Implication des septines recrutées sur les microtubules tyrosinés et polyglutamylés dans la résistance au taxol de cellules cancéreuses mammaires MDA-MB 231

Le cancer du sein est une cause importante de mortalite feminine en France et l’emergence de chimioresistance, en particulier avec les taxanes, dont le paclitaxel (Taxol®), est une limite importante a l’emploi de ces molecules. Comme de nombreux anticancereux, les taxanes ciblent les microtubules (MTs), des polymeres de tubuline intervenant dans de nombreuses fonctions cellulaires. Ces derniers alternent entre des phases de croissance et de desassemblage, leur conferant ainsi un caractere dynamique. En se liant a la beta-tubuline, le Taxol stabilise les MTs et bloque la mitose, conduisant la cellule vers l’apoptose. La resistance au Taxol est un processus multifactoriel impliquant des mecanismes tels que la surexpression de pompes d’efflux (P-glycoproteine), des mutations des genes d’alpha- et de beta-tubuline ou une expression alteree de proteines associees aux MTs (MAPs) telles que MAP4 (stabilisatrice des MTs) ou la stathmine (depolymerisante), contribuant ainsi a la restauration de la dynamique microtubulaire.Le projet repose sur l’emploi de la lignee tumorale mammaire MDA-MB 231 rendue resistante par paliers a 25nM de Taxol dans des conditions de blocage des pompes d’efflux. L’objectif etant d’explorer les variations proteiques de l’environnement des MTs associees au phenotype chimioresistant, nous avons compare le proteome d’extraits microtubulaires de cellules sensibles (Tv) et resistantes au Taxol (T8). Parmi les 112 proteines statistiquement enrichies dans une des deux populations de MTs, on retrouve notamment une augmentation des tubulines beta III et IV, une augmentation et une diminution respectives des moteurs moleculaires kinesine-1 et dyneine ainsi que l’enrichissement de plusieurs septines (SEPT2, 8, 9 et 11) dans les fractions de MTs T8. Les septines sont des GTPases associees en complexes hetero-oligomeriques impliquees dans la cytocinese et l’organisation du cytosquelette de MTs et d’actine. Le recrutement de ces proteines candidates sur les MTs des cellules T8 a ete valide par Western blot (Froidevaux-Klipfel et al., 2011) et immunofluorescence. Dans la litterature, les septines sont decrites comme etant localisees soit au niveau de l’actine soit au niveau des MTs dans les cellules de mammiferes. De facon interessante, dans nos cellules MDA-MB 231, nous observons un recrutement partiel de SEPT2 sur les fibres d’actine dans les cellules Tv alors qu’elle colocalise avec les MTs des cellules T8. Bien que la depolymerisation de l’actine dans les cellules Tv n’entraine aucun deplacement des septines vers les MTs, cette localisation differentielle des septines sur les MTs des cellules resistantes pourrait neanmoins participer au phenotype chimioresistant.Par ailleurs, il a ete decrit dans la litterature que SEPT2 se lie aux MTs polyglutamyles afin de faciliter le transport vesiculaire a la membrane de proteines impliquees dans la polarisation cellulaire. La polyglutamylation est une modification post-traductionnelle permettant la formation de chaines laterales d’un a plusieurs residus glutamate sur les tubulines alpha ou beta, regulant ainsi les interactions entre MTs et MAPs. Nos resultats montrent que l’accumulation des septines sur le reseau de MTs des cellules T8 s’accompagne d’une augmentation de la polyglutamylation mais aussi de la tyrosination de la tubuline. De plus, des tests de viabilite cellulaire ont mis en evidence que l’inhibition partielle par RNAi des septines ainsi que des polyglutamylases et de la tubuline tyrosine ligase, comme la surexpression d’enzymes responsables de la deglutamylation de la tubuline, permettent de restaurer une certaine sensibilite au Taxol des cellules T8. Inversement, la surexpression de certaines enzymes responsables de la polyglutamylation et de la tyrosination de la tubuline dans les cellules Tv permet d’instaurer une resistance au Taxol des cellules sensibles.La compilation de nos resultats permet de proposer un nouveau mecanisme de resistance au Taxol des cellules cancereuses mammaires MDA-MB 231 : une augmentation du niveau de tyrosination de l’alpha-tubuline serait a l’origine de l’allongement des chaines polyglutamylees sur le MT entrainant une diminution de la liaison de la proteine stabilisatrice MAP4 ainsi que le recrutement des septines sur les MTs. Ces modifications favoriseraient alors le recrutement du facteur de sauvetage CLIP-170 et de kinesines depolymerisantes telles que MCAK a l’extremite en croissance du MT des cellules resistantes T8, permettant une certaine restauration de la dynamique microtubulaire et contribuant ainsi a l’apparition du phenotype chimioresistant.Ces etudes sont indispensables pour etablir les bases d’un nouveau mecanisme de resistance au Taxol impliquant les septines, ainsi qu’un lien de causalite avec la tyrosination et la polyglutamylation. Au-dela, la recherche de ces modulations cles pourra etre realisee sur des cancers mammaires sensibles et resistants au Taxol, issus de biopsies de patients. Ainsi, il sera possible a terme, de determiner si les septines, la tyrosination et la polyglutamylation de la tubuline ont une veritable importance fonctionnelle dans la resistance de cancers du sein au Taxol.