémi Klotz
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 767188
  • IdRef : 181799510

Résumé

In breast cancers, tumor progression that arises after treatment failure is a major concern in clinical oncology. Researches in this field have been focusing on the understanding of molecular processes that are involved in cancer therapy resistance. Indeed, a better comprehension of these phenomenon can lead to the discovery of new reliable predictive markers that would allow to adapt patient treatment. In this line, the laboratory has recently identified the Damaged-DNA Binding 2 protein (DDB2), a protein involved in DNA repair, as an important actor in breast tumorigenesis. Our laboratory has shown that DDB2 is involved in breast tumor growth and progression through the transcriptional regulation of target genes (eg IκBα, NF-κB, SODMn). Thus, the first aim of this work was to study the role of DDB2 and its target genes in the response of breast cancer cells to anticancer drugs. We showed that DDB2 overexpressed in breast cancer cell lines, such as MDA-MB231 and SKBr3, increased the cells sensitivity to apoptosis induced by doxorubicin and 5-Fluorouracil (5-FU), both in vitro and in vivo in a mouse xenograft model. Conversely, the inhibition of DDB2 expression in T47D cells, which express endogenously this protein, decreased cell sensitivity to anticancer agents. Finally, we observed that DDB2-overexpression enhanced the sensitivity of breast cancer cells to the pro-apoptotic cytokines TNFα. All these results led us to study, in a second part, the molecular mechanisms by which DDB2 impacts cell chemosensitivity. Thus, based on a transcriptomic analysis showing that the expression level of DDB2 impacts different genes coding for factors involved in the regulation of cell metabolism, we analyzed cell metabolism. We first studied mitochondria activity to determine if its impairment could be responsible for the cell chemosensitivity induced by DDB2. Interestingly, our results demonstrated, only in MDA-MB231, an alteration of mitochondria activity correlated with an increase of glycolysis as well as reactive oxygen species production. These results suggest that breast cancer cell chemosensitivity didn’t depend on the metabolic status of DDB2 expressing cells. Since NF-κB is known to modify anticancer agent response and DDB2 is involved in NF-κB regulation, we hypothesized that NF-κB inhibition in the presence of DDB2 could be responsible for the observed chemosensitivity. Indeed our results showed that cell sensitivity induced by DDB2 expression to 5-FU but not doxorubicin depended on its ability to repress NF-κB activity via the regulation of IκBα expression. At last, the search of potential DDB2 target genes implicated in apoptosis has led us to identify the anti-apoptotic factor Bcl-2. We showed the ability of DDB2 to downregulate Bcl-2 expression in breast cancer cells via its interaction with DNA region located in P2 promoter of the corresponding gene. This downregulation is correlated with a decrease of histone H3 acetylation levels. These results suggest that Bcl-2 dowregulation by DDB2 could be a major event that explains the enhanced sensitivity of cancer cells to therapeutic agents. Altogether, these data highlight the clinical interest of DDB2, as a predictive marker of the response to anticancer agents. A better understanding of its mode of action will contribute to improve therapeutic treatments and avoid their failure in resistant patients.
Dans les cancers du sein, la progression tumorale suite à l’échappement aux thérapies reste une préoccupation permanente en cancérologie clinique. Ceci réside dans le manque de marqueurs biologiques prédictifs suffisamment fiables et la connaissance des mécanismes moléculaires responsables. Le laboratoire a récemment identifié la protéine Damaged-DNA-Binding 2 (DDB2), connue à l’origine pour son rôle dans la réparation de l’ADN endommagé par les rayonnements UV, comme une protéine impliquée dans la tumorigenèse mammaire. En effet, nous avons montré son rôle dans la croissance et la progression des tumeurs mammaires via la régulation transcriptionnelle de gènes cibles, comme celui codant IkappaBalpha (IκBα), l’inhibiteur cytoplasmique du facteur de transcription NF-κB. A la suite de ces travaux, nous avons voulu déterminer le rôle de DDB2 et de ses gènes cibles dans la réponse des cellules tumorales mammaires aux agents anticancéreux. Ainsi, nous avons montré que la surexpression de DDB2 augmente la sensibilité des cellules tumorales MDA-MB231 et SKBr3 traitées à la doxorubicine et au 5-fluorouracile (5-FU), à la fois in vitro et in vivo dans un modèle de xénogreffes chez la souris nude. Inversement, l’inhibition de l’expression de DDB2 dans les cellules T47D qui l’expriment naturellement s’accompagne d’une baisse de la sensibilité à ces agents anticancéreux. De la même manière, nous avons également observé que la surexpression de DDB2 entraîne une plus grande sensibilité des cellules tumorales mammaires à une cytokine pro-apoptotique, le TNFα. Afin de comprendre comment DDB2 exerce cette activité chimiosensibilisante, nous avons recherché le ou les mécanisme(s) moléculaire(s) impliqué(s) dans ces processus. Sur la base de résultats d’analyses transcriptomiques ayant montré une expression variable de nombreux gènes codant des protéines impliquées dans la régulation du métabolisme cellulaire en fonction du niveau d’expression de DDB2, nous avons étudié le métabolisme de ces cellules. Un dysfonctionnement de l’activité mitochondriale associé à une augmentation de la glycolyse et de la production de dérivés réactifs de l’oxygène a bien été observé mais uniquement dans un seul de nos modèles cellulaires surexprimant DDB2. Ces résultats suggèrent donc que la sensibilité aux agents anticancéreux ne dépend pas du statut métabolique des cellules exprimant DDB2. De part le rôle de DDB2 dans la régulation du facteur de transcription NF-κB, connu pour son rôle dans la réponse aux agents anticancéreux, nous avons vérifié si son inhibition en présence de DDB2 pourrait être à l’origine de la sensibilité des cellules aux thérapies. Nos résultats montrent que la sensibilité des cellules au 5-FU mais pas à la doxorubicine, lorsque DDB2 est surexprimée, dépend en partie du contrôle négatif qu’exerce cette dernière sur l’activité de NF-κB, en régulant positivement l’expression d’IκBα. Enfin, la recherche d’autres gènes cibles de DDB2, impliqués dans l’apoptose, nous a conduits à celui codant le facteur anti-apoptotique Bcl-2. Nous avons montré que DDB2 agit négativement sur l’expression de Bcl-2 dans les cellules tumorales mammaires, en interagissant avec une région de l’ADN localisée dans le promoteur P2 du gène correspondant. Cette action négative de DDB2 sur l’expression de Bcl-2 est associée à une diminution des acétylations des histones H3. De part, son rôle anti-apoptotique, la régulation de son expression pourrait bien être à l’origine de la sensibilité aux agents anticancéreux induite par DDB2. L’ensemble de ces résultats met donc en évidence l’intérêt clinique de DDB2 comme marqueur prédictif intéressant de la réponse aux agents anticancéreux, et devrait contribuer dans l’avenir à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans l’échappement des cellules tumorales aux thérapies.
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Identifiants

  • HAL Id : tel-01750980 , version 1

Citer

Rémi Klotz. Rôle de la protéine Damaged DNA Binding 2 dans la réponse des cellules tumorales mammaires aux agents thérapeutiques. Automatique / Robotique. Université de Lorraine, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01750980v1⟩
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