Direct interaction of TrkA/CD44v3 is essential for NGF-promoted aggressiveness of breast cancer cells

Background CD44 is a multifunctional membrane glycoprotein. Through its heparan sulfate chain, CD44 presents growth factors to their receptors. We have shown that CD44 and Tropomyosin kinase A (TrkA) form a complex following nerve growth factor (NGF) induction. Our study aimed to understand how CD44 and TrkA interact and the consequences of inhibiting this interaction regarding the pro-tumoral effect of NGF in breast cancer. Methods After determining which CD44 isoforms (variants) are involved in forming the TrkA/CD44 complex using proximity ligation assays, we investigated the molecular determinants of this interaction. By molecular modeling, we isolated the amino acids involved and confirmed their involvement using mutations. A CD44v3 mimetic peptide was then synthesized to block the TrkA/CD44v3 interaction. The effects of this peptide on the growth, migration and invasion of xenografted triple-negative breast cancer cells were assessed. Finally, we investigated the correlations between the expression of the TrkA/CD44v3 complex in tumors and histo-pronostic parameters. Results We demonstrated that isoform v3 (CD44v3), but not v6, binds to TrkA in response to NGF stimulation. The final 10 amino acids of exon v3 and the TrkA H112 residue are necessary for the association of CD44v3 with TrkA. Functionally, the CD44v3 mimetic peptide impairs not only NGF-induced RhoA activation, clonogenicity, and migration/invasion of breast cancer cells in vitro but also tumor growth and metastasis in a xenograft mouse model. We also detected TrkA/CD44v3 only in cancerous cells, not in normal adjacent tissues. Conclusion Collectively, our results suggest that blocking the CD44v3/TrkA interaction can be a new therapeutic option for triple-negative breast cancers

Incidence de la sur expression de TrkA sur la croissance des cellules cancéreuses de sein

Nous avions montré au laboratoire que la croissance des cellules cancéreuses de sein pouvait être stimulée par le NGF de manière autocrine via 2 récepteurs : TrkA impliqué dans la prolifération cellulaire et p75NTR intervenant dans la survie cellulaire. Afin de comprendre le rôle de TrkA dans le développement du cancer du sein, les cellules MDA-MB-231 ont été stablement transfectées avec un vecteur d'expression contenant la séquence de TrkA. Le phénotype des cellules surexprimant TrkA a alors éte étudié. On a observé une augmentation de la croissance, de la clonogénicité, de la migration et de l'invasion. La surexpression de TrkA diminue l'anoïkis et l'apoptose. De plus, la surexpression provoque une augmentation de la croissance tumorale et de la métastase dans des modèles de xénogreffes. Ces résultats suggèrent que TrkA a la capacité d'augmenter l'agressivité de cette pathologie. Nos résultats montrent également que les voies PI3K/Akt et ERK MAPK sont essentiels aux effets biologiques observés dans ces cellules. Nous avons ensuite montré que l'interaction entre TrkA et la protéine Ku70 est essentielle à la survie des cellules. D'autre part, une approche protéomique a permis d'identifier des cibles moléculaires de TrkA. Nous avons ainsi montré que la surexpression de TrkA induit une augmentation de l'expression de Ku86 globale. Cette augmentation de Ku86 est impliquée dans l'augmentation de la migration des cellules surexprimant TrkA. L'ensemble de ces résultats montrent que la surexpression de TrkA induit une augmentation de l'agressivité tumorale et que, dans ce contexte, le recherche d'inhibiteurs visant TrkA est pertinente dans le traitement du cancer de sein.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Rôle du NGF dans l'angiogenèse du cancer du sein

