Impact of the AIF/CHCHD4-Dependent Mitochondrial Import Pathway on Cancer Cell Survival and Response to Anticancer Therapy

Dans la majorité des cas, les mitochondries sont nécessaires à la tumorigenèse et à la réponse des cellules cancéreuses aux signaux générés par les facteurs micro-environnementaux (exemples : privation de nutriments, hypoxie) ou par les traitements anticancéreux (exemples : chimiothérapie, radiothérapie). Presque toutes les protéines mitochondriales sont codées par le génome nucléaire et importées dans l'organelle. Des machineries d'import ont donc évolué afin de répondre aux besoins d'import protéique. Dans ce contexte, la machinerie régulée par CHCHD4/Mia40 fonctionne dans l’espace intermembranaire et contrôle l’import d’un groupe de protéines (substrats) qui joue des rôles importants dans la survie et la réponse au stress. Les substrats de CHCHD4/Mia40 sont impliqués dans un vaste panel d’activités mitochondriales qui inclut la biogenèse des complexes de la chaîne respiratoire, l’homéostasie lipidique, le stockage du calcium, ainsi que l'ultrastructure et la dynamique mitochondriale. Ce programme de thèse a été dédié à l’étude de la voie d’import CHCHD4/Mia40 dans les cellules cancéreuses et a porté un intérêt tout particulier à l'un des substrats CHCHD4/Mia40 qui façonne l'ultrastructure mitochondriale. En utilisant des techniques d’ARN interférence et de sur-expression de protéines recombinantes, dans un modèle de cancer du côlon, nous avons montré que l’expression du substrat étudié a un effet crucial sur la prolifération et la croissance tumorale. Nos données ont également impliqué cette protéine dans la réponse aux traitements anticancéreux. Dans l'ensemble, ces travaux ouvrent un nouveau champ d'investigations qui non seulement permettra de mieux comprendre la plasticité métabolique des cellules cancéreuses, mais aidera également à identifier de nouveaux biomarqueurs métaboliques.In the vast majority of cases, mitochondria are required for tumorigenesis and also for the tumoral response to signals generated by the microenvironmental factors (e.g. nutrient deprivation, hypoxia) or to the effects of anti-cancer treatments (e.g. chemotherapy, radiotherapy). As almost all mitochondrial proteins are nuclear-encoded and imported into the organelle, specialized import machineries have evolved in order to meet the need for protein import. Among these machineries, the one that operates in the intermembrane space and is controlled by CHCHD4/Mia40, regulates the import of a group of proteins (substrates) that play important roles in survival and stress response. Substrates of CHCHD4/Mia40 are involved in a broad panel of mitochondrial activities that includes the biogenesis of respiratory chain complexes, lipid homeostasis, calcium storage, as well as ultrastructure and mitochondrial dynamics. This thesis program was dedicated to the study of the CHCHD4/Mia40 import pathway in cancer cells, with a particular interest for one of the CHCHD4/Mia40 substrates that shapes mitochondrial ultrastructure. Using RNA interference approach and recombinant protein overexpression technique, in a colon cancer model, we showed that the expression of this substrate had a crucial effect on proliferation and tumor growth. Our data also involved this protein in the response to anti-cancer treatments. All together, this work opens a new field of investigations that will not only shed new lights on the metabolic plasticity of cancer cells but also help to identify new metabolic biomarkers