Role of HSPA5 and the unfolded protein Response in Group 3 Medulloblastoma
HSPA5 et la réponse au stress du réticulum endoplasmique dans le Médulloblastome de Groupe 3
Résumé
Medulloblastoma (MB) is an embryonal tumor originating in the cerebellum and the most common malignant brain tumor of childhood. MB is a heterogeneous disease and four molecular groups are identified: WNT, SHH, Group 3 (G3) and Group 4 (G4). These groups are different in terms of molecular and clinical features. Current treatments have improved the overall survival of patients to ~70-80% but at the cost of severe side effects. My work focuses on G3, which is still poorly understood despite of displaying the worst prognosis, including high rates of metastasis at diagnosis and frequent relapses. Therefore, a more directed therapies with less side effects are urgently needed. Our team identified the Heat Shock Protein 5 (HSPA5) as a vulnerability in G3 through a targeted functional RNAi screen. HSPA5 is the master regulator of the Unfolded Protein Response (UPR), a mechanism triggered by the cells to cope with stress in endoplasmic reticulum (ER) stress. The main objectives of my PhD work were to investigate the mechanisms by which HSPA5 is a dependency in G3 tumors to provide new insights about G3 vulnerabilities. My work showed that G3 cells are highly sensitive to the inhibition of HSPA5 using the tool compound HA15 or shRNA in vitro and in vivo. HSPA5 knock-down (KD) induced the activation of the three branches of the UPR. Interesting, only the PERK arm of UPR is responsible for the cell death induced after UPR activation in HSPA5 KD cells. The regulation of eIF2α phosphorylated seems to be an essential node for G3 cells, since its induction either through kinases activation or through the inhibition of the phosphatases involved in its regulation, lead to a decrease of G3 cells viability in vitro. I showed that this phosphorylation is kept in check in G3 cells by the CReP phosphatase encoded by PPP1R15B. Accordingly, CReP KD improves the survival of mice grafted by different G3 models, showing the key role of this gene in MB growth in vivo. In conclusion, my work showed that G3 MB cells are highly sensitive to UPR activation and especially through the control of eIF2α by phosphorylation. This opens a therapeutic perspective for the treatment of G3 MB patients.
Le médulloblastome (MB) est une tumeur embryonnaire du cervelet. C'est la tumeur cérébrale maligne la plus fréquente de l'enfance. Le MB est un cancer hétérogène et quatre groupes moléculaires ont été identifiés : WNT, SHH, Groupe 3 (G3) et Groupe 4 (G4). Ces groupes sont différents en termes de caractéristiques moléculaires et cliniques. Les traitements actuels ont amélioré la survie globale des patients jusqu'à environ 70 à 80 %, mais au prix d'effets secondaires graves. Mon travail porte sur le groupe G3, dont la biologie reste mal comprise et qui présente le pire pronostic, avec des taux élevés de métastases au moment du diagnostic et des rechutes fréquentes. Par conséquent, des thérapies plus ciblées avec moins d'effets secondaires sont nécessaires de toute urgence. Notre équipe a identifié HSPA5 (Heat Shock Protein 5) comme une vulnérabilité du G3 grâce à un criblage fonctionnel basé sur l'ARNi. HSPA5 est le régulateur principal de la réponse au stress dans le réticulum endoplasmique (Unfolded Protein Response (UPR)). Les principaux objectifs de mon travail de thèse étaient de comprendre pourquoi HSPA5 est essentiel pour la biologie du G3 et en étudiant les mécanismes moléculaires impliqués pour identifier de nouvelles informations sur la vulnérabilité du G3. Mes travaux ont montré que les cellules de G3 sont très sensibles à l'inhibition de HSPA5 en utilisant le composé HA15 ou des shRNA in vitro et in vivo. L'extinction de l'expression (knock-down (KD)) de HSPA5 conduit à l'activation des trois branches de l'UPR mais seul le bras PERK de l'UPR est responsable de la mort cellulaire induite suite au KD de HSPA5. La régulation de la phosphorylation de eIF2α semble être un nœud essentiel pour les cellules de G3 car son maintien, soit par l'activation de kinases, soit par inhibition des phosphatases impliquées dans sa régulation, entraîne une diminution de la croissance des cellules de G3 in vitro. J'ai identifié CReP, codé par le gène PPP1R15B, comme une phosphatase essentielle pour le maintien de eiF2a sous sa forme non phosphorylée dans le G3. Dans ce cadre, le KD de la phosphatase CReP (PPP1R15B) prolonge la survie des souris greffées par différents modèles de G3 montrant son importance. En conclusion, mes travaux ont montré que les cellules G3 MB sont très sensibles à l'activation de l'UPR et notamment à travers le contrôle de l'activité de eIF2α par phosphorylation. Cela ouvre une perspective thérapeutique pour le traitement des patients G3 MB.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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