Study of the Hippo/YAP1 signaling pathway in gastric carcinogenesis induced by Helicobacter pylori

par Silvia Molina-Castro

Thèse de doctorat en Microbiologie Immunologie

Sous la direction de Christine Varon.

Soutenue le 30-06-2017

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux) , en partenariat avec BordeAux Research In Translational Oncology (laboratoire) .

Le président du jury était Michel Moenner.

Les rapporteurs étaient Eliette Touati, Juozas Kupcinskas.

  • Titre traduit

    Etude de la voie de signalisation HIPPO/YAP dans la carcinogenèse gastrique induite par l'infection à Helicobacter pylori


  • Résumé

    Le cancer gastrique (CG) est une maladie multifactorielle, fréquemment associée à l’infection chronique par des souches CagA+ d’Helicobacter pylori. La transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) est un processus réversible dans lequel une cellule épithéliale polarisée acquiert un phénotype mésenchymateux. L’EMT est à l’émergence de cellules souches cancéreuses (CSC) qui expriment CD44 et présentent une activité ALDH élevée. L’infection des cellules épithéliales gastriques humaines (CEGs) par CagA+ H. pylori induit des cellules CD44+ avec des propriétés des CSCs via une EMT. La voie Hippo est composée par les kinases MST et LATS, et leurs cibles, les YAP1 et TAZ. Suite à la phosphorylation, YAP1 et TAZ sont inhibés. YAP1 et TAZ activés lient les facteurs TEAD pour promouvoir la croissance cellulaire et l’inhibition de l’apoptose.Notre premier objectif était de rechercher si H. pylori change l’état d’activation de la voie Hippo et l'effet sur l’EMT et les CSC in vitro et in vivo. Le deuxième but est la caractérisation du rôle de YAP1/TEAD dans les propriétés de CSCs gastriques in vitro et les conséquences de son inhibition dans la croissance tumorale in vivo.Pour étudier la régulation de la voie Hippo pendant l’infection par H. pylori, LATS2, YAP1 et CD44 ont été évalués dans la muqueuse gastrique de sujets non-infectés et infectés par H. pylori, qui ont été augmentés avec l’infection et leur surexpression a été associée avec la gastrite et la métaplasie intestinale. Dans les CEGs l’expression de gènes de la voie Hippo a été altérée par l’infection. La régulation de la voie Hippo par H. pylori a une cinétique diphasique et dépendante de CagA. Dans l’infection précoce, H. pylori déclenche l’activité transcriptionelle de YAP1. Cette période d’inactivité de la voie Hippo est suivi de son activation progressive, soutenue par l’accumulation de LATS2 et la phosphorylation inhibitrice de YAP1. La répression de LATS2 avec siRNAs a accéléré l’acquisition du phénotype mésenchymateux après l’infection, l’augmentation de marqueurs de l’EMT (Zeb1 et Snail1), et la diminution des miR-200 épithéliaux. Les CSC induites par H. pylori ont été potentialisées par l’inhibition de LATS2, ce qui suggère que LATS2 limite l’EMT et le phénotype de CSC acquis pendant l’infection. L’inhibition de LATS2 ou YAP1 diminue l’expression de ces deux protéines, révélant ainsi une boucle de régulation positive. Dans des coupes de tissu de CG, l’expression de LATS2 et YAP1 est hétérogène et positivement corrélée, fait qui a été confirmé dans 38 CEGs de la CCLE. L’expression LATS2 est fortement corrélée à celle de CTGF et CYR61, ce qui suggère que LATS2 peut aussi être un gène cible de YAP1/TEAD.La verteporfine (VP) est capable d’interrompre l’interaction YAP1/TEAD, et donc d’inhiber son activité transcriptionelle. In vitro, utilisant CEGs et des cellules de tumeurs de patients amplifiées chez la souris (patient-derived xenograft PDX), le traitement à la VP a diminué la croissance cellulaire, l’expression de gènes cible de YAP1/TAZ/TEAD, l’activité du rapporteur TEAD-luciférase et la capacité de formation de sphères. L’activité de la VP a été testée in vivo par injection péri-tumorale dans un modèle de greffe sous-cutanés des CEGs MKN45 et MKN74 et le PDX GC10 chez la souris NSG. La croissance tumorale a été diminuée. Le poids des tumeurs, l’analyse par IHC (CD44, ALDH, Ki67) et la capacité de formation de sphères des CSCs résiduelles ont été diminuées. Ces résultats montrent une activité inhibitrice de la VP sur les CSCs gastriques in vitro et in vivo.Ce travail montre pour la première fois que l’axe LATS2/YAP1/TEAD est précocement activé pendant l’infection chronique avec H. pylori et que celui-ci contrôle l’EMT et les propriétés de CSC. Le ciblage de la voie Hippo a été montré comme étant efficace dans la prévention de la croissance tumorale, mettant en évidence le potentiel de son inhibition dans le traitement du cancer gastrique.


