Fonctions de QSOX1

2.1. Fonction enzymatique

Les protéines QSOX1 appartiennent à la famille des sulfhydryls oxydases dépendantes du FAD (flavine adénine dinucléotide) et oxydent des groupements sulfhydryls en ponts disulfures dans des peptides ou des protéines avec une réduction de l’oxygène moléculaire en peroxyde d’hydrogène (Hoober et al., 1996) (Figure 17).

QSOX1 pourrait introduire des ponts disulfures rapidement dans les protéines réduites avant que celles-ci ne soient prises en charge par la PDI (protein disulfide isomerase), une Figure 17 : Schéma de la réaction catalysée par les sulfhydryls oxydases. QSOX1 est une sulfhydryl oxydase, capable

d’oxyder les groupements thiols en réduisant l’oxygène moléculaire en peroxyde d’hydrogène. QSOX1 permet ainsi d’oxyder les protéines avant que celles-ci soient isomérisées par la PDI

protéine responsable de l’isomérisation des ponts disulfures et du repliement correct des protéines favorisant ainsi leur stabilité (Hoober et al., 1999). Cette activité joue un rôle par exemple dans la synthèse de la matrice extracellulaire par les fibroblastes et dans l’adhésion des cellules cancéreuses à cette matrice. En effet, QSOX1 permet l’incorporation de laminine à la matrice extracellulaire (Ilani et al., 2013). Par cette fonction, QSOX1 serait également impliquée dans les mécanismes mis en jeu lors des stress cellulaires.

2.2. Rôle de QSOX1 dans les stress

Des travaux de notre équipe ont montré que les stress oxydants induisent tardivement une augmentation des messagers et de la protéine QSOX1 dans des cellules PC12 (cellule de phéochromocytome de la médullosurrénale de rat). En effet, l’induction d’un stress oxydant par H2O2 conduit à l’augmentation du taux de messagers QSOX1 dès 24h et atteint un pic d’expression à 72h. De plus, les cellules surexprimant QSOX1-S sont protégées contre l’apoptose induite par ce stress oxydant (Morel et al., 2007).

Par ailleurs, il a été montré qu’une induction de la réponse UPR par un traitement à la tunicamycine, à la thapsigargine ou au DTT induit une augmentation de l’expression du messager QSOX1 et de la protéine QSOX1-S. De plus, la surexpression de QSOX1 rend les cellules de cancer du sein MCF-7 moins sensibles à la réponse UPR induite par la thapsigargine tandis que l’extinction de cette protéine dans les cellules de cancer du sein MDA-MB-231 rend ces cellules plus sensibles aux traitements (données non publiées). L’ensemble de ces résultats suggère que QSOX1 peut protéger les cellules contre la mort induite par l’UPR.

2.3. Rôle de QSOX1 dans le cancer

Plusieurs études ont suggéré que QSOX1 pourrait être associée aux processus tumoraux. Ainsi, QSOX1 est surexprimée au cours des étapes précoces de la progression tumorale des cancers de la prostate et dans les adénocarcinomes pancréatiques (Antwi et al., 2009; Song et

al., 2009). Il a également été mis en évidence que QSOX1 favorise l’invasion et la prolifération des cellules tumorales par l’activation des métalloprotéases et que l’ARNm de QSOX1 est associé à un marqueur de mauvais pronostic dans les tumeurs luminales B (Katchman et al., 2011; Katchman et al., 2013; Song et al., 2009). Plus récemment, il a été montré qu’un nouveau transcrit de qsox1 est surexprimé dans le cancer du sein ductal et que cette augmentation est associée au grade de la tumeur (Soloviev et al., 2013). De plus, il a été mis en évidence que

l’hypoxie induit l’expression du messager et de la protéine QSOX1 via HIF-1! dans les cellules de cancer du pancréas et que l’extinction de QSOX1 conduit à l’inhibition de l’invasion induite par l’hypoxie dans ces cellules (Shi et al., 2013). Une forte expression de QSOX1 a également été associée à un facteur de mauvais pronostic et à une faible survie des patients atteints de neuroblastomes (Araujo et al., 2014).

