Upregulated flotillins and sphingosine kinase 2 derail AXL vesicular traffic to promote epithelial-mesenchymal transition

Altered endocytosis and vesicular trafficking are major players during tumorigenesis. Flotillin overexpression, a feature observed in many invasive tumors and identified as a marker of poor prognosis, induces a deregulated endocytic and trafficking pathway called upregulated flotillin-induced trafficking (UFIT). Here, we found that in non-tumoral mammary epithelial cells, induction of the UFIT pathway promotes epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) and accelerates the endocytosis of several transmembrane receptors, including AXL, in flotillin-positive late endosomes. AXL overexpression, frequently observed in cancer cells, is linked to EMT and metastasis formation. In flotillin-overexpressing non-tumoral mammary epithelial cells and in invasive breast carcinoma cells, we found that the UFIT pathway-mediated AXL endocytosis allows its stabilization and depends on sphingosine kinase 2, a lipid kinase recruited in flotillin-rich plasma membrane domains and endosomes. Thus, the deregulation of vesicular trafficking following flotillin upregulation, and through sphingosine kinase 2, emerges as a new mechanism of AXL overexpression and EMT-inducing signaling pathway activation.This work was supported by the Fondation pour la Recherche Médicale (DEQ20161136700) and the Fondation ARC pour la recherche sur le cancer (ARCPJA32020060002078). Collection of breast tumor samples was supported by the Russian Science Foundation (19-75-30016). C.G.-R. was supported by the Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale.Peer reviewe

Impact of flotillin-upregulation on the activation of signaling pathways inducing the Epithelial to mesenchymal tTransition in mammary cells

L’invasion cellulaire est un phénomène clé du développement tumoral au cours duquel les cellules réalisent une transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) caractérisée par des changements d’expression de gènes clés dans la régulation de l’adhérence et de la morphologie cellulaire. L’expression de ces gènes est sous le contrôle de voies de signalisation, qui lors du processus de tumorigenèse sont dérégulées. La dérégulation de ces voies est multifactorielle et peut-être initiée par une activation de récepteurs présents à la membrane plasmique.Dans ce contexte, nous avons mis en évidence que les flotillines sont d’importants régulateurs de l’activation de ces récepteurs et des voies de signalisation en aval qui conduisent à l’induction de la TEM. Les flotillines 1 et 2 sont des protéines ubiquitaires très conservées. Le niveau d’expression des flotillines est accru dans de nombreux cancers invasifs et ceci est un facteur de mauvais pronostic. En condition physiologique, non surexprimées, les flotillines sont majoritairement à la membrane plasmique. Surexprimées les flotillines induisent la formation d’endolysosomes ayant une faible activité de dégradation, dans lesquels elles sont retrouvées.Mes travaux montrent que l’augmentation de l’expression des flotillines dans des cellules normales mammaires est suffisante pour induire le processus de TEM, processus clé de l’invasion tumorale. De plus nous montrons que la surexpression des flotillines génère une voie de trafic vésiculaire que nous nommons UFIT (Upregulated flotillin Induced Trafficking pathway) et qui affecte le trafic de plusieurs récepteurs membranaires connus pour participer à l’activation des voies oncogéniques inductrices de la TEM. Dans le cas particulier d’un de ces récepteurs, AXL, cible thérapeutique dans les cancers du sein, nous montrons que la surexpression des flotillines régule son endocytose et l’adresse dans les endosomes de signalisation riches en flotillines tout en le protégeant de la dégradation. Ces travaux apportent donc des explications nouvelles quant au rôle des flotillines dans le processus d’invasion cellulaire conduisant à la formation des métastases.Tumor cell invasion and consecutive metastasis formation are the main cause of death in cancer patients. One crucial process of tumor cell invasion is the epithelial to mesenchymal transition (EMT), a reversible process during which polarized epithelial cells convert into motile mesenchymal cells. This process is characterized by gene expression changes involved, in particular, in the perturbation of cell adhesion, polarity and cytoskeletal structures.Flotillin 1 and 2 are two ubiquitous and highly conserved membrane proteins that assemble in large oligomers, known to participate in membrane protein clustering and endocytosis. Flotillins are upregulated in many invasive cancers and are considered as markers of poor prognosis. At physiological expression level, flotillins are mainly located at the plasma membrane. The cellular distribution of upregulated flotillins is dramatically modified with a strong enrichment in vesicular compartments that we characterized as non-degradative-endolysosomes.During my PhD project, we identified that flotillins are key EMT inducer. We upregulated flotillins in normal mammary cells and demonstrated that it is sufficient to promote EMT. Using several global comparative analyses (transcriptomic, phosphokinase arrays), we showed that flotillin upregulation activates key oncogenic signaling pathways and plasma membrane receptors. We identified that flotillin overexpression induces a trafficking pathway that we named UFIT-pathway (Upregulated flotillin Induced Trafficking pathway), which promotes the endocytosis of several cargos, amongst them membrane receptors involved in the activation of oncogenic pathways.Our results suggest that the UFIT pathway generates flotillin-positive endolysosomes acting as as “signalosome compartments” involved in the activation of signaling pathways stimulating EMT and cellular invasion

MT1-MMP targeting to endolysosomes is mediated by upregulation of flotillins

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