Les Spreading Initiations Centers et la traduction locale régulent l'adhésion et l'étalement des cellules mésenchymateuses

Abstract

Au Canada, il est estimé qu’une personne sur deux sera diagnostiqué pour un cancer et qu’une personne sur quatre en décédera, faisant du cancer la première cause de mortalité (Statistiques canadiennes sur le cancer 2017. Toronto, ON: Société canadienne du cancer, 2017). La formation de métastases est la principale cause des décès puisqu’elle y est associée à 90%. Lors de ce processus, les cellules épithéliales cancéreuses quittent la tumeur primaire et envahissent les tissus distants après avoir subi la transition épithéliale mésenchymateuse (EMT), ce qui leur permet d’accroître leur capacité migratoire. Plusieurs travaux ont montré un lien de causalité entre les protéines liant l’ARN et la progression tumorale. C’est le cas de l’étude qui a identifié les SICs (Spreading Initiation Centers), une structure transitoire présente lors de l’initiation de l’adhésion et défini comme présente uniquement dans les cellules mésenchymateuses. Nous proposons que les SICs contrôlent l’adhésion et la transition vers l’étalement cellulaire. Ainsi, nous avons cherché à caractériser cette structure et sa fonction. Nos données indiquent que la formation des SICs est contrôlée par l’activation de la voie RhoA et que son inhibition affecte leur formation et la consolidation de l’adhésion des cellules mésenchymateuses. Cette consolidation est liée au recrutement et à l’enrichissement spécifique de certaines protéines liant l’ARN, d’ARNm et d’un fort taux de traduction locale au niveau des SICs. De plus, nous montrons que lors de l’adhésion, une reprogrammation traductionnelle s’effectue afin de traduire des ARNm impliqués dans l’adhésion cellulaire. À l’aide d’une nouvelle méthode basée sur la puromycine, nous avons été capable d’identifier les protéines synthétisées lors de ce processus et avons montré que l’enrichissement de leur ARNm au niveau des SICs est dépendant de leur région 3’UTR. Enfin, l'inhibition de la traduction lors de l’adhésion diminue uniquement la capacité d’adhésion des lignées cellulaires mésenchymateuses et des cellules cancéreuses hautement métastatiques qui ont subi l’EMT. En conclusion, nous montrons que le métabolisme des SICs est régulé par leur capacité à traduire des ARNm spécifiques. Nous proposons que les SICs agissent comme un point de contrôle d’adhérence dans les cellules métastatiques leur permettant ainsi de moduler leur dissémination.

In Canada, one person out of two will be diagnosed with cancer and one out of four will die of it, making cancer the leading cause of death (Statistiques canadiennes sur le cancer 2017. Toronto, ON: Société canadienne du cancer, 2017). This is mainly caused by metastasis formation, which is associated to more than 90% of the death related to cancer. While majority of cancers mostly originates from epithelial tissues, pre-metastatic cancerous cells can only leave the primary tumor after undergoing the epithelial mesenchymal transition (EMT). This transition allows cancerous cell lines to increase their ability to migrate through the highly structured stroma, invade the blood stream in order to disseminate in distant tissues. Increasing studies have shown causality in between RNA binding protein (RBP) and tumor progression. Our discoveries strengthen this hypothesis, as our work on Spreading initiation center (SIC), a transient structure during early adhesion, showed that RBPs regulation translation regulates these structure during mesenchymal cells adhesion and spreading. We found that SICs formation is controlled by RhoA activation and its inhibition will affect their formation and adhesion consolidation of mesenchymal cells. This consolidation is done with recruitment and enrichment of specific RBPs, mRNA and a high level of local translation in SICs. We also showed translational reprograming events during early adhesion, allowing us to find adhesion-regulated translation of specific mRNAs known to be implicated in cellular adhesion. Using our specifically engineered methods based on puromycin incorporation capacities, we identified neosynthesized proteins during early adhesion, showing a distinct translational activity. This also led us to show a specific enrichment of the mRNA coding for the newly synthetized proteins, through 3’UTR, within SICs. Finally, we showed that translation inhibition decreased the adhesion ability of mesenchymal cells and highly metastatic cancerous cells that undergo EMT, while not affecting epithelial cells or non-metastatic ones. Taken together, we conclude that SIC-regulated mechanism regulate mesenchymal cell adhesion through their ability to translate specific RNA, and that SICs can act as an adhesion checkpoint for metastatic cells, thus modulating their ability to disseminate and form metastases.