Par contre, dans d’autres types de cancer, il a été montré une diminution de l’expression de QSOX1. Ainsi, l’expression du gène QSOX1 est réprimée par désacétylation des histones dans un modèle cellulaire de tumeurs endothéliales où cette protéine inhibe la prolifération cellulaire (Hellebrekers et al., 2007). Des résultats de notre laboratoire en collaboration avec l’équipe du Dr F. Descotes (CHU de Lyon Sud) ont mis en évidence qu’une forte expression de QSOX1 est associée à un facteur de bon pronostic dans les cancers du sein. De plus, notre équipe, en utilisant des modèles cellulaires de surexpression (MCF-7) et d’extinction (MDA-MB-231) de QSOX1-S, a montré que cette protéine réduirait la prolifération, la migration et l’invasion cellulaire in vitro en régulant négativement l’activité de la métalloprotéase MMP-2 et réduirait le développement tumoral in vivo (Pernodet et al., 2012). Ces résultats sont en accord avec ceux obtenus précédemment in vitro sur le rôle de QSOX1 dans la prolifération et l’adhérence cellulaire (Coppock et al., 2000; Coppock et al., 1993; Hellebrekers et al., 2007; Morel et al., 2007; Musard et al., 2001). Plus récemment, il a également été mis en évidence que l’expression du messager et de la protéine QSOX1 est réprimée dans les cellules souches mésenchymateuses dérivées de cancer du poumon qui présentent une prolifération plus importante que les cellules saines (Gottschling et al., 2013). Le rôle de QSOX1 dans le cancer est donc complexe principalement à cause de l’existence de ces différents transcrits. Sa fonction dans le cancer semble également dépendre du type et du stade de la tumeur. Par exemple, l’expression de QSOX1 dans les médulloblastomes ne semble pas avoir de valeur pronostique mais cette protéine semble impliquée dans le développement de la maladie (Sobral et al., 2015).

Comme nous l’avons décrit précédemment, les stress oxydants et du RE sont des inducteurs de l’autophagie et il existe un lien étroit entre autophagie et cancer. De plus, une recherche systématique des acteurs impliqués dans la régulation de l’autophagie, réalisée sur plus de 20000 gènes, a suggéré que QSOX1 pourrait inhiber l’autophagie dans des cellules de neuroblastomes H4 (Lipinski et al., 2010a). En effet, dans ces cellules, l’extinction de plusieurs gènes dont qsox1 par la technique d’interférence ARN conduit à une augmentation de la formation des autophagosomes. L’objectif initial de ma première année de thèse a donc été de déterminer si l’expression de QSOX1-S était régulée suite à l’induction de l’autophagie et si QSOX1-S avait un rôle dans ce processus qui pourrait expliquer ses fonctions dans les cellules cancéreuses. L’ensemble de cette étude a été réalisée à partir deux modèles cellulaires de cancer du sein : un

modèle de surexpression de QSOX1-S dans les cellules MCF-7 et un modèle d’extinction de QSOX1 dans les cellules MDA-MB-231. Les résultats de notre étude ont permis de montrer que :

- L’induction de l’autophagie suite à une carence en acides aminés conduit à une augmentation de l’expression de QSOX1 aux niveaux messagers et protéines.

- L’expression de la protéine QSOX1 conduit à une inhibition de la mort cellulaire lors de l’induction de l’autophagie par une carence en acides aminés.

- La protéine QSOX1 inhibe le flux autophagique des cellules de cancer du sein en inhibant la fusion autophagosome/lysosome.

- La protéine QSOX1 pourrait inhiber l’invasion des cellules de cancer du sein par sa fonction inhibitrice sur l’autophagie.