Etude des liens entre apollo et la voie de signalisation de hif2α dans l'oncogenèse rénale // study of the links between apollo and the hif2α signaling pathway in renal oncogenesis

Topic description

Le cancer du rein est responsable de près de décès par an et représente 3% des cancers de l'adulte (14 nouveaux cas par an en France). Près de 30% des patients présentent des métastases liées à un diagnostic tardif. Le type histologique majoritaire est le carcinome à cellules rénales (RCC, 85%) et les sous-types majoritaires de RCC sont les carcinomes à cellules claires (ccRCC, 75%), les carcinomes papillaires (15%) et les carcinomes chromophobes (5%). Le tabac, l'obésité, l'hypertension artérielle et la prédisposition héréditaire représentent les principaux facteurs de risque connus .
Ces dernières années, une quinzaine de gènes associés avec le développement du cancer du rein (VHL, BAP1, PBMR1, SDHB/C/D, FH, MET …) a été identifiée (1–4). Cependant, environ 10% des familles atteintes de RCC héréditaires ne présentent pas de mutation germinale dans les gènes précédemment cités. Notre équipe a donc entrepris le séquençage de l'exome de ces familles afin d'identifier des mutations dans de nouveaux gènes de prédisposition au RCC. Deux variants constitutionnels de type faux-sens du gène DCLRE1B ont été identifiés dans deux familles non apparentées atteintes de ccRCC. Ces variations ne sont pas répertoriées dans les bases de données (gnomAD, COSMIC), elles sont prédites délétères (par les logiciels PolyPhen, SIFT) et ségrègent avec le cancer dans les deux familles.
Le gène DCLRE1B code la protéine SNM1B/Apollo impliquée dans plusieurs processus cellulaires : la protection des télomères, la réparation des dommages de l'ADN, la régulation du cycle cellulaire et de l'apoptose. Apollo est une 5'->3' exonucléase qui possède deux domaines, métallo-β-lactamase et β-CASP, impliqués dans son activité nucléase. Apollo peut se dimériser et interagir avec de nombreuses protéines (TRF2, FANCD2, MRE11, Astrine, …), et ses interactions semblent importantes pour ses activités. Cependant, les mécanismes impliqués dans les activités d'Apollo sont loin d'être caractérisés et les activités d'Apollo dans le rein n'avaient jamais été étudiées.
Au laboratoire, nous avons entrepris l'étude des activités d'Apollo dans un modèle de cellules épithéliales rénales humaines (HKC8) ainsi que l'étude de l'impact des mutations d'Apollo sur ses activités afin de comprendre comment ces mutations peuvent être impliquées dans l'oncogenèse rénale.
Nous avons montré que : (i) Apollo protègent les cellules épithéliales rénales des dommages de l'ADN de types cassures double-brins (DSBs) et pontages interbrins (ICLs) ; (ii) Apollo protège les cellules HKC8 des dommages télomériques et les mutations d'Apollo identifiées chez les patients atteints de ccRCC inhibent cette activité ; (iii) les mutations d'Apollo inhibent son activité 5'-> 3' exonucléase ; (iV) Apollo régule l'expression de HIF2α/EPAS-1, facteur de transcription de réponse à l'hypoxie et acteur clé de l'oncogenèse rénale. L'ensemble de nos résultats est le sujet d'un article publié (Bories et al. ) et d'un article en préparation (Lejour et al. ).
Cette étude doit être poursuivie afin de progresser dans la caractérisation des voies de signalisation et des mécanismes impliqués dans les activités d'Apollo dans le rein et de déterminer l'impact des mutations d'Apollo dans l'oncogenèse rénale. La poursuite de cette étude constitue le projet de thèse que nous proposons. Ce projet se développe en trois axes :
-Axe 1 : Etude des interactions fonctionnelles entre Apollo (sauvage et mutés) et la voie de signalisation VHL/HIF impliquée dans le développement des ccRCC.
-Axe 2 : Etude des activités des formes sauvage et mutées d'Apollo dans la signalisation de la réparation des dommages de l'ADN.
-Axe 3 : Etude de la sensibilité des cellules ApolloWT et ApolloMuté aux inhibiteurs des voies de signalisations de l'hypoxie (Belzutifan) et des réponses aux dommages de l'ADN.
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Kidney cancer is responsible for nearly 4, deaths per year and accounts for 3% of cancers in adults (14, new cases per year in France). Nearly 30% of patients have metastases due to late diagnosis. The most common histological type is renal cell carcinoma (RCC, 85%), and the most common subtypes of RCC are clear cell carcinomas (ccRCC, 75%), papillary carcinomas (15%), and chromophobe carcinomas (5%). Smoking, obesity, high blood pressure, and hereditary predisposition are the main known risk factors .
In recent years, around fifteen genes associated with the development of kidney cancer (VHL, BAP1, PBMR1, SDHB/C/D, FH, MET) have been identified (1–4). However, approximately 10% of families with hereditary RCC do not have germline mutations in the genes mentioned above. Our team therefore undertook exome sequencing of these families to identify mutations in new RCC predisposition genes. Two constitutional missense variants of the DCLRE1B gene were identified in two unrelated families with ccRCC. These variations are not listed in databases (gnomAD, COSMIC), are predicted to be deleterious (by PolyPhen and SIFT software), and segregate with cancer in both families.

The DCLRE1B gene encodes the SNM1B/Apollo protein, which is involved in several cellular processes: telomere protection, DNA damage repair, cell cycle regulation, and apoptosis. Apollo is a 5'->3' exonuclease that has two domains, metallobeta-lactamase and beta-CASP, involved in its nuclease activity. Apollo can dimerize and interact with many proteins (TRF2, FANCD2, MRE11, Astrin, etc.), and these interactions appear to be important for its activities. However, the mechanisms involved in Apollo's activities are far from being characterized, and Apollo's activities in the kidney had never been studied.

In the laboratory, we studied Apollo's activities in a human renal epithelial cell model (HKC8) and investigated the impact of Apollo mutations on its activities in order to understand how these mutations may be involved in renal oncogenesis. We showed that: (i) Apollo protects renal epithelial cells from DNA damage such as double-strand breaks (DSBs) and interstrand crosslinks (ICLs); (ii) Apollo protects HKC8 cells from telomeric damage and Apollo mutations identified in patients with ccRCC inhibit this activity; (iii) Apollo mutations inhibit its 5'-> 3' exonuclease activity; (iv) Apollo regulates the expression of HIF2α, a transcription factor that responds to hypoxia and plays a key role in renal oncogenesis.
Our results are the subject of a published article (Bories et al. ) and an article in preparation (Lejour et al. ). This study must be continued in order to progress in the characterization of the signaling pathways and mechanisms involved in Apollo's activities in the kidney and to determine the impact of Apollo mutations on renal oncogenesis. The thesis project we are proposing is divided into three axis:
- Axis 1: Study of functional interactions between Apollo (wild-type and mutant) and the VHL/HIF signaling pathway involved in the development of ccRCC.
- Axis 2: Study of the activities of wild-type and mutant forms of Apollo in DNA damage repair signaling.
- Axis 3: Study of the sensitivity of ApolloWT and ApolloMutant cells to inhibitors of hypoxia signaling pathways (Belzutifan) and to DNA damage responses.
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Début de la thèse : 01/10/

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Contrats ED : Programme blanc GS-LSaH