Étude de mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de la survie et de l'apoptose des cellules mélanocytaires

par Lionel Larribere

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Corine Bertolotto.

Soutenue en 2006

à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) .

mots clés

• Mélanocytes
• Mélanome
• Apoptose
• Facteurs de croissance

Résumé

Le mélanome, qui est la forme la plus agressive des cancers de la peau est un problème majeur de santé publique. Cette tumeur touche des sujets jeunes et son incidence a doublé en trente ans. Il y a donc un besoin urgent de mieux comprendre les mécanismes entraînant la transformation du mélanocyte en mélanome, et notamment les processus qui conduisent à l'altération des voies apoptotiques et l'acquisition d'une résistance aux traitements thérapeutiques existants. Au cours de ma thèse, j'ai étudié les mécanismes moléculaires qui sont impliqués dans la régulation de la survie et de la mort des mélanocytes et de leur contrepartie transformée les mélanomes. Ainsi, j'ai montré que le SCF (Stem Cell Factor), un facteur de croissance des mélanocytes protège ces cellules de l'apoptose induite par Trail ou la staurosporine. Le SCF est capable d'activer à la fois la voie Ras/Raf/MAPK et la voie PI3K/AKT qui sont fréquemment mutées et constitutivement activées dans les mélanomes. Cependant, j'ai observé que la protection de l'apoptose par le SCF est majoritairement médiée par la voie PI3K/AKT et que l'activation de cette voie seule est suffisante pour bloquer l'apoptose. De plus, le rôle clé de la voie PI3K/AKT dans la transformation mélanocytaire a récemment été mis en évidence dans une étude qui montre que la PI3K active, contrairement à Ras actif, peut induire une hyperprolifération mélanocytaire invasive. Donc, dans la peau, une surproduction de SCF pourrait prévenir, via la voie PI3K/AKT, l'apoptose des mélanocytes et favoriser leur survie et leur transformation. L'approfondissement de cette étude m'a permis de montrer une diminution d'expression de MITF (MIcrophthalmia-associated Transcription Factor), un facteur de transcription spécifique des mélanocytes, au cours de l'apoptose induite par Trail. J'ai démontré que cette perte d'expression de MITF est la conséquence d'un clivage par les caspases qui génère un grand fragment N-terminal et un petit fragment C-terminal. Le rôle physiologique de ce processus est d'amplifier le signal apoptotique. En effet, un mutant non-clivable de MITF rend les mélanomes résistants à l'apoptose. De plus, la surexpression du petit fragment C-terminal induit l'apoptose par elle-même. Donc, ces résultats révèlent l'existence d'un mécanisme apoptotique spécifique des mélanocytes et dépendant de MITF. Ceci met en évidence la dualité fonctionnelle de MITF qui contribue à la survie en contrôlant l'expression de Bcl-2 et à la mort cellulaire en libérant, après son clivage par les caspases, un fragment pro-apoptotique.

Titre traduit

Study of molecular mecanisms involved in the regulation of the survival and the apoptosis of melanocytic cells

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Résumé

Melanoma, which is the most aggresive form of skin cancer, is becoming a main problem of public health. This tumor appears young individuals and its incidence doubled in thirty years. Thus, there is an urgent need to better understand the mechanisms leading to melanocyte transformation into a melanoma, and notably to understand the process inducing alteration of apoptotic pathways and a strong chemoresistance. In the course of my PhD, I studied molecular mechanisms that are implied in the regulation of the survival and the death of melanocytes and melanoma cells. I showed that SCF (Stem Cell Factor), a melanocyte growth factor protects cells form Trail or staurosporine-induced apoptosis. SCF activates both Ras/Raf/MAPK and PI3K/AKT pathways that are frequently mutated and constitutively activated in melanoma. However, I observed that SCF mediated apoptosis protection acts mainly via PI3K/AKT pathway and that activation of this pathway alone is sufficient to block apoptosis. Moreover, the key role of PI3K/AKT pathway in melanocyte transformation has recently been underlined in a study showing that active PI3K, contrary to active Ras, is able to induce an invasive melanocytic neoplasia. Thus, in the skin, SCF deregulation could prevent melanocyte apoptosis and favour their survival and their transformation via PI3K/AKT pathway. Deepening of this study allowed me to observe a reduction of MITF (MIcrophthalmia-associated Transcription Factor) expression, which is a melanocyte specific transcription factor, during Trail-induced apoptosis. I demonstrated that loss of MITF expression is the consequence of caspase cleavage generating a large N-terminus fragment and a short C-terminus fragment. Physiological role of the processing could be to amplify apoptotic signal. Indeed, uncleavable mutant of MITF renders melanoma cells resistant to apotosis. Moreover, overexpression of C-terminus fragment induces apoptosis by its own. Thus, these results show the existence of a melanocyte specific and MITF dependent apoptotic mechanism and highlight the functional duality of MITF which contributes to survival, by controlling Bcl-2 expression and cellular death, by the generation of a pro-apoptotic fragment after its cleavage by caspases.