Notre laboratoire a montré précédemment que le facteur NGF est produit par les cellules de cancer du sein et non par les cellules épithéliales mammaires normales. De plus, le NGF est un puissant facteur mitogène et anti-apoptotique pour les cellules de cancer du sein. Dans le cadre de ce travail, nous avons voulu déterminer l implication du NGF dans l angiogenèse tumorale ainsi que les mécanismes mis en jeu. Nous avons montré que le NGF est un puissant facteur angiogénique ayant un rôle essentiel dans la vascularisation tumorale dans des modèles expérimentaux chez la souris SCID. De plus, le NGF exerce des effets pléiotropiques sur les cellules endothéliales in vitro avec une intensité similaire au VEGF, le facteur angiogénique prototypique. Par ailleurs, l effet stimulateur du NGF sur l invasion des cellules endothéliales dépend de l activation de son récepteur à activité tyrosine kinase TrkA et des voies de signalisation en aval telles que les voies PI3K/Akt et NO synthase. Enfin, nous avons montré que l effet angiogénique du NGF est dévolu en partie à une activité du VEGF, puisque la neutralisation du VEGF à l aide d un anticorps conduit à une diminution de l angiogenèse induite par le NGF. Ceci peut s expliquer par le faite que le NGF augmente la sécrétion du VEGF par les cellules endothéliales et les cellules de cancer du sein. De façon intéressante, nous avons montré que la neurotrophine NT-4/5 exerce également un effet angiogénique in vitro.Our laboratory has previously shown that the neurotrophic factor NGF (Nerve Growth Factor) is specifically produced by breast cancer cells and not by normal mammary epithelial cells. Furthermore, NGF is a powerful mitogenic and anti-apoptotic factor for breast cancer cells. To investigate the implication of NGF in breast cancer development, we wanted to determine its possible role in tumor angiogenesis and the underlying mechanisms. First, we showed that NGF is a powerful angiogenic factor playing an essential role in tumor vascularization in experimental models performed using SCID mice. Furthermore, NGF exerts pleiotropic effects on endothelial cells in vitro with intensity similar to VEGF. Moreover, NGF-stimulated invasion of endothelial cells depends on the activation of its receptor tyrosine kinase receptor TrkA and the downstream signaling pathways such as PI3K / Akt and NO synthase. Interestingly, we showed that angiogenic effect of NGF is partially due to VEGF, as NGF can increase secretion of VEGF by both endothelial cells and breast cancer cells; furthermore, neutralizing antibody against VEGF strongly reduces NGF-induced angiogenesis. In addition, we showed that neurotrophin factor NT-4/5 also exerts an angiogenic effect in vitro.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

Impact de la surexpression des récepteurs du NGF sur la croissance des cellules de cancer du sein

Notre laboratoire fut le premier a démontrer l'effet mitogène et antiapoptotique du NGF sur les cellules de cancer du sein de façon autocrine. Cette action du NGF se fait via ses deux récepteurs membranaires : le récepteur à activité tyrosine kinase TrkA, et le récepteur p75NTR appartenant à la superfamille du TNFR. Afin de comprendre le rôle et les mécanismes d'action de ces deux récepteurs dans le cancer du sein, nous avons établi et caractérisé des modèles cellulaires MDA-MB-231 surexprimant TrkA ou p75NTR. Lors de mes travaux de thèse, j'ai montré que la surexpression de TrkA augmente la croissance, la migration et l'invasion des cellules. D'autre part, la surexpression de TrkA augmente la résistance des cellules aux apoptogènes et à l'anoïkis. ln vivo, en souris immunodéficientes SCID, la surexpression de TrkA induit une augmentation de la croissance des tumeurs primaires et de la métastase dans les poumons, le foie et le cerveau. L'augmentation de la croissance tumorale est corrélée à une prolifération des cellules cancéreuses et à une angiogenèse accrue, tandis que la métastase est corrélée avec une augmentation de la résistance à l'anoïkis. La surexpression de p75NTR dans les cellules de cancer du sein entraîne quant à elle un ralentissement important de la croissance cellulaire du à un blocage du cycle en G1. Cependant, la surexpression de p75NTR s'accompagne également d'une survie accrue aux apoptogènes. Nos investigations montrent que ces effets pourtant apparemment contradictoires sont tous deux le fruit d'une augmentation de l'expression de p21waf1 induite par la surexpression de p75NTR. Malgré ces effets apparemment opposés observés in vitro, la surexpression de p75NTR in vivo provoque une augmentation de la croissance des tumeurs primaires. L'ensemble de ces résultats montre que la surexpression de TrkA et celle de p75NTR augmentent l'agressivité des cellules cancéreuses de sein et ouvrent des perspectives encourageantes dans le développement de stratégies thérapeutiques contre le cancer du sein.Our laboratory was the first to demonstrate the mitogen and antiapoptotic effects of NGF on of breast cancer ceIls through an autocrine loop. NGF acts via its two receptors: the receptor tyrosine kinase TrkA and the p75NTR receptor, a member of the TNFRs superfamily. To understand the role and the mechanisms of action of these two receptors in breast cancer, we have established and characterized models of MDA-MB-231 overexpressing TrkA or p75NTR. During my thesis work, 1 showed that the TrkA overexpression increases growth, migration and invasion of cells. On the other hand, the TrkA overexpression increases the resistance of cells to apoptogen and anoikis. ln vivo, in SCID mice, TrkA overexpression causes increased growth of primary tumors and metastasis in the lungs, liver and brain. The increase in tumor growth is correlated to a proliferation of cancer cells and an increased angiogenesis, while the metastasis is correlated with increased resistance to anoikis. The p75NTR overexpression in breast cancer cells causes a significant cell growth decrease due to a celI cycle blockage in G1 phase. However, the p75NTR overexpression also induces increased survival to apoptogen. Our investigations show that these apparently contradictory effects are both the result of an increased expression of p21waf1 induced by p75NTR overexpression. Despite these seemingly opposite effects observed in vitro, the p75NTR overexpression in vivo causes an increased primary tumors growth. AlI these results show that TrkA and p75NTR overexpression increase the aggressiveness of breast cancer celIs and open up prospects in the development of therapeutic strategies against breast cancer.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

