Implication du récepteur à activité tyrosine kinase (RTK) MET sur la balance survie/apoptose et identification de nouvelles mutations de RTKs dans les cancers colorectaux métastatiques

par Leslie Duplaquet

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire

Sous la direction de David Tulasne.

Soutenue le 20-12-2018

à Lille 2 , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Lille) , en partenariat avec Mécanismes de la tumorigenèse et thérapies ciblées (M3T) (laboratoire) et de Mécanismes de la Tumorigénèse et Thérapies Ciblées (M3T) - UMR 8161 (laboratoire) .


  • Résumé

    Les RTKs sont impliqués dans le dialogue au sein des tissus par la régulation de nombreuses réponses cellulaires dont la survie, la prolifération ou la mobilité. Dans les cancers, ces récepteurs sont fréquemment dérégulés notamment par des mutations activatrices. Ainsi, la suractivation des RTKs induit la transformation cellulaire et la tumorigenèse en favorisant par exemple la survie cellulaire. Depuis le début des années 2000, le développement de molécules inhibitrices de l’activité tyrosine kinase (TKI) et d’anticorps bloquant l’interaction ligand/récepteur ont montré que les RTKs représentent des cibles thérapeutiques majeures dans le traitement des cancers.MET est un RTK exprimé par les cellules épithéliales, dont le ligand est l’Hepatocyte Growth Factor/Scatter Factor (HGF/SF). En plus de son rôle pro-survie, MET peut également favoriser l’apoptose en absence de ligand et sous l’effet d’un stress. MET est alors clivé par les caspases et libère dans le cytosol un fragment de 40 kDa nommé p40MET. Ce fragment active la voie intrinsèque de l’apoptose en causant la perméabilisation des mitochondries. Cependant, les mécanismes moléculaires responsables de cette perméabilisation et l’impact physiologique de la fonction pro-apoptotique de MET étaient encore inconnus.Mon travail de thèse a permis de démontrer que le fragment p40MET se localise dans la région des MAMs, constituant l’interface entre le réticulum endoplasmique et les mitochondries, où il favorise un transfert de calcium entre les deux organites. Ce transfert déclenche une surcharge de calcium dans les mitochondries, responsable de leur perméabilisation. De plus, nous avons développé une lignée de souris transgéniques dans lesquelles MET est muté sur l’un des sites caspases. Ces souris sont incapables de produire le fragment p40MET pro-apoptotique. Ce modèle nous a permis de démontrer l'importance du clivage de MET dans l’amplification de l’apoptose in vivo. Ainsi, nos travaux apportent les premières preuves de la fonction de MET en tant que récepteur à dépendance au sein d’un organisme et décrivent un nouveau mécanisme de signalisation pro-apoptotique par la dérégulation des flux calciques.Ces dernières années, la découverte de mutations touchant les RTKs dans les cancers a augmenté de façon exponentielle. Toutefois, pour une grande majorité de mutations, leurs conséquences fonctionnelles sont totalement inconnues. Ainsi, en parallèle de mon principal sujet de thèse nous avons évalué la pertinence biologique et clinique des mutations de RTK identifiées par séquençage haut débit à partir d’échantillons de patients. Le séquençage de tissus sains, de tumeurs colorectales et de métastases hépatiques de 30 patients a permis d'identifier de nombreuses mutations somatiques. Parmi elles, certaines affectent le domaine kinase des récepteurs et sont présentes à la fois dans les tumeurs et les métastases. L’analyse fonctionnelle que j’ai menée sur 7 de ces mutations révèle qu’elles ne provoquent ni la suractivation de la kinase ni la transformation des fibroblastes NIH3T3. Au contraire, deux mutations de RTKs provoquent une inhibition drastique de leur activité kinase. Ces résultats démontrent que ces variants de RTK ne sont pas des cibles appropriées pour l’utilisation de TKI à des fins thérapeutiques et démontre l’intérêt de coupler la recherche de variants à des études fonctionnelles [...]

  • Titre traduit

    Involvement of the receptor tyrosine kinase (RTK) MET on the survival/apoptosis balance and identification of new RTKs mutations in metastatic colorectal cancers


  • Résumé

    RTKs are involved in tissue dialogue by regulating many cellular mechanisms such as survival, proliferation or mobility. In cancers, these receptors are frequently deregulated, as a result of various molecular alterations leading to their activation. RTKs overactivation induces cell transformation and tumorigenesis notably by promoting survival. Since the early 2000s, the development of tyrosine kinase inhibitors (TKI) demonstrated that RTKs represent major therapeutic targets in cancer treatment.MET receptor and its ligand the Hepatocyte Growth Factor/Scatter Factor (HGF/SF) are known to promote survival of many epithelial structures during embryogenesis and later during adulthood. Besides pro-survival role of the ligand-activated MET, the receptor is also able to promote apoptosis, which has led to classify it within the dependence receptor family. Indeed, in absence of its ligand and under stress conditions, MET is cleaved by caspases leading to the production of an intracellular fragment of nearly 40 kDa named p40MET able to amplify apoptosis. This fragment activates the intrinsic pathway of apoptosis by causing mitochondrial permeabilization. However, the molecular mechanisms involved in this permeabilization and the physiological impact of the pro-apoptotic function of MET were still unknown.My PhD work has evidenced p40MET localization at the MAM microdomain and characterized a calcium transfer from the endoplasmic reticulum to the mitochondria triggered by p40MET. This calcium transfer triggers a calcium overload in mitochondria leading to their membrane permeabilization and apoptosis. In addition, we engineered a knock-in mouse model expressing mutated MET at the C-terminal caspase site. These mice are unable to produce the pro-apoptotic p40MET fragment. This model allowed us to assess the importance of MET cleavage in physiological apoptosis in vivo. Altogether, our work brings the first evidence for MET function as a dependence receptor in an organism and demonstrates a new signaling mechanism involved in apoptosis amplification by p40MET through calcium flux deregulation. This process may be relevant in the physio-pathology of organs where MET is expressed.In recent years, the discovery of mutations affecting RTKs in cancers has increased exponentially. However, for a large majority of mutations, their functional consequences are totally unknown. Thus, in parallel of my main thesis topic, we evaluated the biological and clinical relevance of RTKs mutations identified by high throughput sequencing from patient samples. Sequencing of healthy tissues, colorectal tumours and liver metastases of 30 patients has identified many somatic mutations. Some of them affect the receptor kinase domain and are present in both tumors and metastases. Functional analysis of 7 of these mutations shows that they do not cause neither kinase overactivation nor transformation of NIH3T3 fibroblasts. On the contrary, two RTK mutations cause drastic inhibition of the corresponding kinase activity. These findings indicate that these RTK variants are not suitable targets for TKI. Therefore, it appears important to set up reliable functional assays to interpret identified variants and classify them as pathogenic or neutral.In conclusion, my work opens up new perspectives on therapeutic strategies targeting RTKs in cancers. First of all, the pro-apoptotic capacities of some RTKs are undoubtedly a brake to tumorigenesis, and their stimulations could reinforce the effectiveness of anti-cancer therapies. On the other hand, we have shown that RTKs mutations in the kinase domain do not necessarily lead to overactivation of the receptor suggesting that they are probably not involved in tumorigenesis and that treatment with TKIs targeting them would be ineffective. This functional information could notably influence the choice of a suitable targeted therapy.


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