Role of ARF6 in breast cancer cell invasion

par Valentina Marchesin

Thèse de doctorat en Biologie Cellulaire du Cancer

Sous la direction de Philippe Chavrier.

Le jury était composé de Cathy Jackson, Giorgio Scita, Germain Trugnan, Alexis Gautreau, Sandrine Etienne-Manneville.

  • Titre traduit

    Rôle de la protéine ARF6 dans le processus invasif du cancer du sein.


  • Résumé

    La migration des cellules tumorales à travers la matrice extracellulaire dépend de l'activité d'une métalloprotéase matricielle, MT1-MMP, ancrée à la membrane plasmique. MT1-MMP accumule aux invadopodes, des protrusions membranaires à base d'actine responsables de la dégradation de la matrice. La petite protéine G ARF6 est impliquée dans la régulation du trafic membranaire et dans le remodelage du cytosquelette d'actine. Dans mon travail de thèse, j'ai montré qu'ARF6 et deux de ses protéines effectrices JIP3 et JIP4, sont nécessaires à l'exocytose de MT1-MMP au niveau des invadopodes et, par conséquent, à la capacité des cellules tumorales à remodeler la matrice extracellulaire et migrer à travers un environnement matriciel tridimensionnel. ARF6, à travers son interaction avec JIP3/4, contrôle négativement l'activité du complexe dynactine/dynéine, un moteur moléculaire qui se déplace en direction du bout (-) des microtubules, et donc la clairance des endosomes MT1-MMP à partir de la périphérie cellulaire. En plus dans des échantillons humaines ARF6 est accumulée au niveau de la membrane plasmique, avec MT1-MMP, dans un sous-groupe de carcinomes mammaires agressifs, en confirmant donc l'implication d'un axe ARF6-JIP3/JIP4-MT1-MMP dans le processus invasif du cancer du sein. Dans une deuxième étude, j'ai montré que l'hyperactivation d'ARF6 induit un réarrangement important du cytosquelette d'actine à la surface ventrale des cellules tumorales mammaires et contribue à l'activation et au ciblage de Rac1 au front cellulaire. Mon travail a permis d'identifier de nouveaux mécanismes moléculaires par lesquels ARF6 contribue au programme invasif des cellules tumorales mammaires.


  • Résumé

    The ability of cancer cells to traffic through the extracellular matrix relies on the action of the membrane-anchored matrix metalloprotease MT1-MMP. MT1-MMP is exocytosed to invadopodia, the actin-based membrane protrusions responsible for matrix degradation. The small GTP-binding protein ARF6 is known to coordinate post-endocytic recycling and actin cytoskeletal organization at the plasma membrane and was shown to be up-regulated in breast cancer cells. In my PhD work I showed that ARF6 and two of its effectors JIP3 and JIP4 are required for MT1-MMP endosomes intracellular positioning and exocytosis at invadopodia and consequently for tumor cells ability to remodel the matrix and invade through a three-dimensional matrix environment. ARF6, through the interaction with JIP3/4, negatively controls the activity of the minus-end-directed microtubule motor dynactin/dynein, thus negatively regulating the clearance and inward movement of MT1-MMP endosomes from the cell periphery. In human samples ARF6 is accumulated at the plasma membrane, together with MT1-MMP, in a subset of highly aggressive breast carcinomas, thus corroborating the ARF6-JIP3/JIP4-MT1-MMP axis in breast cancer invasion. In a second study I addressed the contribution of ARF6 activation on actin cytoskeleton remodeling in breast cancer cells. ARF6 links epidermal growth factor receptor signaling to Rac1 activation and targeting to the leading edge where it activates the SCAR/WAVE complex and regulates ventral actin polymerization during lamellipodia extension. Collectively my work identifies novel molecular mechanisms through which ARF6 contributes to the invasive program of breast tumor cells


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