Dérégulations épigénétiques induites par la protéine fusion BRD4-NUT et caractérisation de la proteine NUT au cours de la spermatogenèse et dans les cancers

Nowadays, it is clear that cancer cannot be reduced only to genetic abberations, and that a new parameter has to be considered, epigenetic. During my thesis, I have characterized the fusion protein BRD4-NUT, which results of a t(15;19) translocation observed in NUT midline carcinoma (NMC), highly aggressive and lethal. BRD4 contains a double bromodomain to interact with acetylated chromatin, thus recruting different complexes on chromatin. NUT is a protein of unknown function, specifically expressed during spermatogenesis. I have obeserved that BRD4-NUT is sufficient to promote tumorigenesis, via a sequestrating mecanism of the histone acetyltransferase (HAT) CBP/p300. NUT interacts with and stimulates CBP/p300 activity, creating highly acetylated foci in chromatin. BRD4-NUT inhibits CBP/p300 transcriptionnal co-activation, and among others, blocks p53-dependant apotposis pathway. BRD4-NUT inhibition – by siRNA, bromodomain mutation or acetylation deregulation by histone deacetylase (HDAC) inhibitors – reactivates apoptosis of translocated cancer cells. This study is a precise exemple of epigenetic deregulation impacts on cell homeostatis and how it can promotes tumorigenesis. I have also characterized NUT protein on its physiological context (spermatogenesis), or during its illegitimate expression in cell lines without being fused with BRD4. NUT is expressed during late stages of spermatogenesis, in spermatids, and may participates to the chromatin remodeling occuring in these cells and to the formation of spermatozoa epigenome. NUT seems also to confer an advantage over proliferation when illegitimally expressed, as we have seen in three different cell lines, U2OS, A549 and A7R5. Thus, NUT protein, alone or fused with BRD4, is a Cancer/Testis antigen capable of negatively regulating somatic cells homeostasis, in which NUT regular functions for spermatogenesis can lead to tumorigenesis.Il apparait de nos jours évident que les cancers ne peuvent se réduire uniquement à des aberrations génétiques, et qu'un nouveau paramètre est à prendre en considération, l'épigénétique. Au cours de ma thèse je me suis efforcé de caractériser la protéine fusion BRD4-NUT. Cette protéine résulte d'une translocation t(15;19) observée dans les carcinomes de la ligne médiane (NMC), extrêmement agressifs et létaux. La protéine BRD4 possède un double bromodomaine capable de s'associer à la chromatine acétylée, et recrute divers facteurs sur la chromatine. NUT est une protéine de fonction inconnue exprimée exclusivement au cours de la spermatogenèse. J'ai pu démontrer que la protéine fusion BRD4-NUT était suffisante pour induire la tumorigenèse, par un mécanisme de séquestration de la proteine histone acétyltransférase (HAT) CBP/p300. NUT interagit avec CBP/p300 et suractive son activité d'acétylation, créant des foci hyperacétylés de chromatine. BRD4-NUT empêche ainsi CBP/p300 d'aller co-activer la transcription de nombreux gènes, et bloque notamment la réponse apoptotique p53-dépendante. Une inhibition de BRD4-NUT – par siRNA, mutation des bromodomaines ou dérégulation de l'acétylation des foci par des inhibiteurs des histones déacétylases (HDAC) – réenclenche la voie d'apoptose et la mort de ces cellules tumorales. Cette étude est un exemple précis de l'impact qu'une dérégulation épigénétique peut avoir sur l'homéostasie cellulaire et son mécanisme d'induction de la tumorigenèse. Je me suis également interessé à caracteriser la protéine NUT lors de son contexte physiologique, la spermatogenèse, ou lors de son expression illégitime dans des lignées tumorales sans fusion avec BRD4. La protéine NUT est exprimée au niveau des stades de maturation des cellules germinales spermatides, et pourrait participer au remodelage du génome et à l'établissement de l'épigénome final du spermatozoïde. Nut semble également conférer un avantage prolifératif lors de son expression anormale dans au moins trois lignées cellulaires, U2OS, A549 et A7R5. Ainsi, la protéine NUT, seule ou fusionnée avec BRD4, est un facteur Cancer/Testiculaire capable d'influer négativement sur l'homéostasie des cellules somatiques dans lesquelles ses fonctions, normalement restreintes à la spermatogenèse, participent à la tumorigenèse