Role of the ischemic stress sensor IRE1α in the glioblastoma growth

Les glioblastomes (GBMs) sont les tumeurs cérébrales primaires les plus courantes chez l’adulte avec un pronostic fatal dans les douze mois suivant le diagnostic. De nouvelles avancées dans la connaissance de la pathologie moléculaire des GBMs et de leurs régulateurs clés sont indispensables à l’émergence de nouvelles pistes thérapeutiques. Inositol Requiring Enzyme 1 α (IRE1α) est une protéine résidente du réticulum endoplasmique (RE) agissant en tant que détecteur proximal de l’Unfolded Protein Response (UPR) en conditions physiologiques ou pathologiques. IRE1α est une enzyme bivalente possédant une activité Ser/Thr kinase et endoribonucléasique (RNase). Récemment, des mutations ponctuelles dans le gène ERN1/IRE1α ont été détectées dans les cancers chez l’homme, (en particulier dans les GBMs), et IRE1α a été proposé comme un régulateur majeur de la progression tumorale parmi les protéines kinases. Dans ce travail, nous avons montré que le blocage des deux activités Set/thr kinase et RNase dans les cellules U87-MG réprime fortement l’angiogenèse tumorale, la perfusion des vaisseaux et l’expression de facteurs pro-angiogéniques dans des modèles tumoraux de xénogreffes. Ce changement phénotypique est accompagné d’une réponse dite« d’échappement » des cellules tumorales. Celles-ci envahissent le tissu cérébral sain par migration de long des vaisseaux (mécanismes appelé co-option vasculaire). De plus, ce phénotype a été montré comme étant fonctionnellement associé au processus de transition mésenchymateuse. Par mutagenèse dirigée, nous avons montré qu’IRE1α module les processus d’angiogenèse et d’invasion par ces deux domaines catalytiques : l’activité Ser/Thr kinase d’IRE1α est essentielle pour l’angiogenèse alors que le domaine RNase d’IRE1α contrôle le phénotype invasif et co-opté. IRE1α est ainsi identifié comme un régulateur clé de la croissance du glioblastome, agissant au carrefour de signalisations majeures dans le contrôle de l’adaptation de la cellule tumorale à son micro-environnement.Glioblastomas (GBMs) are the most common primary brain tumors in humans and remain essentially incurable. New advances in the knowledge of GBM molecular pathology and their key regulators are crucial to identify new putative ways for GBM therapy. Inositol Requiring Enzyme 1 α (IRE1α) is a transmembrane Endoplasmic Reticulum (ER)-resident protein acting as proximal sensor of the Unfolded Protein Response (UPR) in both physiological and pathological situations. IRE1α is a bivalent enzyme, displaying Ser/Thr kinase and endoribonuclease (RNase) activities in its cytosolic side. Recently, single mutations in IRE1α gene were detected in human cancers, including GBM, and IRE1α was proposed as a major contributor to tumor progression among protein kinases. In this work, we have shown that blockade of both IRE1α Ser/Thr kinase and RNase activities in U87-MG cells highly repressed tumor angiogenesis, blood perfusion and the expression of pro-angiogenic factors in human xenograft tumor models. This phenotypic change is adversely associated to the so-called "evasive response" of tumors cells. The cells began to migrate along pre-existing brain capillaries and invade healthy tissue (a process named blood vessel co-option). Moreover, this phenotype was shown to be functionally linked to the mesenchymal differentiation process. By using site-directed mutagenesis, we demonstrated that IRE1α protein modulates both angiogenesis and invasive processes through its two catalytic domains: IRE1α Ser/Thr kinase domain was essential for IRE1-mediated angiogenesis, whereas IRE1's RNase domain drove the invasive, co-opted phenotype. IRE1α is therefore identified as a key regulator of glioma progression, acting at the crossroads of major signaling networks in the control of tumor cell adaptation to its microenvironment