Le Fibroblast Growth Factor 2 ( FGF-2 ) et la neuropiline-1 (NRP-1) : nouveaux partenaires moléculaires de Heparin Affin Regulatory Peptide ( HARP)

The Fibroblast Growth Factor 2 (FGF-2) and the neuropiline-1 (NRP-1) : new molecular partners of Heparin Affin Regulatory Peptide (HARP)

• Auteur / Autrice : Rania Elahouel
• Direction : José Courty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacologie et Biothérapies
• Date : Soutenance le 13/12/2012
• Etablissement(s) : Paris Est en cotutelle avec Institut supérieur de biotechnologie (Monastir, Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Croissance cellulaire, Réparation et Régénération Tissulaire (Créteil)
• Jury : Président / Présidente : Francis Vacherot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : José Courty, Nathalie Charnaux, Yamina Hamma Kourbali
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Bagnard, Dominique Ledoux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteur de croissance fibroblastique de type 2

Neuropiline 1

Cellules cancéreuses -- Croissance

Facteurs de croissance

Mots clés libres

Facteurs de croissance

Invasion tumorale

Migration des cellules

Harp

Nrp-1

Fgf-2

Molecular partners of nucleolin

Pharmacological agents

Harp

Neuropilin1

Interaction

Signal transduction

Résumé

HARP (Heparin Affin regulatory peptide) est un facteur de croissance qui constitue avec la midkine une sous-famille des Heparin Binding Growth Factors (HBGFs). HARP est impliqué dans de nombreux processus physiologiques comme la neurogenèse et la vasculogenèse mais aussi dans des processus physiopathologiques comme l’angiogenèse et la progression tumorale. HARP interagit avec différents récepteurs (N-syndécan, RPTPβ/ζ, et ALK). Plus récemment, il a été montré au laboratoire que la nucléoline, protéine navette entre le noyau, le cytoplasme, et la surface cellulaire est un nouveau récepteur à HARP. Malgré les avancées dans ce domaine, l’interaction de HARP avec ses récepteurs n’est pas totalement élucidée. L'objectif de ce projet de thèse était la recherche de nouveaux partenaires moléculaires qui interagissent avec HARP, de comprendre le mécanisme de leurs interaction et d’analyser les effets biologiques. A ce titre, j’ai participé à l’étude de l’interaction de HARP avec le facteur de croissance des fibroblastes, le FGF-2. Ce facteur liant l’héparine est également mitogène et angiogène. En utilisant des techniques de biocapteurs optiques et d’interaction protéine-protéine, nous avons montré une interaction directe entre HARP et le FGF-2 et qui implique les domaines C-TSR-I et C-terminale de HARP. De plus, cette interaction inhibe la migration et la prolifération des cellules endothéliales, induites par le FGF-2 ou par HARP seuls. En parallèle, j’ai mis en évidence l’interaction entre HARP et la NRP-1. NRP-1 est une protéine transmembranaire, ayant comme ligands principaux, les sémaphorines de classe 3 (SEMA 3A), le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF) et le FGF-2. En plus de son rôle crucial dans le développement des systèmes nerveux et cardiovasculaires, la NRP-1 est impliquée dans les processus physiopathologiques tels que l’angiogenèse et l’invasion tumorale. Ainsi, la NRP-1 présente un profil biologique similaire à HARP. En utilisant des tests d’ELISA, d’immunoprécipitation et de « pull-down », nous avons montré que HARP interagit avec la NRP-1. Cette interaction semble être directe et s’effectue via les domaines de liaison à l’héparine TSR-I. HARP induit l’internalisation de la NRP-1 au bout de 15 minutes et son recyclage partiel à la surface cellulaire au bout d’une heure. L’internalisation de la NRP-1 s’accompagne par la phosphorylation des voies MAPK (ERK1/2), Akt et FAK. L’interaction HARP/NRP-1 est cruciale pour la migration des cellules endothéliales et l’invasion des cellules tumorales. En conclusion, ces résultats apportent de nouvelles avancées concernant les partenaires moléculaires de HARP en particulier et montrent également la complexité des interactions des facteurs de croissance entre eux et avec leurs récepteurs. Plus généralement, cette étude permet d'envisager des stratégies thérapeutiques ciblant l’interaction de la NRP-1 avec HARP et aussi les autres facteurs de croissance.

HARP (Heparin Affin regulatory peptide) is a growth factor that constitutes with midkine a subfamily of Heparin Binding Growth Factors (HBGFs). HARP is involved in many physiological processes such as neurogenesis and vasculogenesis but also in pathophysiological processes such as angiogenesis and tumor progression. HARP interacts with different receptors (N-syndecan, RPTPβ / ζ and ALK). More recently, it has been shown in the laboratory that nucleolin, a protein shuttle between the nucleus, cytoplasm, and cell surface, is a new HARP receptor. Despite the advances in this field, the interaction of HARP with its receptors is not fully understood. The aim of this thesis was the search for new molecular partners that interact with HARP, to understand the mechanism of their interaction and analyze the biological effects. My work was firstly to participate to the study of the interaction of HARP with the fibroblast growth factor-2, FGF-2. This factor is also an heparin-binding factor, with mitogenic and angiogenic activities. Using techniques of optical biosensors and protein-protein interaction, we have shown a direct interaction between HARP and FGF-2 that involves C-TSR-I and C-terminus domains of HARP. In addition, HARP inhibits the migration and proliferation of endothelial cells induced by FGF-2. In parallel, I highlighted the interaction between HARP and NRP-1. NRP-1 is a transmembrane protein having as main ligands, semaphorins class 3 (SEMA 3A), the vascular endothelial growth factor (VEGF) and FGF-2. In addition to its crucial role in the development of the nervous and cardiovascular systems, the NRP-1 is involved in physiopathological processes such as angiogenesis and tumor invasion. Thus, NRP-1 has a biological profile similar to HARP. Using ELISA, immunoprecipitation and "pull-down" tests, we have shown that HARP interacts with NRP-1. This interaction appears to be direct and occurs via heparin binding domains of HARP: TSR-I. HARP induces internalization of NRP-1 after 15 minutes and partial recycling to the cell surface after one hour. The internalization of the NRP-1 is accompanied by the phosphorylation of MAPK pathways (ERK1 / 2), Akt and FAK. HARP/NRP-1 interaction is crucial for endothelial cell migration and invasion of tumor cells. In conclusion, these results provide new advances on molecular partners of HARP in particular and also show the complexity of the interactions between these growth factors and their receptors. More generally, this study allows considering therapeutic strategies targeting the interaction of NRP-1 with HARP as well as other growth factors.