Rôle du système générateur d’espèces réactives de l’oxygène NOX4-p22phox dans la thyroïde humaine : implication dans la prolifération et la différenciation thyroïdienne

Role of the NOX4-p22phox ROS Producing System in the Human Thyroid : Implication in Thyroid Proliferation and Differenciation

• Auteur / Autrice : Jérémy Cailloux
• Direction : Corinne Dupuy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 17/11/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Intégrité du génome et cancers (Villejuif, Val-de-Marne ; 2010-....)
• Jury : Président / Présidente : Michaël Schumacher
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Corinne Dupuy, Michaël Schumacher, Françoise Miot, Bernard Lardy, Karim Benihoud, Pham My-Chan Dang
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Miot, Bernard Lardy

Mots clés

Mots clés contrôlés

NADPH oxidase

Protéines du proto-oncogène B-raf

Différenciation cellulaire

Stress oxydatif

Iode

Glande thyroïde -- Cancer

Mots clés libres

Thyroïde

BRAF

NIS

ROS

NOX4

Cancer

Captation d’iode

Dédifférenciation

TGF-β

Smad3

PTC

Thyroid

BRAF

NIS

ROS

NOX4

Cancer

Iodide uptake

Dedifferenciation

TGF-β

Smad3

PTC

Résumé

Rôle de la NADPH oxydase NOX4 dans la régulation de l'expression du symporteur sodium/iode (NIS) dans le cas du cancer papillaire de la thyroïde (PTC). L’activation autocrine de la voie TGF-β induite par BRAFV600E régule négativement l’expression du symporteur sodium/iode (NIS) via une production de ROS dépendante de la NOX4 dans le cancer papillaire de la thyroïde. Résumé : Le cancer papillaire de la thyroïde (PTC) est la pathologie thyroïdienne la plus répandue. Les mutations ponctuelles de BRAF sont retrouvées dans 40 à 60 % des cas de PTC. La transversion BRAFT1799A est la mutation de BRAF la plus fréquente. Les tumeurs porteuses de la mutation BRAFV600E sont souvent associées avec une diminution significative de l’expression du transporteur sodium/iode (NIS). Les résultats cliniques sur les patients atteints d’un cancer de la thyroïde porteur de la mutation BRAFV600E ont montré que l’inhibition de la voie MAPK ne permet pas de rétablir de manière assez importante l’expression du NIS induite par BRAFV600E. L’expression de BRAFV600E induit la sécrétion de TGF-β fonctionnel, qui inhibe l’expression des protéines thyroïdiennes impliquées dans le métabolisme de l’iode, et particulièrement le NIS. La NOX4 est surexprimée dans un nombre croissant de tumeurs, et particulièrement dans les cas de PTC. Dans le cas du cancer du sein, les mécanismes critiques pour le développement du cancer impliquent la régulation par le TGF-β de la NOX4 au niveau transcriptionnel via le facteur de transcription Smad3. Ces données nous mènent à considérer la NOX4 comme un candidat sérieux pour le rôle de système générateur de ROS contrôlé par la boucle autocrine TGF-β induite par BRAFV600E. Dans cette étude, nous avons tout d’abord observé une corrélation entre la présence de l’oncogène BRAFV600E, la surexpression de la NOX4 et l’inhibition de l’expression du NIS dans les cancers papillaires de la thyroïde. Puis, en utilisant la lignée BCPAP comme modèle in vitro de PTC, nous avons démontré BRAFV600E contrôle l’expression de la NOX4 et de la p22phox par l’intermédiaire de la signalisation TGF-β/Smads. La boucle TGF-β induite par BRAFV600E induit l’expression de la NOX4 et de la p22phox au niveau transcriptionnel via phosphorylated SMAD3. L’expression constitutive de la NOX4 et de la p22phox, qui forment ensemble un complexe NADPH oxydase fonctionnel, contribue au stress oxydatif observé dans les cellules BCPAP. Le traitement des cellules BCPAP par des scavengers de ROS comme le N-acetyl cysteine (NAC) et le Tiron permettent d’augmenter l’expression du NIS au niveau transcriptionnel et de rétablir l’expression d’une protéine fonctionnelle permettant la captation d’iode, ce qui indique que les ROS sont impliqués dans l’inhibition de l’expression du NIS. L’inhibition spécifique de la NOX4 par siRNA permet de réinduire l’expression de l’ARN messager et de la protéine NIS. Ces résultats montrent pour la première fois que les ROS produits par la NOX4 jouent un rôle critique dans l’inhibition de l’expression du NIS induite par BRAFV600E via la signalisation TGF-β/SMAD3.

BRAFV600E induced-TGF-β secretion down-regulates sodium iodide symporter (NIS) expression via NOX4-dependent ROS generation in papillary thyroid carcinoma. Abstract : Papillary thyroid cancer (PTC) is the most common thyroid pathology and BRAF point mutations account for 40-60% of tumors. BRAFT1799A is the most frequent BRAF mutation and BRAFV600E positive tumors are often associated with a significant loss of sodium/iodide symporter (NIS) expression. Clinical results on patients harboring thyroid cancer with BRAF mutation have recently shown that MAPK pathway inhibition does not fully reverts the BRAF-induced NIS repression. BRAFV600E expression induces secretion of functional TGF-β which is a repressor of thyroid specific genes such as NIS. Importantly, NOX4 has been shown to be prominently expressed in an increasing number of tumors, in particular in PTCs. In breast cancer cells, a critical mechanism for cancer development involves the transcriptional regulation of NOX4 by TGF-β. This result prompted us to test NOX4 as a ROS-producing candidate induced by BRAF-induced TGF-β. In this report, we first show in PTCs a correlation between BRAFV600E status, NOX4 overexpression, and low NIS expression level. Then, using BCPAP cells as an in vitro PTC model, we demonstrate that BRAFV600E controls NOX4 and p22phox expression via TGF-β signalling. The TGF-β autocrine loop activated by BRAFV600E induces NOX4 and p22phox expression at the transcriptional level via phosphorylated SMAD3. Both constitutively expressed proteins form a functional NADPH oxidase which produces high intracellular ROS levels. ROS scavengers increase the NIS expression at both mRNA and protein levels, and rescue a functional NIS, indicating that ROS are involved in the repression of NIS. Knocking down NOX4 with specific siRNAs reinduces NIS expression at both mRNA and protein levels. Altogether, these results show for the first time that NOX4-dependent ROS generation has a critical role in BRAF-induced NIS repression via the TGF-β/SMAD3 oncogenic signalling.