Etude des effets du NGF et du proNGF sur les cellules souches du cancer du sein

Malgré d importants progrès en recherche fondamentale et clinique, le cancer du sein reste à ce jour le premier cancer féminin en termes d incidence et de mortalité. Parmi les facteurs contribuant à son développement, notre laboratoire a mis en évidence le rôle des neurotrophines, en particulier le NGF (Nerve Growth Factor) et son précurseur (proNGF). D autre part, les études récentes ont permis de démontrer l importance des cellules souches cancéreuses (CSC) dans la tumorigenèse et dans les phénomènes de résistance thérapeutique et de métastase. Mon projet de thèse avait pour but d étudier les effets du NGF et du proNGF sur la régulation des CSC de sein et d évaluer la conséquence sur le développement tumoral. Nous avons pu démontrer que le NGF et le proNGF sont capables d enrichir la population de CSC dans plusieurs lignées de cellules épithéliales mammaires cancéreuses. Cet enrichissement est lié à la surexpression de plusieurs facteurs de transcription essentiels dans le maintien de la pluripotence des cellules souches. Les expériences de tumorigenèse chez les souris montrent que les cellules cancéreuses de sein MCF-7 cultivées en présence de NGF et de proNGF présentent une tumorigenèse accrue comparée aux cellules contrôles. De façon intéressante, seul le traitement au NGF induit la formation de métastases dans cerveau, poumons et foie, ainsi que une transition épithélio-mésenchymateuse. Ces travaux ont permis de monter que le NGF et le proNGF agissent sur le compartiment des CSC et contribuent à la régulation de la plasticité des cellules cancéreuses in vitro et in vivo.Despite significant advances in cancer research and treatment, breast cancer remains one of the leading causes of cancer-related death in women. NGF (Nerve Growth Factor) and its precursor (proNGF) are overexpressed in breast cancer cells, where they exert a mitotic, anti-apoptotic and pro-invasive effects through an autocrine loop. In the last few years, a raising number of experimental data indicate the importance of cancer stem cells (CSC) in tumour development, metastasis and resistance to therapies.The objective of my thesis was to evaluate the influence of NGF and proNGF on breast CSC biology and to determine their consequences on tumour development. We demonstrated that NGF and proNGF are able to enrich for CSC in several breast cancer cell lines. This enrichment is connected to the overexpression of several transcription factors essential for stem cells self-renewal and pluripotency. Tumorigenicity assays in SCID mice proved that cells from MCF-7 cell line cultured with NGF or proNGF are more tumorigenic than the control condition. Nevertheless, only cells pre-treated with NGF were able to develop metastases in brain, lung and liver and to go through an epithelial-to-mesenchymal transition, demonstrating that NGF and proNGF induce their effects through different signaling pathways. Taken together, our results have shown that NGF and proNGF contribute to the regulation of stem cells plasticity in vitro and in vivo. Future perspectives concern the comprehension of involved molecular mechanisms in order to better understand their implication in breast cancer development.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

L'antigène sialyl-Tn dans le cancer du sein (étude de la O-glycosylation et de son influence sur la croissance de lignées cellulaires sialyl-Tn positives)

