Rôle du canal calcique de type T, Cav3.2 et de ses

Université Lille 1 Sciences et Technologies
Année 2013 N° d'ordre : 41327
THESE
présentée pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L'UNIVERSITE LILLE1 SCIENCES ET TECHNOLOGIES
Discipline : Aspects moléculaires et cellulaires de la Biologie
Rôle du canal calcique de type T, Cav3.2 et
de ses protéines partenaires dans la
tumorogenèse prostatique
Thèse codirigée par le Docteur Pascal Mariot et le Professeur Morad Roudbaraki
présentée et soutenue publiquement par
Marine Warnier
Le jeudi 19 décembre 2013
Membres du jury :
Dr Legrand Dominique, Directeur de recherche CNRS, Lille Président
Pr Fabrice Matifat, Professeur d'Université, Amiens Rapporteur
Dr Olivier Soriani, Maître de conférences, Nice Rapporteur
Pr Marc Mesnil, Professeur d'Université, Poitiers Examinateur
Pr Morad Roudbaraki, Professeur d'Université, Lille Examinateur
Dr Pascal Mariot, Maître de conférences, Lille Examinateur
Thèse réalisée au sein du laboratoire du Physiologie cellulaire, Inserm U1003
Villeneuve d'Ascq
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Thèse de Marine Warnier, Lille 1, 2013
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Résumé
Le cancer de la prostate, troisième cause de mortalité par cancer chez l’homme en
Europe, est dépendant des androgènes dans les premiers stades de la maladie. Cependant,
après une première phase de la maladie sensible à la privation en androgènes circulants, il se
produit un échappement thérapeutique conduisant à un cancer androgéno-réfractaire. Cette
progression du cancer vers l’androgéno-indépendance s’accompagne d’une augmentation du
nombre de cellules neuroendocrines, cellules surexprimant des canaux calciques voltage-
dépendants de type T (canaux T), Cav3.2. Il a été établi que la surexpression de ces canaux
favorisait la sécrétion de phosphatase acide prostatique et d’autres facteurs mitogènes
potentiellement responsables de la prolifération des cellules avoisinantes. De plus,
l’expression de ces canaux est augmentée dans le tissu cancéreux prostatique par rapport au
tissu hyperplasique. S’il a été montré que ces canaux T sont constitués d’une sous-unité pore
Cav3.2, la structure multimérique des canaux T reste peu connue à l’heure actuelle. Ces sous-
unités pores pourraient s’associer à des sous-unités accessoires (α2δ, β, γ) comme cela a été
décrit pour d’autres canaux calciques voltage-dépendants.
Afin de déterminer l’importance de ces canaux T et de comprendre leur
fonctionnement et leur régulation dans la cancérogenèse prostatique, ce travail avait pour
objectif de déterminer les protéines avec lesquelles ces canaux interagissent et leur(s) rôle(s)
physiopathologique(s).Nous montrons tout d’abord que les canaux Cav3.2 sont couplés à des
canaux potassiques calcium-dépendants à grande conductance (canaux BK) dans les cellules
cancéreuses prostatiques et que ces deux familles de canaux interviennent dans la
prolifération cellulaire. Nous mettons d’autre part en évidence l’expression d’une sous-unité
accessoire du type α2δ2 des canaux calciques voltage-dépendants dans les lignées et tissus
prostatiques. Selon une hypothèse récente, le gène CACNA2D2 codant pour la sous-unité
α2δ2 pourrait être un gène suppresseur de tumeur. Nous avons donc étudié son implication
dans la cancérogenèse prostatique. Contre toute attente, nous montrons qu’α2δ2 est exprimée
plus fréquemment dans les tissus cancéreux prostatiques par rapport aux tissus sains, et que
son expression augmente avec le grade du cancer. De plus, par des études in vitro et in vivo,
nous mettons en évidence son rôle promoteur de la croissance tumorale et de l’angiogenèse.
Grâce aux techniques d’immunofluorescence, d’immunoprécipitation et d’électrophysiologie,
nous montrons d’autre part que Cav3.2 et la sous-unité α2δ2 peuvent s’associer dans un même
complexe protéique et qu’α2δ2 est capable de moduler l’activité de ce canal. Cependant, nos
travaux suggèrent également que le rôle de cette sous-unité dans la prolifération prostatique
pourrait être indépendant de son association avec Cav3.2.
En conclusion, ce travail amène à une meilleure compréhension de l’implication des
canaux calciques de type T et de ses protéines associées dans le cancer de la prostate.
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Abstract
Prostate cancer, the third leading cause of cancer death in men, depends on androgens
and is therefore frequently treated using androgen ablation therapies in the early stages.
