• Langue : Anglais
• Discipline : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Identifiant : 2025ULILS108
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 22/10/2025

Résumé en langue originale

Du fait de leur prolifération anarchique, les cellules cancéreuses présentent un besoin accru en nutriments, incluant les lipides. Les lipides alimentaires n'étant pas suffisants pour satisfaire leurs besoins métaboliques, elles affichent généralement une lipogenèse de novo exacerbée. Ainsi, une des enzymes de la lipogenèse, l'acide gras synthase (FASN, Fatty Acid SyNthase), est souvent surexprimée dans les cancers. FASN est une « mégasynthase » possédant sept activités enzymatiques différentes et active sous la forme d'homodimères. En synthétisant des acides gras, cette enzyme ubiquitaire de 273 kDa contribue à la prolifération des cellules cancéreuses. En plus de favoriser la biogenèse des membranes cellulaires, FASN est aussi indirectement impliquée dans le stockage de l'énergie, la synthèse de messagers secondaires et l'acylation de protéines. FASN est ainsi capable de promouvoir différentes caractéristiques des cancers. Bien que n'étant pas capable à elle seule d'induire une transformation maligne, FASN est considérée comme étant une enzyme pro-oncogénique et constitue une cible thérapeutique intéressante.D'autre part, les cellules cancéreuses sont aussi avides en glucose comme le démontre l'effet Warburg. Il est estimé que 2 à 3% du glucose entrant dans les cellules est redirigé vers la voie de biosynthèse des hexosamines (HBP). L'UDP-GlcNAc, produit final de la voie des hexosamines, est pris en charge par la O-GlcNAc transférase (OGT) qui catalyse le transfert du résidu GlcNAc sur l'hydroxyle d'une sérine ou thréonine d'une protéine cible. Cette modification, appelée O-GlcNAcylation, est réversible puisque la O-GlcNAcase (OGA) est capable d'hydrolyser le résidu de GlcNAc. La O-GlcNAcylation régule tout un ensemble de propriétés : interactions protéine-protéine, activité enzymatique, localisation subcellulaire, protéostase… De la même manière que FASN, l'OGT est active en homodimères et est fréquemment surexprimée dans les cancers. Favorisant de nombreuses caractéristiques des cancers, l'OGT constitue également une enzyme pro-oncogénique.Les travaux de l'équipe se sont ainsi concentrés sur l'étude de la régulation croisée entre ces deux protéines pro-oncogéniques dans le contexte du cancer hépatique. Leur surexpression a notamment été démontrée par l'équipe dans des tissus cancéreux de patients. FASN est régulée par O-GlcNAcylation dans des foies de souris et dans la lignée HepG2. Cette modification favorise l'interaction de FASN avec la déubiquitinase USP2a (Ubiquitin-Specific Peptidase 2a), réduisant sa poly-ubiquitination et par conséquent sa dégradation protéasomale. L'OGT, de par son activité, favorise donc la stabilité de FASN. L'inhibition de l'OGT réduit significativement l'expression protéique de FASN. Inversement, l'inhibition de FASN diminue significativement l'expression protéique et l'activité de l'OGT. Ces perturbations résultent en une dérégulation du cycle cellulaire et une réduction de la viabilité des cellules HepG2.Par diverses approches, nous avons dans un premier temps cherché à déterminer quels sites de O-GlcNAcylation de FASN étaient impliqués dans sa régulation. Dans un second temps, le but a été d'identifier les domaines d'interactions respectifs du complexe FASN-OGT. Nos résultats indiquent que les niveaux de O-GlcNAcylation régulent la synthèse d'acides gras des cellules HepG2. Le site T980 de FASN apparait comme un site majeur de O-GlcNAcylation régulant nombreuses de ses propriétés : localisation, dimérisation, activité et protéostase. La modification de ce site soutient son caractère pro-oncogénique en promouvant la survie, la prolifération et la progression du cycle cellulaire de la lignée Hep3B. Enfin, FASN et OGT interagissent préférentiellement via leur partie N-terminal respective.Ainsi, cibler le site T980 de FASN ou l'interaction FASN-OGT pourrait constituer une voie thérapeutique intéressante.

