Deregulation of TLR9 signalling pathway in human keratinocytes by E6 and E7 oncoproteins from beta human papillomavirus type 38

par Laura Pacini

Thèse de doctorat en Virologie

Sous la direction de Massimo Tommasino et de Rosita Accardi.

Soutenue le 08-12-2016

à Lyon , dans le cadre de École Doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon) , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) et de Centre international de recherche sur le cancer (laboratoire) .

Le président du jury était Claude Caron de Fromentel.

Le jury était composé de Murielle Masson.

Les rapporteurs étaient John Doorbar, Alexander Weber.

  • Titre traduit

    Les oncoprotéines E6 et E7 du papillome humain de type 38 modifient la réponse cellulaire induite par les UV en inhibant l'expression du récepteur Toll-like 9


  • Résumé

    Les virus du papillome humain (HPV) sont des virus à ADN double-brin encapsidés appartenant à la famille des Papillomaviridae ayant un tropisme distinct pour les épithéliums squameux de type muqueux ou cutanés. Jusqu'à présent, plus de 200 types de HPV ont été isolés et regroupés dans un arbre phylogénétique composé de 5 genres nommés alpha, beta, gamma, mu et nu. Parmi eux, les types HPV muqueux à haut risque appartenant au genre alpha ont été associés au cancer du col de l'utérus ainsi qu'à des sous-groupes de carcinomes ano-génitaux et de la tête et du cou. Ces virus sont responsables d'environ 5% de tous les cancers viro-induits. Les types bêta du HPV ont un tropisme pour la peau et pourraient être impliqués dans le développement du cancer de la peau non mélanique (NMSC), en association avec la lumière ultraviolette (UV). Ainsi, les modèles expérimentaux in vitro et in vivo ont démontré les propriétés de transformation des oncoprotéines E6 et E7 du type HPV bêta 38. De plus, des études sur le modèle de souris transgénique, où E6 et E7 du HPV38 sont exprimés au niveau de la couche basale non différenciée de l'épithélium sous le contrôle du promoteur du gène humain de la kératine (K14), ont montré une très forte susceptibilité de la peau à la carcinogenèse induite par les UV par rapport aux animaux de type sauvage. Tout aussi important que leur capacité à promouvoir la transformation cellulaire, les virus oncogènes ont développé différentes stratégies pour prendre le dessus sur le système immunitaire de l'hôte, favorisant ainsi l'établissement d'une infection persistante. Par conséquent, savoir si des virus oncogènes potentiels ont la capacité d'interférer avec la réponse immunitaire pourrait fournir des preuves supplémentaires de leur implication dans la cancérogenèse humaine. Ici, nous montrons que les oncoprotéines E6 et E7 de HPV38 suppriment l'expression de Tolllike 9 (TLR9), récepteur des ADN double-brins, en favorisant l'accumulation de ΔNp73α, un antagoniste de p53 et p73. Des expériences d'immunoprécipitation de la chromatine ont montré que ΔNp73α fait partie d'un complexe de régulation négative transcriptionnelle qui se lie à un élément de réponse NF-kappaB dans le promoteur TLR9. Fait intéressant, l'expression ectopique de TLR9 dans des cellules HPV38 E6E7 a entraîné une accumulation des inhibiteurs du cycle cellulaire p21WAF1/Cip1 et p27kip1, une réduction de l'activité kinase associée à CDK2 et l'inhibition de la prolifération cellulaire. Ensemble, ces données indiquent que TLR9 est impliqué dans d'autres événements, en plus de la réponse immunitaire innée. Par conséquent, nous avons constaté que le traitement des kératinocytes humains primaires (HPK) avec différents stress cellulaires, par exemple l'irradiation aux UV, la doxorubicine et le traitement H2O2, conduisent à une induction de la transcription de TLR9. Cet évènement induit par les UV est arbitré par le recrutement de plusieurs facteurs de transcription sur le promoteur TLR9, tels que p53, NF-kappaB p65 et c-Jun. L'expression de E6 et E7 de HPV38 affecte fortement le recrutement de ces facteurs de transcription sur le promoteur TLR9, avec comme conséquence l'affaiblissement de l'expression du gène TLR9. En résumé, nos données montrent que HPV38, de manière similaire à d'autres virus avec une activité oncogénique bien connue, peut inhiber 'expression de TLR9. Plus important encore, nous mettons en évidence une nouvelle fonction de TLR9 dans le contrôle de la réponse cellulaire aux stress et nous montrons que E6 et E7 de HPV38 sont capables d'interférer avec un tel mécanisme. Ces résultats confirment le rôle des types HPV bêta dans la carcinogenèse de la peau, en fournissant des informations supplémentaires sur leur contribution précise dans le processus multi-étapes de développement du cancer


