Rôles de la protéine tyrosine phosphatase DEP-1 dans l'angiogenèse, la perméabilité vasculaire et la progression tumorale

L’angiogenèse et l’augmentation de la perméabilité vasculaire sont des éléments clés pour la croissance et la progression tumorale. Par conséquent, de nombreux efforts sont déployés à comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la formation et le remodelage des vaisseaux sanguins de manière à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles. De cette optique, les travaux de cette thèse se sont concentrés sur la protéine tyrosine phosphatase DEP-1, initialement identifiée comme un régulateur négatif de la prolifération et de la phosphorylation du VEGFR2 lorsque fortement exprimée dans les cellules endothéliales. Toutefois, en utilisant une approche d’ARNi, il a été démontré que via sa capacité à déphosphoryler la tyrosine inhibitrice de Src (Y529), DEP-1 était également un régulateur positif de l’activation de Src dans les cellules endothéliales stimulées au VEGF. Puisque Src joue un rôle central dans la promotion de l’angiogenèse et la perméabilité vasculaire, nous avons en plus démontré que DEP-1 était un promoteur de ces fonctions in vitro et que la tyrosine phosphorylation de sa queue C-terminale, permettant l’interaction et l’activation de Src, était requise.   Les travaux de recherche présentés dans cette thèse démontrent dans un premier temps à partir d’une souris Dep1 KO, dont le développement ne présente aucun phénotype apparent, que la perte de l’expression de DEP-1 se traduit en une inhibition de l’activation de Src et de l’un de ses substrats, la VE-Cadherine, en réponse au VEGF chez la souris adulte. Nos résultats démontrent donc, pour la première fois, le rôle primordial de DEP-1 dans l’induction de la perméabilité vasculaire et de la formation de capillaires in vivo. Conséquemment, la croissance tumorale et la formation de métastases aux poumons sont réduites due à une inhibition de leur vascularisation ce qui se traduit par une diminution de la prolifération et une augmentation de l’apoptose des cellules cancéreuses. De façon intéressante, l’expression élevée de DEP-1 dans les vaisseaux sanguins tumoraux de patientes atteintes du cancer du sein corrèle avec une vascularisation accrue de la tumeur.   En plus du rôle de DEP-1 dans la réponse angiogénqiue à l’âge adulte, nos travaux ont également démontré le rôle important de DEP-1 lors de la vascularisation de la rétine, un modèle in vivo d’angiogenèse développementale. Dans ce contexte, DEP-1 inhibe la prolifération des cellules endothéliales et limite leur bourgeonnement et la complexification du réseau vasculaire rétinien en permettant l’expression adéquate du Dll4, un régulateur crucial de l’organisation de la vascularisation développementale. Cette expression du Dll4 découlerait de la stabilisation de la β-caténine par l’inactivation de la GSK3β, un régulateur important de la dégradation de la β-caténine, en réponse au VEGF selon la voie de signalisation VEGFR2-Src-PI3K-Akt-GSK3β. Ainsi, ces travaux identifient DEP-1 comme un régulateur important de l’organisation vasculaire rétinienne.  Les rôles positifs de DEP-1 dans les cellules endothéliales découlent principalement de sa capacité à lier et activer la kinase Src. En plus de contribuer à la réponse angiogénique, Src est également un oncogène bien caractérisé notamment pour sa contribution au programme invasif des cellules cancéreuses mammaires. Les travaux de cette thèse illustrent que DEP-1 est préférentiellement exprimée dans les cellules cancéreuses mammaires invasives et qu’il régule l’activation de Src, de voies de signalisation invasives et, par le fait même, de l’invasivité de ces cellules in vitro et in vivo. De façon intéressante, ces observations corrèlent avec des données cliniques où l’expression modérée de DEP-1 est associée à un mauvais pronostic de survie et de rechute.  Ces résultats démontrent donc, pour la première fois, le rôle positif de DEP-1 dans l’activation de Src au niveau des cellules endothéliales et des cellules cancéreuses mammaires ce qui permet la régulation du bourgeonnement endothélial, de la perméabilité vasculaire, de l’angiogenèse normale et pathologique en plus de l’invasion tumorale. Angiogenesis and increased vascular permeability are key component of tumor growth and progression. Consequently, numberous efforts are currently deployed to illucidate the molecular mecanisms contributing to the formation and remodelling of blood vessels in oder to identify new potential therapeutic targets. In that thought, the work of this thesis was focused on the protein tyrosine phosphatase DEP-1, initially identified as a negative regulator of proliferation and VEGFR2 phosphorylation when highly expressed in endothelial cells. However, using RNAi, it was shown that through its capacity to dephosphorylate the inhibitory tyrosine of Src (Y529), DEP-1 could also positively regulate Src activation in endothelial cells in response to VEGF. As Src is a central promoter of angiogenesis and vascular permeability, we showed that DEP-1 was a promoter of these vascular functions in vitro and that the tyrosine phosphorylation of its C-terminal tail, allowing interaction and activation of Src, was required. Interestingly, the catalytic inactivation of DEP-1 in mice resulted in increased proliferation in endothelial cells, but also in desorganization of vascular structures which contrast the absence of phenotype in DEP-1 complete knock-out mice (KO).  The work of this thesis demonstrates for the first time that DEP-1 deletion causes inhibition of Src and one of its substrate, VE-Cadherin, activation in response to VEGF in Dep-1 KO mice, which develop normally. Our results show the crucial role of DEP-1 in VEGF-induced vascular permeability and capillary formation in vivo. Consequently, tumor growth and lung metastases formation were inhibited due to reduced tumor vascularisation causing reduced proliferation and increased apoptosis of tumor cells. Accordingly, high expression of DEP-1 in tumor-associated blood vessels of breast cancer patients correlates with greater tumor vascularisation.   In addition to DEP-1 role in post-natal angiogenic response, our work also demonstrates the important role of DEP-1 during retinal vascularisation, an in vivo developmental angiogenesis model. In this context, DEP-1 inhibits proliferation of endothelial cells and limits their sprouting by allowing adequate β-catenin-dependant expression of Dll4, a Notch ligand regulating developmental vascularisation organisation. DEP-1 allows β-catenin stabilisation via inactivation of GSK3β, an important regulator of β-catenin degradation, in response to VEGF through VEGFR2-Src-PI3K-Akt-GSK3β signaling pathway. Thus, this work identifies DEP-1 as an important regulator of retinal vascular sprouting.  The positive roles of DEP-1 in endothelial cells depend on it ability to bind and activate the kinase Src. In addition to its contribution to angiogenic response, Src is also a well-characterized oncogene notably for its contribution to invasive program of mammary cancer cells. This work illustrates that DEP-1 is preferentially expressed in invasive mammary cancer cells and that it regulates Src activation, pro-invasive signaling pathways and, consenquetly, cell invasiveness in vitro and in vivo. All these activities are dependant on DEP-1 catalytic activity and ability to bind Src. Interestingly, these results correlate with clinical data where moderate expression of DEP-1 is associated with poor pornostic of survival and relapse.   Collectively, the results presented here demonstrate, for the first time, the crucial role of DEP-1 in Src activation in endothelial and breast cancer cells, leading to endothelial sprouting, vascular permeability, normal or pathological angiogenesis, and breast cancer invasiveness and metastases formation.

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