Nouvelles signalisations impliquant les lysines-méthyltransférases SMYD2 et SMYD3 dans le cancer

Post-translational modifications are involved in a large number of physiological signaling pathways and are essential for normal cellular functioning. Their deregulation is involved in multiple pathological processes, and particularly in carcinogenesis. The lysine methyltransferases SMYD2 and SMYD3 belong to the family of SET and MYND domain-containing proteins (SMYD) and are both overexpressed in many cancers. They participate in the regulation of multiple canonical oncogenic pathways via the methylation of substrates such as p53 by SMYD2, or VEGFR1 (vascular endothelial growth factor receptor 1), and MAP3K2 (Mitogen -activated protein kinase kinase kinase 2) within the Ras / Raf / Mek / Erk pathway by SMYD3.In this thesis work, using data from proteomic approaches without a priori such as ProtoArray® and SILAC-3xMBT pulldown coupled with mass spectrometry, we identified potential substrates of SMYD2 and SMYD3. The first part of this thesis consisted in the production of the most promising candidate substrates and the validation of their methylation. We confirmed in vitro and in MIA PaCa-2 pancreatic adenocarcinoma cells, the monomethylation by SMYD2 of the protein BCAR3 (Breast cancer anti-estrogen resistance 3) on its lysine K334 -protein involved in aggressiveness and tumor invasiveness-, and RTF1 (RNA polymerase-associated protein) on K587 -protein belonging to the PAF1- complex. Similarly, we demonstrated the trimethylation of RNF113A (Ring Finger Protein 113A) K20 by SMYD3. The second part of this thesis focused on the characterization of phenotypic consequences of RNF113A K20me3 in a small cell lung cancer model. We demonstrated that trimethylation of RNF113A repels its phosphatase PP4, leading to an increase of RNF113A phosphorylation. This induces an increase of its E3-ubiquitin ligase activity involved in DNA dealkylation repair by interacting with the ASCC complex (activating signal cointegrator 1 complex). The trimethylation of RNF113A by SMYD3 therefore participates in the chemoresistance of tumor cells to alkylating agents.This thesis work therefore made it possible to identify new promising signals involving SMYD2 and SMYD3, and to highlight the role of SMYD3 in DNA repair following exposure to alkylating agents through methylation of RNF113A.Les modifications post-traductionnelles des protéines sont impliquées dans un grand nombre de voies de signalisation physiologiques et sont essentielles au fonctionnement normal cellulaire. Leur dérégulation est impliquée dans de multiples processus pathologiques, et notamment dans la carcinogénèse. Les lysine-méthyltransférases SMYD2 et SMYD3 appartiennent à la famille des SET and MYND domain-containing protein (SMYD) et sont toutes deux surexprimées dans de nombreux cancers. Elles participent en effet à la régulation de multiples signalisations oncogéniques canoniques telles que la méthylation de p53 par SMYD2, ou la méthylation de VEGFR1 (vascular endothelial growth factor receptor 1), ou MAP3K2 (Mitogen-activated protein kinase kinase kinase 2) au sein de la voie Ras/Raf/Mek/Erk par SMYD3.Dans ce travail de thèse, nous avons identifié un certain nombre de substrats potentiels de SMYD2 et SMYD3 à partir de données issues d’approches protéomiques telles que le ProtoArray® et le SILAC-3xMBT pulldown couplé à la spectrométrie de masse. La première partie de cette thèse a consisté à produire et valider la méthylation des différents substrats candidats les plus prometteurs. Nous avons ainsi confirmé in vitro puis en cellules d’adénocarcinome pancréatique MIA PaCa-2, les évènements de monométhylation par SMYD2 de la protéine BCAR3 (Breast cancer anti-estrogen resistance 3) au niveau de sa lysine K334 -protéine impliquée dans l'agressivité et l’invasivité tumorale-, et de RTF1 (RNA polymerase-associated protein) au niveau de K587 -protéine appartenant au complexe PAF1-. De même, nous avons démontré la triméthylation de RNF113A (Ring Finger Protein 113A) K20 par SMYD3. La seconde partie de cette thèse a porté sur la caractérisation des conséquences phénotypiques de la triméthylation de RNF113A K20 dans un modèle de cancer pulmonaire à petites cellules. Nous avons démontré que la triméthylation de RNF113A bloque son interaction avec la phosphatase PP4. Cette perte d’interaction aboutit à une augmentation de son niveau de phosphorylation, entrainant une stimulation de son activité de E3-ubiquitine ligase impliquée dans la réponse aux dommages alkylants. La triméthylation de RNF113A par SMYD3 pourrait donc participer à la chimiorésistance des cellules tumorales aux agents alkylants.Ainsi, ce travail de thèse a permis d’identifier des nouvelles signalisations prometteuses impliquant SMYD2 et SMYD3, et plus particulièrement de mettre en évidence le rôle de SMYD3 dans la réparation de l’ADN suite à l’exposition aux agents alkylants par le biais de la méthylation de RNF113A