Etude du rôle de LKB1 dans le foie

LKB1 Roles in the Liver

• Auteur / Autrice : Pierre-Alexandre Just
• Direction : Christine Perret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 10/12/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Cancérologie : Biologie, Médecine, Santé (2000-2015 ; Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Cochin (Paris ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Christian Auclair
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Perret, Christian Auclair, Valérie Paradis, Anne-Françoise Burnol, Benoît Terris, Jean Rosenbaum
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Paradis, Anne-Françoise Burnol

Mots clés

Mots clés contrôlés

bêta-Caténine

Sérine / thréonine kinases

Carcinome hépatocellulaire

Mots clés libres

Carcinome hépatocellulaire

LKB1

Beta-caténine

Néoglucogenèse

Isoforme

STK11

Hepatocellular carcinoma

LKB1

Beta-catenin

Gluconeogenesis

Isoform

STK11

Résumé

Les carcinomes hépatocellulaires (CHC) mutés CTNNB1 ont des caractéristiques phénotypiques propres en termes de polarité et de métabolisme (absence de stéatose). Nous avons émis l’hypothèse que ce phénotype pouvait être secondaire à l’activation du gène suppresseur de tumeurs LKB1 qui code une Ser/Thr kinase multitâches.Nous avons tout d’abord montré qu’il existait effectivement un dialogue complexe entre les voies Wnt/β-Caténine et LKB1 dans le foie. Les mutations de CTNNB1 sont en effet capables d’induire l’expression protéique de LKB1 dans des lignées hépatomateuses humaines, et les CHC mutés CTNNB1 présentent une expression protéique accrue de LKB1 et une signature transcriptionnelle d’activation de LKB1. De plus, dans deux modèles murins d’invalidation hépatospécifique de Lkb1, LKB1 est apparu comme requis pour l’activation complète du programme transcriptionnel de β-Caténine mais de façon dépendante du stade de développement et du contexte nutritionnel. Enfin, la signalisation LKB1 est apparue comme nécessaire à la survie des hépatocytes activés pour β-Caténine dans deux modèles murins différents.Nous avons aussi caractérisé les rôles métaboliques de LKB1 dans le foie. L’invalidation hépatospécifique de Lkb1 induisait une augmentation progressive de la masse grasse corporelle avec utilisation préférentielle des glucides comme substrat énergétique. Il existait une activation de la néoglucogenèse hépatique avec hyperglycémie et une lipogenèse accrue avec accumulation hépatocytaire de lipides. Enfin, nous avons mis en évidence une activation paradoxale de la signalisation AKT dans les hépatocytes, même à jeun, et une dépendance énergétique aux acides aminés. Enfin, nous avons identifié une nouvelle isoforme protéique de LKB1 délétée de son domaine N-Terminal et d’une partie de son domaine kinase. D’expression tissulaire préférentiellement musculaire et myocardique, cette isoforme catalytiquement inactive se comportait comme dominant positif sur l’activation de l’AMPK par la forme conventionnelle mais comme dominant négatif dans l’activité polarisation induite par LKB1. Enfin, elle était capable d’induire, en l’absence de la forme conventionnelle, la prolifération cellulaire et la tumorigenèse chez la souris nude. Elle pourrait exercer des rôles métaboliques particuliers dans les tissus fortement oxydatifs et des rôles oncogéniques dans certains contextes.

CTNNB1-Mutated hepatocellular carcinomas (HCC) share a specific polarity and metabolic phenotype without steatosis. We hypothesized that such phenotype could imply the tumor suppressor gene LKB1 that encodes for a multi-Task Ser/Thr kinase.We first demonstrated that a complex crosstalk indeed exists in the liver between LKB1 and the Wnt/β-Catenin pathway. LKB1 proteic expression was controlled by mutant β-Catenin in hepatomatous cell line and CTNNB1-Mutated HCCs had an enhanced LKB1 proteic expression as well a transcriptomic signature of LKB1 activation. In two mouse model of liver-Specific invalidation of Lkb1, we showed that LKB1 was required for full activation of the β-Catenin transcriptomic program, but it depended on the developmental stage and nutritional context. At least, LKB1 appeared to be required for the survival of β-Catenin activated liver cells in two other mouse models.Then, we wanted to caracterize the metabolic roles of LKB1 in the liver. Liver-Specific invalidation of Lkb1 progressively raised the body fat mass and we observed that carbohydrates were preferred as whole-Body energetic fuel. In the liver, gluconeogenesis and lipogenesis were enhanced, resulting in mild hyperglycemia and lipid accumulation in the hepatocytes. At least, we identified an aberrant activation of the AKT signaling in the liver, even during fasting, and an energetic dependence towards amino acids.At least, we identified a novel LKB1 proteic isoform that is deleted of its N-Terminal domain and part of its kinase domain. Highly expressed in the muscle and in the heart, this catalytically inactive isoform however acted as a positive dominant towards AMPK activation by full length LKB1 but as a negative dominant towards LKB1-Induced cell polarization. This isoform is also able to enhance cell proliferation and to induce tumors in a xenograft model, even when expressed alone. It could play specific metabolic roles in oxidative tissues and could be oncogenic in some contexts.