• Langue : Français, Anglais
• Discipline : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Identifiant : 2020LILUS113
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 21/10/2020

Résumé en langue originale

La O-GlcNAcylation (O-N-acétylglucosaminylation) est une MPT (modification post-traductionnelle) dynamique et réversible catalysée par un unique couple d’enzymes antagonistes : l’OGT (O-GlcNAc transférase) et l’OGA (O GlcNAcase). Elle est considérée comme un véritable senseur nutritionnel et régule un grand nombre de mécanismes cellulaires fondamentaux. En ciblant des oncoprotéines et des suppresseurs de tumeur, sa dérégulation est associée à la cancérogenèse et la progression tumorale. En revanche, son rôle dans la réponse aux thérapies anti-cancéreuses est très peu étudié. Il a été néanmoins montré récemment que l’hyper-O-GlcNAcylation impacte la réponse de certains cancers à des drogues telles que le tamoxifène, le cisplatine, le bortézomib et le 5-FU (5-fluorouracile). Le 5-FU est la chimiothérapie de référence du CCR (cancer colorectal) et la TS (Thymidylate Synthase) sa cible principale. La surexpression de la TS est un biomarqueur de résistance au 5-FU utilisé en clinique. La TS a été montrée comme étant O-GlcNAcylée mais le rôle de cette MPT n’a pas été élucidé. Il nous est donc paru intéressant d’analyser le « cross-talk » entre O-GlcNAcylation et réponse au 5-FU dans le CCR dans l’hypothèse que la O-GlcNAcylation pourrait impacter la sensibilité au 5-FU en régulant sa cible TS. Un modèle murin in vivo de CCR humains et des cellules coliques non cancéreuses et cancéreuses ont été utilisés pour analyser l’effet du 5-FU sur la O-GlcNAcylation globale des protéines et réciproquement l’impact de la O-GlcNAcylation sur le niveau et l’activité de la TS, et la réponse au 5-FU. Nos données in vitro corroborent nos résultats in vivo et soutiennent que le 5-FU diminue la O-GlcNAcylation globale et que, réciproquement, la O-GlcNAcylation augmente le niveau de TS et sensibilise le CCR au 5-FU. Nous avons déchiffré le mécanisme moléculaire sous-jacent mettant en lumière le rôle de la O-GlcNAcylation dans la stabilisation de la TS et sa protection contre la dégradation protéasomale. Deux sites de O-GlcNAcylation de la TS ont été identifiés : la Thr251 à l’interface de dimérisation de l’enzyme et la Thr306 dans la séquence dégron carboxy-terminale connue pour contrôler sa dégradation. Ensemble nos résultats proposent une nouvelle stratégie thérapeutique combinant le 5-FU à un inhibiteur de l’OGA afin d’améliorer la réponse du CCR à la chimiothérapie à base de 5-FU.

Résumé traduit

O-GlcNAcylation (O-N-acetylglucosaminylation) is a dynamic and reversible PTM (post-translational modification) controlled by a couple of unique antagonist enzymes : OGT (O-GlcNAc transferase) and OGA (O-GlcNAcase). O GlcNAcylation is considered as a nutritional sensor and regulates a plethora of fundamental cellular mechanisms. By targeting oncoproteins and tumor suppressors, dysregulation of O-GlcNAcylation is associated with carcinogenesis and tumor progression. However, its role in the anti-cancer therapy response has been poorly investigated. Recently, hyper O-GlcNAcylation has been shown to impact the response of some cancers to drugs such as tamoxifen, cisplatin, bortezomib and 5-FU (5-fluorouracil). 5-FU is the CRC (colorectal cancer) gold standard chemotherapy and TS (Thymidylate synthase) is its main target. Overexpression of TS is a biomarker of 5-FU resistance already used clinically. TS has been shown to be O-GlcNAcylated but the role of this PTM has not been elucidated. We therefore analyzed the « cross-talk » between O-GlcNAcylation and 5-FU response based on the hypothesis that O-GlcNAcylation impacts the sensitivity to 5-FU by regulating TS. In vivo mouse model of human CRC and colon non-cancerous and cancerous cells were used to analyze the effect of 5 FU on total O-GlcNAcylation and, reciprocally, the impact of O-GlcNAcylation on TS level/activity and 5-FU response. Our in vitro data corroborate our in vivo results and support that 5-FU decreases O-GlcNAcylation and, reciprocally, that O-GlcNAcylation increases TS level and sensitizes CRC to 5-FU. We deciphered the underlying molecular mechanism which highlights the role of O-GlcNAcylation towards TS stability and protection against proteasomal degradation. Two TS O-GlcNAcylated sites have been identified: at Thr251 within the dimerization interface and at Thr306 within the carboxy-terminal degron sequence known to control TS degradation. Together, our results propose a new therapeutic approach combining 5-FU-based therapy with an OGA inhibitor to improve the CRC drug response