Résumé traduit

Due to their uncontrolled proliferation, cancer cells have an increased need for nutrients, including lipids. Dietary lipids being not sufficient to satisfy their metabolic needs, they generally display exacerbated de novo lipogenesis. Thus, one of the enzymes involved in lipogenesis, Fatty Acid Synthase (FASN), is frequently overexpressed in cancers. FASN is a « megasynthase » having seven different enzymatic activities, active in the form of homodimers. Synthesizing fatty acids from acetyl-CoA, malonyl-CoA and NADPH,H +, this ubiquitous 273 kDa enzyme contributes to cancer cell proliferation. As well as promoting the biogenesis of membranes, FASN is also indirectly involved in energy storage, the synthesis of second messengers and protein acylation. FASN is able to promote different hallmarks of cancers: resistance to apoptosis, migration/invasion, angiogenesis induction or even immune escape. Although not able on its own of inducing malignant transformation, FASN is considered as a pro-oncogenic enzyme and is an interesting therapeutic target.On the other hand, cancer cells also have a high demand for glucose as demonstrated by the Warburg effect. It is estimated that 2 to 3% of the glucose entering cells is redirect to the hexosamine biosynthetic pathway (HBP). UDP-GlcNAc, the end product of HBP, is a nutritional sensor. Its synthesis depends on the metabolism of glucose, but also of amino acids, fatty acids and nucleotides. This nucleotide-sugar is handled by O-GlcNAc transferase (OGT) which catalyzes the transfer of GlcNAc on the hydroxyl group of a serine or threonine on a target protein. This modification, known as O-GlcNAcylation, is reversible as O-GlcNAcase (OGA) is able to hydrolyze the GlcNAc residue. O-GlcNAcylation regulates a whole range of protein properties: protein-protein interactions, enzymatic activity, subcellular location, stability… Likewise FASN, OGT is active in homodimers and is frequently overexpressed in cancers. Promoting many hallmarks of cancers, OGT is also a pro-oncogenic enzyme.The team has thus focused on studying the cross-regulation between these two pro-oncogenic proteins in the context of hepatic cancer. Their overexpression has been demonstrated in patient cancer tissues. FASN is regulated by O-GlcNAcylation in mice livers and in the HepG2 cell line. This modification promotes FASN interaction with the deubiquitinase Ubiquitin-Specific Peptidase 2a (USP2a), reducing its poly-ubiquitination and consequently its proteasomal degradation. OGT's activity therefore promotes FASN stability. More recent work has highlighted the cross-regulation of these two enzymes. OGT inhibition significantly reduces FASN protein expression. Conversely, FASN inhibition significantly reduces OGT protein expression and activity. These perturbations result in a deregulation of cell cycle and reduced viability of HepG2 cells.By combining different approaches, we first aimed to determine which FASN O-GlcNAcylation sites were involved in its regulation. Secondly, the purpose was to identify FASN and OGT respective interaction domains. Our results indicate that O-GlcNAcylation levels regulate fatty acid synthesis in HepG2 cells. FASN T980 site appears to be a major O-GlcNAcylation site, positively regulating many of its properties: location, dimerization, activity and proteostasis. At the cellular level, modification of this site sustains its pro-oncogenic character by promoting survival, proliferation and cell cycle progression of the Hep3B cell line. At last, FASN and OGT interact preferentially via their respective N-terminal domain.Thus, targeting FASN T980 site or FASN-OGT interaction could represent an interesting therapeutic avenue. Preventing FASN O-GlcNAcylation may reduce its pro-oncogenic properties, thereby slowing down tumor progression in patients with hepatic cancer.