However, after few years of anti-androgen treatments, the disease resumes its progression
towards an androgen-refractory aggressive stage. In addition, this progression is associated
with an increased number of neuroendocrine cells, which overexpress voltage-dependent
Cav3.2 T-type calcium channels. It has been previously demonstrated that such an
overexpression of Cav3.2 channels leads to the secretion of prostatic acid phosphatase and
others mitogenic factors responsible for the proliferation of epithelial cells. Moreover, Cav3.2
channel expression is increased in prostatic cancerous tissue. Though it has been shown that
prostate T-type channels require Cav3.2 pore subunits, T-type channels multimeric structure
still remains unknown. As described for high voltage-activated calcium channels, T-type
channels could be constituted by a pore subunit (Cav3.2 also known as α1H) associated with
accessories subunits (α2δ, β, γ).
In order to determine the role of T-type channels and to understand their regulation
during cancer progression, the aim of this work was to identify proteins that interact with
Cav3.2 channels and their role in physiopathology. First, we demonstrate that Cav3.2 channels
are coupled with high-conductance calcium-gated potassium channels (BK channels) in
prostate cancer cells. We show that both channels are involved in proliferation. Moreover, we
show that an accessory α2δ2 subunit along with a γ4 subunit, putative partners of voltage-
gated calcium channel pore subunits, are expressed in prostate cancer cell lines and prostatic
tissues. According to a recent hypothesis, CACNA2D2 gene which codes for α2δ2 subunit
could be a tumor suppressor gene. For this reason, we investigated its role in prostatic
carcinogenesis. We show that the α2δ2 subunit is more frequently expressed in cancerous
tissues than in healthy ones, and that its expression increases with cancer grade. We propose
that the α2δ2 subunit may be used as a biomarker for prostate cancer diagnosis. Moreover,
using in vitro and in vivo studies, we highlight the promoting role of α2δ2 on tumor growth
and angiogenesis. In addition, we show that Cav3.2 and α2δ2 can associate in a protein
complex and that α2δ2 can modulate the activity of Cav3.2 channels. However, our study also
suggests that the role of the α2δ2 subunit in prostate cell proliferation could be independent of
its association with Cav3.2.
In conclusion, this work leads to a better understanding of the role of T-type calcium
channel and its partners in prostate cancer.
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Je tiens tout d'abord à remercier les membres du jury d'avoir accepté de juger cette thèse.
Merci, pour le temps que vous avez consacré à la lecture de ce manuscrit et pour votre
présence lors de ma soutenance.
Je remercie très sincèrement le Docteur Dominique Legrand d'avoir accepté de présider le
jury de cette thèse.
Ma reconnaissance s'adresse également au Professeur Fabrice Matifat et au Docteur Olivier
Soriani qui ont bien voulu être rapporteurs de ce manuscrit ainsi qu'au Professeur Marc
Mesnil d'avoir accepté de l'examiner.
J'adresse mes remerciements au Professeur Natalia Prevarskaya pour m'avoir accueillie au
sein de son laboratoire et pour m'avoir fait confiance tout au long de cette thèse.
Je tiens à remercier le Docteur Pascal Mariot et le Professeur Morad Roudbaraki pour leur
encadrement, leur soutien et leur enthousiasme durant ces 3 années de thèse. Merci pour vos
conseils, votre aide et pour toutes ces discussions scientifiques passionnantes. Enfin, merci
pour votre courage (je suis bien consciente que je ne suis pas toujours facile à supporter !).
Morad, merci d'avoir essayé de contacter Rafa pour l'un de mes anniversaires et j'espère un
jour vous convaincre de venir voir un de ses match avec moi !
Pascal, merci pour ton humour ("niveau primaire" dit-on mais auquel j'adhère totalement !) et
pour tes qualités sportives (qui nous ont permis de "participer" au match de foot inter-labo).
Enfin, je remercie tous les membres du laboratoire pour leur aide, leurs conseils, leur bonne
humeur et auprès desquels j'ai eu plaisir à travailler. Merci en particulier à Loic, Mirto, Anne-
So, Gab, Pauline, Etienne, Christian, Philippe, c'était un plaisir de travailler avec vous et de
vous côtoyer.
Un merci particulier à Sandra et Alex d'être à la fois mes collègues et mes "choupettes". Vous
êtes les mieux placés pour savoir que j'ai du mal à exprimer ce que je ressens, mais vous
savez très bien tout ce que je vous dois. Sachez que c'était un plaisir de partager le bureau, et
ces soirées (wii, foot, rugby…) avec vous.
Pour finir, je tiens évidemment à remercier l'ensemble de mes proches, ma famille et mes
parents qui m'ont toujours encouragée et soutenue durant mes études mais également
supportée lors des moments plus difficiles, sans oublier ma sœur et mon frère. Enfin, un grand
merci à mes amis d'avoir été à mes côtés pendant ces années.
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A ma famille, à mes amis,
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