Étude de la fonction transcriptionnelle de la parkine dans les cancers cérébraux

Study of the transcriptional function of parkin in brain cancers

• Auteur / Autrice : Lila Rouland
• Direction : Cristine Alves da Costa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 26/09/2019
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Checler
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Checler, Marie-Christine Galas, Emmanuelle Huillard, Jean-Charles Lambert, Thierry Virolle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Christine Galas, Emmanuelle Huillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tumeurs cérébrales

Gène PARK 2

Glioblastome

Mots clés libres

Glioblastome

Parkine

Facteur de transcription

Prolifération

Transport nucléo-cytoplasmique

Séquences NLS e NES

Glioblastoma

Parkin

Transcription

Proliferation

Nucleo-cytoplasmic transport

NLS and NES sequence

Résumé

La parkine, est une protéine responsable de certaines formes autosomiques familiales récessives de la maladie de Parkinson. Elle est principalement considérée comme une ubiquitine ligase E3 mais la parkine se comporte également comme facteur de transcription (FT). En effet, elle réprime trancriptionnellement p53 et module différemment l’expression des presenilines puisqu’elle active PS1 et réprime PS2. A ce jour, trois cibles transcriptionnelles de la parkine p53, PS1 et PS2 ont été identifiées. Il est intéressant de noter que la parkine joue également un rôle dans le cancer en tant que suppresseur de tumeur. Elle est également fréquemment délétée ou inactivée dans un certain nombre de tumeurs malignes. De précédentes études ont montré que l’expression de la parkine était fortement réduite dans les gliomes. Il s’avère que cette baisse des niveaux de parkine était associée à la perte de fonction d’un autre facteur de transcription clef fréquemment muté dans les gliomes, p53. Ces études suggèrent que la parkine aurait un rôle majeur dans l’origine et/ou le développement des gliomes, mais l’implication de sa fonction transcriptionnelle dans ces processus n’est pas encore établie.Nous nous sommes intéressés aux mécanismes d’imports et exports de la parkine dans le transport nucléo-cytoplasmique. Cela nous a permis de déterminer l’existence de séquences NLS (signal d’import) et NES (signal d’export) sur la structure de la parkine. Ces séquences NLS et NES sont reconnues par les complexes importines et exportines, respectivement. De plus, nous avons muté au sein de ces séquences endogènes un ou plusieurs acides aminés rendant les séquences inactives et non reconnaissables pour le transport. Ainsi, nous avons généré des outils génétiques permettant de « forcer » la localisation de la parkine dans le cytosol ou dans le noyau. Ces travaux identifient les processus moléculaires régissant la navette de la parkine entre le noyau et le cytosol et confortent le rôle de facteur de transcription de la parkine. De plus, ces nouvelles constructions mutées permettent de déterminer avec précision la part des fonctions ubiquitine-ligase et FT de la parkine dans la régulation de ses cibles.Nous nous sommes également intéressés à l’implication de l’activité FT de la parkine dans l’étiologie des gliomes et notamment, sur un processus clés majoritairement dérégulé dans les cancers, la prolifération. Dans ce cadre, nous avons identifié deux nouvelles cibles transcriptionnelles de la parkine: les cyclines A et B contrôlant respectivement le déclenchement/progression en phase S et la transition G2/M du cycle cellulaire.Grâce aux mutants précédemment décrits, nous avons pu déterminer que la parkine régulait la cycline A uniquement via son activité FT et la cycline B via ses deux activités. Nous avons également utilisé un modèle in vivo (souris sauvages (PK+/+) ou invalidées (PK-/-) pour la parkine), dans lequel nous avons injecté des cellules de glioblastomes murins. En absence de parkine, la taille des tumeurs est significativement supérieure à celle observée dans les souris PK+/+. Dans un second temps nous avons voulu examiner l’impact des mutants NES et NLS sur la croissance tumorale dans des souris PK-/-. Pour ce faire, nous avons injecté des cellules de glioblastomes murins exprimant stablement la parkine sauvage ou ses mutants NLS/NES. Ces résultats indiquent que les deux fonctions de la parkine contribuent à la réduction du volume tumoral.Ainsi, l’activité FT de la parkine semble être particulièrement impliquée dans la régulation de la prolifération dans les glioblastomes. Cette étude est donc d’un intérêt capital car elle permet d’établir la contribution exacte de la parkine dans les GBM et de mieux comprendre son rôle suppresseur de tumeur.

Parkin is a protein responsible for some familial autosomal recessive forms of Parkinson’s disease.It’s mainly considered as an E3 ligase activity but parkin also acts as a transcription factor (TF). To date, three transcriptional targets of parkin have been identified p53, PS1 and PS2. Indeed, parkin represses p53 and presenilin 2 and transactivates presenilin 1. It is interesting to note that parkin also plays a role in cancer as a tumor suppressor. It is also frequently deleted or inactivated in a number of malignant tumors.Previous studies have shown that parkin expression is reduced in gliomas. This decrease in parkin levels was found to be associated with the loss of function of another key transcriptional factor frequently mutated in glioma: p53. These studies suggest that parkin transcription function may have a major role in the origin and/or development of gliomas. My thesis project addressed this question and was articulated in two main axes. First, we investigated the mechanisms of parkin nucleo-cytoplasmic transport. This enabled us to determine the existence of NLS (import signal) and NES (export signal) sequences in the structure of parkin. These NLS and NES sequences are recognized by the import and export complexes, respectively.We have mutated the NLS and NES parkin’s domains, in one or more amino acids, in order to block their recognition by importins and exportins. Thus, we have generated genetic tools that have allowed us to examine with precision the transcription factor and E3-ligase functions of parkin. Second, we have examined the implication of TF activity of parkin in the etiology of glioma. In this context, we have identified two new transcriptional targets of parkin: cyclins A and B. These cyclins are involved in the control of the S and G2/M phases of the cell cycle. Using the NLS/NES parkin mutants, we were able to show that parkin regulates cyclin A only via its TF activity and cyclin B via its two activities. By means of an in vivo model (wild type (PK+/+) or invalidated (PK-/-) mice for parkin) in which we injected glioblastoma murine cells we show that parkin invalidation leads to increased tumor size. Importantly, we show that both nuclear and cytosolic parkin induce tumor suppression, but nuclear parkin reduces tumor progression more efficiently than cytosolic parkin. Thus, the TF activity of parkin seems to be particularly involved in the regulation of proliferation in glioblastoma. This study is therefore of major interest because it allowed us to gain insight in the mechanism of parkin nucleus-cytoplasm shuttle and establish the exact contribution of parkin TF function in tumor suppression in glioblastoma context.