Année 2016-2017 - Demande d’allocation doctorale ED Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (SSBCV) n°549 1. Informations administratives : Nom de l’encadrant responsable de la thèse : Sébastien ROGER Unité : UMR1069 Nutrition, Croissance et Cancer Equipe (si unité multi-équipes): Unité monoéquipe (DU : Stéphan CHEVALIER) Email de l’encadrant : [email protected] 2. Titre de la thèse : Rôle du gène SCN4B et de son produit d’expression, la protéine Navβ4, dans prévention de l’invasion métastatique, Induction de son expression et inhibition de la progression cancéreuse par les acides gras polyinsaturés n-3 3. Résumé : La forte mortalité associée aux carcinomes dépend essentiellement du développement des métastases, pour lesquelles il n’existe à ce jour aucun marqueur ni traitement spécifique. Les phénomènes qui conduisent à la formation des métastases sont complexes et font intervenir de multiples étapes conduisant en particulier à l’échappement des cellules cancéreuses de la tumeur primaire, suite à l’acquisition de propriétés de migration et d’invasivité. Récemment, nous avons identifié le gène SCN4B, et son produit d’expression la protéine Navβ4, initialement caractérisée de protéine auxiliaire régulatrice de canaux sodiques dépendants du voltage (NaV), comme ayant un rôle déterminant dans la progression du cancer du sein, de manière indépendante de la présence de la sous-unité NaV (Bon et al., Nat Commun 2016). Le gène SCN4B est fortement exprimé dans les tissus épithéliaux mammaires sains. En revanche son expression est réduite dans les tissus cancéreux, et particulièrement dans les tumeurs invasives, pour être presque absente dans les tumeurs de haut grade et dans les métastases. Au niveau cellulaire, la perte d’expression de SCN4B dans les cellules cancéreuses stimule leur invasivité en augmentant l’activité de la GTPase RhoA et en induisant l’acquisition d’un phénotype cancéreux très agressif de type hybride mésenchymateux-amiboïde. La surexpression expérimentale de SCN4B dans les cellules cancéreuses réduit leur invasivité et le développement de métastases. Nous proposons que le gène SCN4B pourrait jouer le rôle de suppresseur de métastases. Ainsi, le maintien ou l’induction de son expression dans les cellules cancéreuses pourrait représenter une stratégie intéressante pour prévenir le développement métastatique. Les acides gras polyinsaturés à longue chaîne de la série n-3 (AGPI n-3), tels que l’acide docosahexaènoïque (DHA, 22:6 n3), ont été identifiés parmi les facteurs de l’alimentation comme présentant des effets anticancéreux (Bougnoux et al., Prog. Lipid. Res. 2010). Nos données préliminaires indiquent que l’expression du gène SCN4B est fortement induite par des supplémentations en AGPI n-3, ce qui se traduit en une inhibition de l’invasivité cancéreuse (Bon et al., données préliminaires). Les objectifs de ce projet de thèse sont : i) de détailler les mécanismes impliqués dans la régulation de l’invasivité cancéreuse par le gène SCN4B, à la fois in vitro et in vivo, ii) de détailler la nature des régulations transcriptionnelles de SCN4B par les acides gras, et le niveau d’expression de SCN4B dans les tumeurs en fonction de la composition en acides gras du tissu adipeux péritumoral, et enfin iii) de mettre en évidence le potentiel anti-invasif et anti-métastatique, d’une supplémentation en AGPI n-3 via la modulation de l’expression du gène SCN4B. Principales techniques associées au projet de thèse : Culture cellulaire (dont les techniques d’évaluation de la migration et de l’invasivité cellulaire) Biologie moléculaire et cellulaire (extraction ARNm, RT-qPCR, analyse d’activité promoteur en gène rapporteur, extraction de protéines, western blotting, coimmunoprécipitation, pull-down) Electrophysiologie cellulaire (patch clamp configuration cellule entière) Analyse des acides gras issus des triglycérides (tissus adipeux) et phospholipides (tissus tumoraux et non tumoraux) par chromatographie sur couche mince et chromatographie gazeuse Microscopie d’épifluorescence (immuno-cytofluorescence, microscopie time-lapse) et confocale Marquages immunohistochimique Expérimentation animale (modèles murins, dont modèle de xénogreffe orthotopique, et développement d’un modèle KO conditionnel) avec régime alimentaire 4. Résumé en anglais : Role of the SCN4B gene and its expression product, Navβ4, in the prevention of metastatic invasion, Induction of its expression, and inhibition of cancer progression by n-3 polyunsaturated fatty acids The high mortality of carcinomas is mainly the cause of the development of metastases for which no specific markers or treatments exist. The formation of metastases relies on a series of complex and multistep mechanisms leading to the escape of cancer cells from the primary tumour after the acquisition of migration and invasion properties. Recently, we have identified the SCN4B gene, encoding for the Navβ4 auxiliary subunit of voltagegated sodium channels (NaV), as a critical protagonist in the progression of breast cancer, independently of NaV subunit (Bon et al., Nat Commun 2016). The SCN4B gene is highly expressed in epithelial cells of normal breast, but its expression is reduced in cancer tissues, and most particularly in invasive tumours, to be almost absent in high-grade tumours and metastases. At the cellular level, the loss of SCN4B expression potentiates cancer cell invasiveness by increasing the activity of the RhoA GTPase, leading to a very aggressive mesenchymal-amoeboid hybrid phenotype. The experimental overexpression of SCN4B in cancer cells reduces their invasiveness and the development of metastases. We propose that SCN4B could represent a metastasis-suppressor gene. Sustaining or inducing SCN4B gene expression in cancer cells could open new strategies to prevent metastasis development. Long chain n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs), such as docosahexaenoic acid (DHA, 22:6 n-3), have been identified as dietary factors that could have anticancer properties (Bougnoux et al., Prog. Lipid. Res. 2010). Our preliminary results indicate that the expression of SCN4B is strongly induced by n-3 PUFA supplementations, which in turn inhibit cancer cell invasiveness (Bon et al., preliminary results). The objectives of the PhD project are the following: i) to study the mechanisms by which SCN4B controls cancer cell invasiveness both in vitro and in vivo. ii) to study the regulation of SCN4B expression by fatty acids, and the level of SCN4B expression in the tumours of patients in relation with the fatty acids composition of their peritumoral adipose tissue, and iii) to identify the anti-invasive and anti-metastasic activity of n-3 PUFA supplementation through the modulation of SCN4B expression.