Organisation nucléaire et oncogenèse - INSERM U.579  


  RESPONSABLEProf. DEJEAN Anne / adejean@pasteur.fr
  MEMBRESDr BISCHOF Oliver / CORDINA Emilie / DEMARQUE Maud / MARCHIO Agnès
MARTIN Nadine / Dr OGRUNC Müge / Dr PINEAU Pascal / Dr PUVVULA Pavan Kumar
Dr SEELER Jacob / Dr SCHWAMBORN Klaus / Prof. TIOLLAIS Pierre / Dr WERNER Andreas

  Rapport d'activité

Les travaux de l’Unité portent sur l’étude des mécanismes moléculaires et cellulaires à l’origine des cancers chez l’homme avec un accent particulier sur le rôle joué par certaines modifications post-traductionnelles dans les processus tumoraux. Outre leur intérêt sur le plan médical, ces travaux constituent une voie d’approche privilégiée pour une meilleure compréhension de la biologie de la cellule ‘normale’. Deux approches, à la fois distinctes et complémentaires, sont développées. D’une part une approche globale, dite ‘à grande échelle’, visant à établir un profil général des altérations génétiques, épigénétiques et post-transcriptionnelles de l’hépatocarcinome (HCC). D’autre part une approche plus ‘fonctionnelle’ ayant pour objectif l’étude du rôle la voie SUMO dans le développement et l’oncogénèse, en relation avec le processus de sénescence cellulaire notamment.

Génétique et Epigénétique du Cancer du Foie (responsable : Pascal Pineau)

Afin de mieux comprendre les mécanismes à l’origine du développement du cancer du foie, l’un de nos objectifs principaux vise à établir les bases génétiques et épigénétiques de ce type de tumeur. Pour cela : (i) Des analyses mutationnelles ont été réalisées sur plusieurs suppresseurs de tumeur candidats. Nous avons pu ainsi observer des mutations du gène PTEN chez 20% des patients présentant une perte de l’hététozygotie dans ce locus. (ii) Les profils généraux et spécifiques de modification de la chromatine ont été étudiés tant au niveau des histones que de l’ADN ce qui a permis de définir 3 classes de patients. Ces analyses sont complétées par l’étude du potentiel anti-tumoral des HDACi in vitro.(iii) Parallèlement une étude exhaustive a été initiée portant sur l’expression des principaux acteurs des voies de régulation épigénétique (enzymes de modification/démodification, modificateurs eux-mêmes, variants d’histones…) dans l’HCC. Une approche globale de type ‘microtranscriptome’ est en cours afin d’ évaluer le rôle joué par les miRNAs dans le développement de cette tumeur. (iv) Finalement, une étude de transcriptome sur une soixantaine de patients a été réalisée afin de définir les principaux profils d’expression de cette tumeur très hétérogène. En parallèle à l’étude des signatures, la recherche de surexpressions génétiques isolées a révélé une expression anormalement élevée de certains récepteurs heptahélicoïdaux (7TM). Ces travaux devraient à terme permettre d’établir une classification à valeur prédictive et thérapeutique du carcinome hépatocellulaire.

Modification par SUMO et Sénescence Cellulaire (responsables : Jacob Seeler, Oliver Bischof)

Le deuxième axe est dédié à l’étude de la voie de modification par une protéine apparentée à l’ubiquitine appelée SUMO, laquelle joue un rôle majeur dans plusieurs processus cellulaires fondamentaux. Deux axes interactifs de recherche ont été développés. Le premier vise à identifier de nouveaux acteurs de cette voie. Nous avons pu ainsi caractériser 2 nouveaux susbtrats de SUMO, PARP1 et Ataxin7, pour lesquels nous avons généré des mutants déficients pour la sumoylation afin d’analyser l’impact de la modification sur leurs fonctions biologiques. Nous avons par ailleurs identifié la protéine FIP200 comme un co-régulateur de la SUMO E3 ligase PIASy. Le deuxième axe est dédié à l’étude du rôle de la voie SUMO dans le développement et l’oncogénèse. L’inactivation de cette voie chez la souris conduit à une léthalité embyonnaire précoce associée à des défauts majeurs dans la structure et la foncion du noyau (Figure). Pour pallier à ce problème, des modèles murins d’inactivation totale ou partielle de la voie SUMO de manière conditionnelle ont été construits et sont en cours d’analyses. Parallèlement, nous avons montré que l’expression de la E3 ligase PIASy dans des fibroblastes humains induit une sénescence cellulaire prématurée ou une apoptose massive selon la présence ou non du suppresseur de tumeur Rb dans ces cellules. D’un point de vue mécanistique, PIASy stimule la voie p53 tout en catalysant la sumoylation de la protéine p53 elle-même. Parallèlement, PIASy s’associe et coopère avec Rb pour co-réprimer la transcription. Ces données, qui permettent d’établir un premier lien direct entre une SUMO E3 ligase, et donc par implication la voie SUMO, et le processus de sénescence cellulaire, suggèrent que PIASy joue un rôle clef au sein des réseaux de signalisation convergeant vers l’apoptose ou la sénescence en permettant à la cellule de ‘basculer’ vers l’un ou l’autre de ces processus anti-tumoraux. En collaboration avec l’équipe de B. Arcangioli (Institut Pasteur), nous avons montré que, chez la levure S. pombe, une altération de la sumoylation par inactivation de certains de ses composants enzymatiques conduit à une élongation de la taille des télomères. Des études sont menées pour comprendre le rôle de la sumoylation dans la sénescence cellulaire et le maintien des télomères. Nous avons par ailleurs poursuivi nos travaux visant à clarifier la fonction de la protéine PML, un des susbtrats majeurs de SUMO capable d’induire une sénescence prématurée. En collaboration avec l’équipe de S. Galande (Pune, Inde), nous avons identifié la protéine SATB1 (special AT-rich sequence binding protein 1) comme un nouveau partenaire d’interaction physique et fonctionnel de PML. SATB1, comme PML, est fortement associée à la matrice nucléaire et joue un rôle majeur dans la structuration de l’architecture chromatinienne en organisant cette dernière en boucles par ancrage de régions génomiques particulières appelées MARs (pour ‘matrix attachment regions’) à la matrice nucléaire. PML et SATB1 agissent de concert pour réguler l’expression génique en participant directement à la structuration de la chromatine à travers la formation de boucles.

Mots-clés: oncogénèse, SUMO, cancer du foie, épigénétique, sénescence cellulaire

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L’absence de sumoylation conduit à des défauts majeurs dans la structure et la fonction du noyau.

Lack of sumoylation leads to major defects in nuclear structure and function



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