Le cancer du sein est le premier cancer féminin en France, en termes de fréquence et de mortalité. L'antigène sialyl-Tn, une structure O-glycannique détectée chez 40% des patientes, est associé à une diminution du taux de survie. Pour élucider les mécanismes responsables de ce mauvais pronostic, noùs avons généré des modèles de cellules de cancer du sein sialyl-Tn positifs, en induisant l'expression de l'enzyme ST6GalNAc I dans des lignées cellulaires. L'étude de ces modèles a montré que les modifications de O-glycosylation diminuent l'adhérence et augmentent la migration des cellules cancéreuses. De plus, l'expérimentation en modèle animal a montré que les tumeurs sialyl-Tn positives ont une croissance plus rapide que les tumeurs sialyl-Tn négatives. Ceci suggère que l'expression de l'antigène Sialyl-Tn puisse influer sur les interactions des cellules cancéreuses avec les tissus de l'organisme hôte.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Regulation of Human Breast Cancer by the Long Non-Coding RNA H19

Breast cancer is one of the most common causes of cancer related deaths in women. Despite the progress in early detection and use of new therapeutic targets associated with development of novel therapeutic options, breast cancer remains a major problem in public health. Indeed, even if the survival rate has improved for breast cancer patients, the number of recurrences within five years and the five-year relative survival rate in patients with metastasis remain dramatic. Thus, the discovery of new molecular actors involved in breast progression is essential to improve the management of this disease. Numerous data indicate that long non-coding RNA are implicated in breast cancer development. The oncofetal lncRNA H19 was the first RNA identified as a riboregulator. Studying of this lncRNA revealed its implication in both normal development and diseases. In this review, we summarize the different mechanisms of action of H19 in human breast cancer

Mécanismes d'action du butyrate sur la croissance des cellules cancéreuses de sein

Le cancer du sein est le premier cancer féminin de la communauté européenne avec près de 210 000 nouveaux cas par an. Face aux limites des thérapies classiques, la découverte de nouvelles molécules anti-tumorales et des approches combinant plusieurs agents anticancéreux font l'objet de nombreuses recherches. Dans ce cadre, le butyrate de sodium (NaB) a été proposé en tant qu'agent anticancéreux potentiel. Nos résultats montrent que le NaB inhibe la croissance des cellules cancéreuses de sein. Cette inhibition est due à un blocage du cycle cel1ulaire et à une induction de l'apoptose. Ces deux phénomènes dépendent de l'inhibiteur de CDK (Cyclin Dependent Kinase) P21wafI et non du suppresseur de tumeurs P53. De plus, l'induction de l'apoptose par le NaB impliquerait l'interaction de PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen) avec P21wafI tandis que l'inhibition de la prolifération serait le résultat de l'inhibition des CDKs. Par ailleurs, des ligands de la superfamille du récepteur du TNP-alpha (Tumor Necrosis Factor alpha) tels que TNP-alpha, TRAIL (TNF-alpha Related Apoptosis Inducing Ligand) et Fas L potentialisent l'apoptose induite par le NaB. Ce phénomène est observé à la fois sur des lignées cancéreuses de sein hormono-sensibles (MCF-7, T47-D) et des lignées hormono-résistantes (BT-20). Cette induction synergique de l'apoptose est associée à une augmentation de plusieurs protéines clefs impliquées dans la voie de signalisation des récepteurs de mort telles que les récepteurs de mort, l'adaptateur FADD, les caspases 8 et 9, Bid le membre pro-apoptotique de la famille Bel-2, et le cytochrome c cytosolique. La transfection transitoire d'un plasmide p2I wafI antisens ou déficient pour son interaction avec PCNA diminue fortement l'induction synergique de l' apoptose. Cette inhibition est associée à l'absence de relargage du cytochrome c de la mitochondrie vers le cytosol. De manière intéressante, les cellules épithéliales mammaires normales ne sont pas induites en apoptose par les cotraitements. L'ensemble de ces travaux montrent que le NaB, seul ou en combinaison avec des ligands des récepteurs de mort, induit l'apoptose des cellules cancéreuses de sein. Cette apoptose est sous le contrôle P2I wafI et non de P53. Ces résultats sont d'autant plus intéressants que 30 à 50% des tumeurs mammaires présentent des mutations de P53. Cependant, une meilleure compréhension du mécanisme d'action du NaB, ainsi que le test in vivo de l'efficacité des cotraitements dans l'inhibition du développement tumoral devraient contribuer à ouvrir de nouvelles perspectives dans la lutte contre le cancer du sein.LILLE1-BU (590092102) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF