Role of NADPH oxidase 4 (NOX4) in the dedifferentiation of thyroid tumor cells harboring BRAFV600E mutation
Rôle de la NADPH oxydase 4 (NOX4) dans la dédifférenciation des cellules tumorales thyroïdiennes porteuses de la mutation BRAFV600E
Résumé
The radioiodine therapy (RAI) constitutes the main treatment for differentiated thyroid cancer (DTC). This metabolic radiotherapy is based on the expression at thyroid cell basal membrane of the iodine transporter (NIS) encoded by SLC5A5 gene. BRAFV600E oncogene driver mutation is present in 40 to 60% of DTC. Locally advanced and metastatic papillary thyroid cancer (PTC) harboring BRAFV600E mutation have poor prognosis. BRAFV600E oncogene is a strong activator of MAPK signaling leading to a dedifferentiation process, which is associated with SLC5A5 gene repression and radioiodine therapy refractoriness. The RAI uptake constitutes a major challenge for treatment of patients and in this sense a new therapeutic approach consists of thyroid cell redifferentiation strategy. Our previous studies showed that BRAFV600E controls the NADPH oxidase (NOX4) expression and NOX4- derived ROS repress SLC5A5 gene. NOX4 inhibition reinduces NIS expression and the reversibility suggests a contribution to an epigenetic mechanism. The objective of the thesis was to determine the molecular and mechanistic events induced by NOX4-derived ROS that contribute to the repression of genes involved in differentiation process and in the efficiency of metabolic radiotherapy. Our results showed that NOX4 generates specific oxidative damage to DNA, which promotes the retention of epigenetic actors such as DNMTs through interaction with DNA repair proteins, thereby disrupting the DNA binding of thyroid differentiation transcription factors, PAX8 and NKX.2.1, and preventing gene transcription for prolonged periods. We also demonstrated an effect of BRAF/MEK inhibitors used clinically in NOX4- dependant epigenetic mechanism and a clinical interest of NOX4 inhibition in addition to BRAF/MEK inhibition in thyroid differentiation gene reinduction.
La radiothérapie métabolique à l’iode 131 (RMI) constitue le traitement principal des cancers différenciés de la thyroïde (CDT). Cette thérapie métabolique est basée sur l’expression à la membrane basale des cellules thyroïdiennes, du transporteur de l’iode (NIS) codé par le gène SLC5A5. La mutation driver BRAFV600E est présente dans 40 à 60% des CDTs. Les cancers papillaires de la thyroïde (CPTs) localement avancés et métastatiques arborant cette mutation sont de faible pronostic. BRAFV600E est un puissant activateur de la signalisation MAPK conduisant à un processus de dé-différenciation associé à la répression du gène SLC5A5 et à la résistance à la RMI. La captation de l’iode constitue un challenge majeur pour le traitement des patients. Une nouvelle approche thérapeutique consiste en une stratégie de re-différenciation des cellules thyroïdiennes. Nos études précédentes ont montré́ que BRAFV600E contrôle l’expression de la NADPH oxydase (NOX4) et que les ROS générées par cette dernière répriment le gène SLC5A5. L’inhibition de NOX4 ré-induit l’expression du NIS et cette réversibilité́ suggère une contribution à un mécanisme épigénétique. L’objectif de la thèse était de déterminer les évènements moléculaires et mécanistiques induits par NOX4 qui contribuent à la répression des gènes impliqués dans la différenciation thyroïdienne et dans l’efficacité́ de la radiothérapie métabolique. Nos résultats montrent que NOX4 génère des dommages oxydatifs à l’ADN, lesquels favorisent la rétention d’acteurs épigénétiques tels que les DNMTs via une interaction avec les protéines de réparation de l’ADN, perturbant ainsi la fixation à l’ADN des facteurs de transcription de la différenciation thyroïdienne PAX8 et NKX2.1, et empêchant la transcription de gènes de manière prolongée. Nous démontrons aussi un effet des inhibiteurs de BRAF/MEK utilisés en clinique sur le mécanisme épigénétique dépendant de NOX4 et un intérêt clinique de l’inhibition de cette dernière conjointement à l’inhibition de BRAF/MEK dans la réexpression des gènes de la différenciation thyroïdienne.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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