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Investigation du rôle fonctionnel des miR-204-3p et miR-204-5p dans la progression tumorale des cancers thyroïdiens papillaires

par Van Branteghem, Cindy
Président du jury Dewachter, Laurence
Promoteur Maenhaut, Carine
Publication Non publié, 2024-02-22

Thèse de doctorat

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Résumé :

Au cours de cette étude, le rôle des miR-204-5p et miR-204-3p dans la tumorigenèse thyroïdienne, en particulier dans les carcinomes papillaires de la thyroïde (PTC), a été exploré. Bien que les PTC soient généralement associés à un pronostic favorable, certains évoluent vers des formes plus agressives. La transformation maligne de la thyroïde en PTC, induite par des mutations oncogéniques dans la voie des MAPK, s'accompagne de changements significatifs dans l'expression des miARNs parmi lesquels les miR-204-5p et miR-204-3p ont été précédemment identifiés dans les PTC comme étant sous régulés et associés à l’agressivité. Afin d’évaluer leur rôle précis dans la progression tumorale des PTC, trois lignées thyroïdiennes humaines, qui ont perdu l’expression de ces deux miARNs, ont été transfectées de manière transitoire à l’aide d’un mimique spécifique du miR-204-5p et du miR-204-3p et des tests fonctionnels de migration/d’invasion, de prolifération, de croissance et d’apoptose ont été réalisés 72h après transfection. La caractérisation fonctionnelle de ces deux miARNs a révélé que ceux-ci agissaient en tant que suppresseur de tumeurs en inhibant l'invasion cellulaire. De nouvelles cibles du miR-204-5p ont alors pu être identifiées dont HMGA2, SNAI2, SOX4, TGFBR2, MMP14, ADAMTS9, et sont toutes étroitement associées à la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM). La caractérisation approfondie de la fonction de ce miARN a révélé que celui-ci pourrait être inversement corrélé à l’agressivité tumorale en contrôlant le processus de différenciation cellulaire. Nous avons montré que l’inhibition de l’invasion et le maintien de la différenciation cellulaire par le miR-204-5p impliquait la liaison directe et la répression de HMGA2, régulé par la voie des MAPK. Nos résultats ont également mis en évidence que des modifications épigénétiques, en particulier la méthylation de l'ADN, étaient responsables de la sous expression du miR-204-5p dans les PTC. Ensuite, la pertinence clinique de nos résultats a été évaluée in vivo. Des analyses de corrélation dans un modèle in vivo de PTC murin et dans des PTC humains ont révélé l’existence d’une corrélation négative entre l’expression du miR-204-5p et celle de HMGA2, ainsi qu’entre l’expression de HMGA2 et celles de différents gènes liés à la fonction thyroïdienne tels que NIS, TG et TPO.HMGA2 émerge ainsi comme une cible thérapeutique prometteuse et l’inhibition des interactions entre HMGA2 et l’ADN à l’aide de la suramine, un médicament anti-parasitaire, a montré un effet anti-tumoral significatif dans les cellules cancéreuses de la thyroïde en inhibant l’invasion cellulaire. Par ailleurs, nous avons montré que le traitement des cellules de PTC avec la suramine avait les mêmes effets que ceux obtenus après inhibition de HMGA2 à l’aide d’un siARN, à savoir aucun impact sur la prolifération cellulaire, ni sur la transcription des gènes inducteurs de la TEM.

During this study, the role of miR-204-5p and miR-204-3p in thyroid tumorigenesis, particularly in papillary thyroid carcinomas (PTC), was investigated. While PTCs are generally associated with a favorable prognosis, some progress to more aggressive forms. The malignant transformation of the thyroid into PTC, induced by oncogenic mutations in the MAPK pathway, is accompanied by significant changes in the expression of miRNAs, among which miR-204-5p and miR-204-3p have been previously identified in PTCs as downregulated and associated with aggressiveness. To assess their precise role in the tumor progression of PTCs, three human thyroid cell lines, which had lost the expression of these two miRNAs, were transiently transfected with specific mimics of miR-204-5p and miR-204-3p. Functional tests for migration/invasion, proliferation, growth, and apoptosis were performed 72 hours after transfection. The functional characterization of these two miRNAs revealed that they acted as tumor suppressors by inhibiting cell invasion.Novel targets of miR-204-5p were identified, including HMGA2, SNAI2, SOX4, TGFBR2, MMP14, ADAMTS9, all closely associated with the epithelial-mesenchymal transition (EMT). In-depth characterization of miR-204-5p's function revealed its potential inverse correlation with tumor aggressiveness by controlling the process of cellular differentiation. We demonstrated that the inhibition of invasion and maintenance of cellular differentiation by miR-204-5p involved direct binding and repression of HMGA2, regulated by the MAPK pathway.Our results also highlighted that epigenetic modifications, particularly DNA methylation, were responsible for the underexpression of miR-204-5p in PTCs. Subsequently, the clinical relevance of our findings was evaluated in vivo. Correlation analyses in a murine PTC model and in human PTCs revealed a negative correlation between the expression of miR-204-5p and HMGA2, as well as between the expression of HMGA2 and various genes related to thyroid function such as NIS, TG, and TPO.HMGA2 emerged as a promising therapeutic target, and the inhibition of interactions between HMGA2 and DNA using suramin, an antiparasitic drug, showed a significant anti-tumor effect in thyroid cancer cells by inhibiting cell invasion. Moreover, we demonstrated that treating PTC cells with suramin had the same effects as those obtained after HMGA2 inhibition using siRNA, namely no impact on cell proliferation or the transcription of EMT-inducing genes