Génomique intégrative du métabolisme énergétique dans les ...
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Génomique intégrative du métabolisme énergétique dans les tumeurs
Frédérique SavagnerEA3143, AngersEA3143, Angers
Effet Warburg
Captation glucose ++/glycolyse ++Acidification milieu environnant
Dysfonction mitochondriale?
Régénération
Métabolites
intermédiaires
OXPHOS
ADNmt (13)
Fonction énergétique mitochondriale (OXPHOS) et régulation / UCPRespiration « couplée » ou « découplée »
ADNn (~80)
Mneinterne
ATP synthase
Masse mitochondriale et tumeurs?
• Dépendante hypoxie/ischémie, oncogène (c-Myc)
• Tumeurs hormono-dépendantes (sein, prostate, endomètre)
Lien avec grade, sous type, survie, réponse aux thérapies??
• Tumeurs endocrines (Poumon, GIP, glandes): phéochromocytome, oncocytome
(Boland, 2013)
Tumeurs de la thyroïde et adénome/carcinome
Cancer du sein
oncocytome
Warburg Warburg « revisité »
Glycolyse
RET/NF1 SDH VHL
oncocytomes
Phéochromocytomes
(VHL+, SDH+)
HIF++
Phéochromocytomes(RET/NF1+)Oncocytomes THIF+/-
(Burnichon et al.2011)
(Mirebeau et al. 2013)
OXPHOS
RET/NF1 SDH VHL
oncocytomes
13 polypep.
100 polypep.
UCP
Biogenèse mitochondriale
= coactivateur transcriptionnel
PGC-1αααα, PGC-1ββββ, PRC
?
TFAM, TFBMTFAM, TFBMEpigénétiquemiRNA
G1
SG2
M
Nutrimentsstress Hypoxie Cycle cellulaire
PRC : expression ubiquitaire
Régulation post-transcriptionnelle métabolisme énergétique/miRNA
Biogenèse mitochondrialePGC-1β & miR-378/ ERRγ, NRF1-2
(Jeon et al. 2013)
PGC-1β & miR-494/ NRF1, TFAM
(Bandeira et al. 2011)
miR-696 cible PGC-1α (Aoi et al., 2010)
Les mitomiRs
• Localisation mitochondriale Ago2
• Pré-miR et miR matures dans la mitochondrie/ Alignement possible sur l’ADNmt
• Régulation des ARNm mitochondriaux par un pool de miRNA? stockage temporaire?
(Bandiera et al., 2012)
Lignée XTC.UC1 FTC-133 RO82 W-1
OrigineOncocytome
thyroïdien
Carcinome folliculaire
thyroïdien
Carcinome folliculaire
thyroïdien
Métabolisme Oxydatif Oxydatif Glycolytique
Modèles cellulaires tumeurs endocrines thyroïdiennes
Masse mito +++ +++ +
PRC +++ +++ +
PGC1-α - +++ +
PGC-1ββββ - - -
miRNA ? ? ?
Approche intégrative/ réseau de régulation fonction energetique
SiRNA coactivateur PRC
Transcriptome (12, 24 et 48h)
Gènes/Fonctions corégulé(e)s
Puces à miARN (48h)
Modèle cellulaire
oncocytome XTC.UC1
PRC+ / OXPHOS++/mito++
? / AntimiR
41 miRNA down-exprimés
28 miRNA sur-exprimés
Puces miRNA (866 miRNA)
miRNome:
Immunoprécipitation PRC
et FT (NRF1, NRF2..)
?
?
?
Puces à promoteurs (ChIP-chip) 24 et 48h
Identifications gènes cibles
Oxygraphie
• oxygraphe Seahorse XF-24
• 3 Toxiques testés:– Oligomycine: inhibiteur de l’ATP synthase
– FCCP: découpleur de la chaîne respiratoire
– Antimycine A: inhibiteur du complexe III
Fraction oligosensible = consommation en O2 couplée à la synthèse d’ATP
1
2
1: fraction basale sensible à l’oligomycine:
2: fraction maximale sensible à l’oligomycine
Fraction oligosensible = consommation en O2 couplée à la synthèse d’ATP
(cluster 2)
SiRNA PRC et transcriptome (44K, Agilent)8 clusters : OXPHOS, Cycle cellulaire (G1/S; M), transcription, traduction,
Réparation, Voie MAPK , jonction cellulaire
Fréquence des motifs– 1kb + 1 kb /
- connus/ JASPAR- motifs inconnus (Madtools)
T0 T48
PRC+
NRF1 + YY1+NRF2 + CREB+ERRα +
GO : Métabolismemitochondrial
(Raharijaona et al., 2009)
PRC+
Meta-analyse autres tumeurs solides(GSEA/MSgDB)
Cluster PRC + et 608 tumeurs (45 types)et 608 tumeurs (45 types)
colon sein
Approche intégrative/ réseau de régulation
SiRNA coactivateur PRC
TranscriptomeGènes/Fonctions corégulé(e)s
? ?
