Regulation of SNAIL1 Transcription Factor during Epithelial-Mesenchymal Transition in MCF10A mammary cells : involvement of protein-kinase CK2
Régulation du facteur de transcription SNAIL1 au cours de la Transition Epithélio-Mésenchymateuse dans les cellules mammaires MCF10A : implication de la protéine-kinase CK2
Résumé
Epithelial cells are key components for a plethora of vital functions in mammals, in particular because they can polarize and cohesively interact in a dynamic manner. These properties, grouped under the term of « Epithelial plasticity », can manifest themselves in different ways of which the most complex is Epithelial-Mesenchymal Transition (EMT), a process that drives a cohesive epithelial cell (or a group of cells) to strongly modify its organization and its protein composition, in order to gain migratory capacities. Such morphological changes have been first described during embryogenesis and are known to be under control of a series of transcription factors, some of which are also expressed during tumor progression. SNAIL1 factor (or SNAIL), whose role is determinant in many organogenesis steps, is also highly expressed at the invasive edge of several carcinoma and seems to participate in cancer cells dissemination. During the EMT process, SNAIL1 expression and localization, as well as its transcriptional activity, are under control of a complex regulation involving different post-translational modifications including phosphorylation. Therefore, the goal of my thesis was to understand regulation mechanisms of SNAIL1 by the protein-kinase CK2 in the context of EMT programs induction. This work was performed in two steps, of which the first was a biochemical characterisation of SNAIL1 phosphorylation by CK2 and its regulation by the CK2β regulatory subunit. In a second time, I focused on the consequences of CK2 inhibition by RNA interference in MCF10A mammary epithelial cells. This model highlighted the determining role of CK2β in maintaining epithelial phenotype and a cohesive architecture within MCF10A cells in vitro. Collectivelly, these findings suggest that protein- kinase CK2, under control of its regulatory subunit CK2β, acts as a negative regulator of SNAIL1 transcriptional level and protein stability in order to set against EMT induction.
Les cellules épithéliales sont à la base de nombreuses fonctions vitales chez les mammifères, en particulier grâce à leurs propriétés de polarisation et de cohésion dynamiques regroupées sous le terme de « Plasticité Epithéliale ». Une manifestation originale de cette plasticité est la Transition Epithélio-Mésenchymateuse (EMT, Epithelial-Mesenchymal Transition), un processus complexe qui permet à une cellule épithéliale (ou un groupe de cellules) de modifier sa composition et l'organisation de ses protéines pour se détacher de la masse cellulaire à laquelle elle appartient, et ainsi acquérir une organisation de type fibroblastique propice à la motilité cellulaire. Ce phénomène, initialement mis en évidence pour son rôle dans le développement embryonnaire, met en jeu une régulation fine, sous le contrôle de facteurs de transcription dont certains semblent également jouer un rôle au cours de la progression tumorale. Le facteur SNAIL1 (ou SNAIL), dont le rôle est déterminant au cours de la mise en place de nombreux organes, est également fortement exprimé au niveau du front invasif de certains carcinomes et pourrait participer à la dissémination des cellules cancéreuses au sein de l'organisme. Au cours de l'EMT, son expression, sa localisation et son activité sont soumises à une régulation complexe qui implique plusieurs modifications post-traductionnelles, en particulier la phosphorylation. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse a été de comprendre les mécanismes de régulation de SNAIL1 par la protéine-kinase CK2 au cours de l'EMT. Ce travail a été réalisé en deux étapes dont la première fût une caractérisation biochimique de la phosphorylation de SNAIL1 par CK2 et sa régulation par la sous-unité régulatrice CK2β. Dans un deuxième temps, je me suis penché sur l'étude des conséquences de l'inhibition du complexe CK2 par ARN interférence dans les cellules épithéliales mammaires MCF10A. Ce modèle a permis de mettre en évidence le rôle déterminant de CK2β dans le maintien de l'expression d'un phénotype épithélial et d'une architecture cohésive au sein des cellules MCF10A en culture in vitro. L'ensemble de ces résultats suggère en effet que la protéine-kinase CK2, sous le contrôle de sa sous-unité régulatrice CK2β, exerce une régulation négative sur le niveau d'expression transcriptionnelle et la stabilité protéique de SNAIL1 visant à s'opposer à l'induction de l'EMT.