  • Résumé

    Gastric cancer (GC) is a multifactorial disease, most frequently associated to chronic infection with CagA-positive Helicobacter pylori strains. Epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) is reversible process in which polarized epithelial cells acquire a mesenchymal phenotype. EMT is at the origin of cancer stem cells (CSC). In GC, CSCs express CD44 and high aldehyde-dehydrogenase (ALDH) activity. Infection with H. pylori of human gastric cancer cell lines (hGECs) in vitro induces the emergence of a population of CD44+ cells with CSC-properties through an EMT process in a CagA-dependent manner. The Hippo pathway is composed by the kinases MST and LATS, and their phosphorylation targets,YAP1 and TAZ. Upon phosphorylation by LATS, YAP1 and TAZ are inhibited. Active YAP1 and TAZ bind to TEAD transcription factors to promote the expression of genes that regulate cell growth and apoptosis.The first aim of this work was to investigate whether H. pylori affects the activation state of the Hippo pathway, and its effect on the EMT process and the CSCs. Second, we intended to characterize the role of YAP1/TEAD in gastric CSC properties in vitro and the consequences of its pharmacological inhibition on tumor growth in vivo.To study the Hippo pathway regulation during infection, LATS2, YAP1 and CD44 were evaluated in gastric mucosae of non-infected or H. pylori-infected patients. They were upregulated in infected mucosae and were associated to pathology. Hippo pathway regulation by H. pylori infection has biphasic kinetics and is CagA-dependent. Early in infection, H. pylori transiently triggered YAP1 expression and co-transcriptional activity, along with LATS2. This period of Hippo pathway inactivity is followed by a progressive activation, sustained by LATS2 accumulation and inhibitory YAP1Ser127-phosphorylation. LATS2 siRNA-mediated repression accelerated the acquisition of the EMT-phenotype upon infection, the up-regulation of EMT-markers ZEB1 and Snail1, and the decrease of the epithelial miR-200. H. pylori-induced CD44 upregulation, invasion and sphere-forming capacity were further enhanced upon LATS2 knockdown, suggesting that LATS2 restricts the EMT and CSC-like phenotype in hGECs upon H. pylori infection. Inhibition of either LATS2 or YAP1 reduced the expression of both proteins, revealing a positive feedback loop. In tissue sections of GC, LATS2 and YAP1 were heterogeneous and co-expressed. The positive correlation between LATS2 and YAP1 was confirmed in the 38 hGECs of the CCLE. The expression of CTGF and CYR61 was also strongly correlated to LATS2, suggesting that LATS2 could also be a YAP1/TEAD target gene.hGECs of the CCLE. The expression of CTGF and CYR61 was also strongly correlated to LATS2, suggesting that LATS2 could also be a YAP1/TEAD target gene.Verteporfin (VP) disrupts the YAP1/TEAD interaction inhibiting its transcriptional activity. In vitro, using hGECs and cells from patient derived primary tumor xenogratfs (PDXs), we showed that treatment with VP decreased cell growth, expression of YAP1/TAZ/TEAD target genes, TEAD-luciferase reporter activity and sphere-forming capacity. The activity of VP was tested in vivo, by peritumoral injection in a model of subcutaneous graft of hGECs (MKN45 and MKN74) and PDX (GC10) in NGS mice. Tumor growth was followed and a decrease was observed. Tumor weight measurement, IHC analysis (CD44, ALDH and Ki67), and CSCs were decreased in treated tumors. These results show the CSC-inhibitory activity of VP both in vitro and in vivo.We showed for the first time that the LATS2/YAP1/TEAD axis is early activated during the carcinogenesis process induced by chronic H. pylori infection and controls the subsequent EMT and CSC-like features. Targeting the Hippo pathway efficiently prevented tumor growth in a PDX model, highlighting the potential of its inhibition to be implemented in gastric cancer therapy.


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