  • Résumé

    The human papillomaviruses (HPV) consist of a group of capsid-enclosed double-stranded deoxyribonucleic acid (dsDNA) viruses from the Papillomaviridae family that display a distinct tropism for mucosal or cutaneous squamous epithelia. Until now, more than 200 types of HPV have been isolated and grouped into a phylogenetic tree composed of 5 genera (alpha, beta, gamma, mu and nu papillomaviruses). Among them, the mucosal high-risk HPV types that belong to the genus alpha have been associated with cervical cancer as well as a subset of anogenital and head and neck carcinomas. They are responsible for approximately 5% of all virus-induced cancers. Beta HPV types have a skin tropism and have been suggested to be involved, together with ultraviolet light (UV), in the development of non-melanoma skin cancer (NMSC). For instance, in vitro and in vivo experimental models highlight the transforming properties of beta HPV38 E6 and E7. Specifically, studies of transgenic mouse model, where HPV38 E6 and E7 are expressed in the undifferentiated basal layer of epithelia under the control of the Keratin 14 (K14) promoter, showed a very high susceptibility to UV-induced skin carcinogenesis in comparison to the wild-type animals. Equally important as their ability to promote cellular transformation, oncogenic viruses have different strategies to overtake the host immune system thus guaranteeing persistent infection. Therefore, understanding whether potential oncogenic viruses have the ability to interfere with the immune response could provide additional evidence relating to their involvement in human carcinogenesis. Here, we show that the E6 and E7 oncoproteins from HPV38 suppress the expression of the dsDNA innate immune sensor Toll-like receptor 9 (TLR9) by promoting the accumulation of ΔNp73α, an antagonist of p53 and p73. Chromatin immunoprecipitation experiments showed that ΔNp73α is part of a negative transcriptional regulatory complex that binds to a NF-κB responsive element within the TLR9 promoter. Interestingly, ectopic expression of TLR9 in HPV38 E6E7 cells resulted in an accumulation of the cell cycle inhibitors p21WAF/Cip1 and p27Kip1, reduction of CDK2-associated kinase activity and inhibition of cellular proliferation. Together these data indicate that TLR9 is involved in additional events, besides the innate immune response. Accordingly, we observed that the treatment of human primary keratinocytes (HPKs) with different cellular stresses, e.g. UV irradiation, doxorubicin and H2O2 treatment, results in TLR9 up-regulation. This UVinduced event is mediated by the recruitment of several transcription factors to the TLR9 promoter, such as p53, NF-kB p65 and c-Jun. The expression of HPV38 E6 and E7 strongly affect the recruitment of these transcription factors to the TLR9 promoter, with consequent impairment of TLR9 gene expression. In summary, our data show that HPV38, similarly to other viruses with well-known oncogenic activity, can down-regulate TLR9. Most importantly, we highlight a novel function of TLR9 in controlling the cellular response to stresses and we show that HPV38 E6 and E7 are able to interfere with such mechanism. These findings further support the role of beta HPV types in skin carcinogenesis, providing additional insight into their precise contribution to the multistep process of cancer development

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