Modèle cellulaire XTC.UC1
NRF1 : 1128 cibles (0.001)
input
IP
Immunoprécipitation FT NRF1NRF2ERRαCREBYY1
et PRC
Puces à promoteursIdentifications gènes cibles
?
?
?
M phase, cell cycle
Translation, transcription
cell communication
YY1 CREB NRF1 ERRα NRF2 PRC
PRC et …
NRF1-NRF2-ERR
miRNA
(Seuil 10-5)
cell communication
OXPHOS
NRF1-CREB-ERRNRF1-NRF2-ERR-CREB
NRF1-CREB
YY1-CREB-NRF1
ERRa-NRF2
KI RO82W-1
KO FTC-133
PRC/ERR régule l’expression de LDH
↑↑↑↑PRC
↑↑↑↑ ERRalpha LDHB↑↑↑↑PRC
↑↑↑↑ ERRalpha OXPHOS
(Mirebeau, PlosOne, 2013)(Mirebeau, FebsJ, 2010)
Pyruvate LactateA
BActivité LDH↓↓↓↓Activité OXPHOS↑↑↑↑
Régulation post transcriptionnelleSiRNA PRC/ XTC.UC1
mi
ChIP-chip analysis
(Carat, J Cell Sci, revision)
Intégration transcriptome/miRNome
PRCFonctions
mitochondriales
miARNs ?
?
?
Prédiction ontologies
Cibles miARNs PRC dépendants
(Diana-miRpath software)
Prédiction des fonctions ciblées par les
miARNs directement régulés par PRC
22
Fonction
OXPHOS
?
Etude Fonctionnelle des 5 miRNAs liés a OXPHOS / AntimiR
Augmentation de la
consommation en oxygène
nécessaire à la synthèse d’ATP
(fraction oligosensible)
Diminution de la
consommation en
oxygène
OCR: Oxygen Consumption rate
miRNAs régulent le niveau d’expression de PRC et PGC-1αααα
La réduction du ratio PRC/PGC-1αinduit une réduction de l’efficacité du couplage chaîne respiratoire/ATP synthase � plus d’oxygène nécessaire pour compenser
24
Etude Fonctionnelle de miR-218 (XTC.UC1)
3' ugUACCA-AUCUAGUUCGUGUu 5' hsa-miR-218
||| | | | :|||||||
215:5' gaAUGAUAUCCAGUAAGCACAu 3' PPARGC1A
Appartient aux mitomiRs (Kren et al., 2009 ; Bian et al., 2010)
Impliqué dans une boucle de régulation PGC-1α (Yamamoto et al., 2012)
miR-494 ciblé directement par PRC
• Transcriptome XTC.UC1 après
transfection avec anti-miR-494
• Corrobore les résultats de Bandiera et • Corrobore les résultats de Bandiera et
al., 2011
miR-494
Régulation OXPHOS/PRC et miR-218 et miR-494
miR-494
Conclusions
• PRC: intégration biogenèse mitochondriale et prolifération
cellulaire
• Régulation PRC-dépendante / complexes de FT
• 12 miARNs PRC dépendant� 5 miARNs régulent directement 12 miARNs PRC dépendant 5 miARNs régulent directement
la production d’énergie
• miR-218 et miR-494 impactent le ratio PRC/PGC-1α �
reprogrammation métabolique et homéostasie énergétique
Remerciements
• LNBT| EA 3143, Angers:– Joël EYER
– Romain RIVALIN
– Julien BALZEAU
– Claire LEPINOUX-CHAMBAUD
• U694 Angers:– Yves MALTHIERRY
• U915 Nantes:– Rémi HOULGATTE
– Solenne CARAT
– Gérard RAMSTEIN
– Marja STEENMAN
– Daniel BARON
• Plateforme Génomique de Nantes– Catherine CHEVALIER– Yves MALTHIERRY
– Caroline JACQUES
– Delphine PRUNIER
– Delphine GUILLOTIN
– Catherine CHEVALIER
– Audrey DONNART
– Marine CORNEC
– Audrey BIHOUEE
– Raluca TEUSAN
– Edouard HIRCHAUD