Caractérisation des voies de signalisation des oncogènes FGFR3 muté et FGFR3-TACC3 dans les carcinomes de vessie

par Mélanie Mahé

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de François Radvanyi.

Soutenue le 14-04-2015

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole doctorale Cancérologie : Biologie, Médecine, Santé (2000-2015 ; Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne) , en partenariat avec Compartimentation et dynamique cellulaires (Paris) (laboratoire) et de Compartimentation et dynamique cellulaires / CDC (laboratoire) .


  • Résumé

    Les tumeurs de vessie suivent deux voies de progression tumorale. La voie des carcinomes in situ (CIS) qui progressent pour envahir la membrane basale puis le muscle, et la voie des tumeurs papillaires de bas grade qui progressent peu mais qui récidivent fréquemment. Environ 65% des tumeurs papillaires de bas grade présentent une mutation du gène FGFR3 et récemment des protéines de fusion FGFR3-TACC3 ont été observées dans les tumeurs de vessie (dans 10% des tumeurs invasives). Le rôle oncogénique du récepteur FGFR3 muté et de FGFR3-TACC3 a été démontré in vivo et in vitro. Cependant, les voies de signalisation du récepteur FGFR3 muté ou de FGFR3-TACC3 sont à l’heure actuelle très peu caractérisées. Dans ce contexte, deux approches ont été mises en place pour caractériser ces voies de signalisation. La première s’appuie sur l’étude de la phosphorylation des protéines p38, AKT et ERK1/2 par le récepteur FGFR3 muté (S249C) ou sauvage dans la lignée cellulaire fibroblastique NIH3T3, et a permis d’identifier les protéines p38 et AKT comme activées par le récepteur FGFR3 muté et nécessaire pour induire la transformation cellulaire. L’étude de l’activation de ces deux voies de signalisation a été réalisée dans des lignées cellulaires dérivées de tumeurs de vessie exprimant le récepteur FGFR3 muté ou FGFR3-TACC3 de manière endogène et a montré que leur activation était dépendante de celle du récepteur FGFR3. De plus nous avons montré que les protéines p38 et AKT sont impliquées dans le maintien d’une boucle de rétro-contrôle positive entre FGFR3 et MYC : l’activation de FGFR3 induit une surexpression de MYC qui en retour promeut l’expression de FGFR3. La seconde approche est basée sur une étude visant à identifier les partenaires protéiques de FGFR3 par spectrométrie de masse après immunoprécipitation de celui-ci qui avait été réalisée précédemment au laboratoire. L’analyse des données a permis l’obtention d’une liste de 60 protéines identifiées comme partenaires protéiques de FGFR3 avec une grande confiance. La construction d’un réseau à partir de cette liste n’a pas été possible (trop peu d’interactions existant entre ces protéines), nous avons donc développé un algorithme (PEPPER) en collaboration avec un étudiant en bio-informatique au laboratoire, Rémy Nicolle, pour proposer un réseau de signalisation de FGFR3.Les deux approches mises en place au cours de cette thèse nous ont permis de mieux caractériser les voies de signalisation du récepteur FGFR3. L’identification d’une boucle de rétrocontrôle entre FGFR3 et MYC a permis de mieux comprendre pourquoi le récepteur FGFR3 possède des propriétés oncogéniques, et de proposer les protéines p38 et AKT comme cibles thérapeutiques potentielles pour traiter les tumeurs de vessie exprimant le récepteur FGFR3 altéré. La construction du réseau de signalisation de FGFR3 via PEPPER donne une vue d’ensemble des voies de signalisation de FGFR3 et ouvre de nouvelles pistes à étudier.

  • Titre traduit

    Characterization of the Mutated FGFR3 and FGFR3-TACC3 Receptor Signaling Pathways in Bladder Carcinoma


  • Résumé

    Bladder cancer progression can be divided in two main pathways. The pathway of In Situ Carcinoma (CIS) which progress through an invasion of the basement membrane and then the muscle and the pathway of Ta papillary tumors which change little but recur frequently after tumor resection. Approximately 65% of Ta papillary tumors harboring a FGFR3 mutation and recently FGFR3-TACC3 fusion proteins have been observed in bladder tumors (about 10% of bladder tumors). The oncogenic role of the mutated FGFR3 receptor and of the FGFR3-TACC3 fusion protein has been demonstrated in vivo and in vitro. However signaling pathways activated by the mutated FGFR3 receptor or by the FGFR3-TACC3 fusion protein are currently poorly characterized.In this context, two approaches have been developed to characterize these signaling pathways. The first is based on the study of p38, AKT and ERK1/2 phosphorylation by the mutated receptor (S249C) or the wild type receptor in the NIH3T3 fibroblastic cell line. This study allowed identifying p38 and AKT as activated by the mutated FGFR3 receptor. Moreover, activation of p38 and AKT by the mutated receptor is critical for cell transformation. Study of the activation of these two signaling has been realized in human bladder cancer cell lines endogenously expressing the mutated FGFR3 receptor or the FGFR3-TACC3 fusion protein. Moreover, we showed that p38 and AKT are involved in the maintenance of a FGFR3/MYC feedback positive loop: FGFR3 activation induce MYC over expression which in turns promotes FGFR3 expression. The second approach is based on a study whose aim was to identify FGFR3 proteins partners by mass spectrometry after a FGFR3 immunoprecipitation, which has been previously realized in the lab. Data analyze led to the obtaining of a list of 60 proteins identified has FGFR3 protein partners with a high confidence. Construction of a FGFR3 network with this list was not possible (too little interactions existing between these proteins), so we developed an algorithm (PEPPER) in collaboration with a student in bioinformatics in the lab, Remy Nicolle, to propose a FGFR3 signaling network.The two approaches developed during this thesis allowed us to better characterize the FGFR3 signaling pathways. Identification of a FGFR3/MYC feedback loop allowed us to better understand why the altered FGFR3 has oncogenic properties and to propose p38 and AKT as news promising therapeutic targets, to treat human bladder tumors harboring the altered FGFR3 receptor. Construction of the FGFR3 signaling network with the algorithme PEPPER give an overview of the FGFR3 signaling pathways and open new tracks to explore.


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