Soutenance de thèse de Julien GIGAN

La réponse aux protéines non pliées (UPR) est essentielle pour le développement d’une réponse immunitaire, mais aussi une cible potentielle contre le cancer. L'UPR peut conduire à l'activation de trois capteurs de stress du RE : PERK, IRE-1 et ATF6. L'activation de chaque capteur induit différentes réponses cellulaires et la translocation nucléaire de facteurs de transcription distincts conduisant à un engagement pro-survie ou pro-apoptotique. Au cours de cette thèse nous nous somme d’abord concentrer à caractériser le rôle de PERK, dans le développement et la fonction des cellules dendritiques (DC). Nous avons montré que les DC sont caractérisés par une phosphorylation élevée de eIF2α dépendante de PERK, d’ordinaire synonyme d’inhibition de la traduction. Malgré des niveaux élevés de p-eIF2α, les DC présentent une synthèse protéique active et aucun signe de réponse chronique au stress intégré. De plus, l'inactivation de PERK, augmente globalement les niveaux de synthèse protéique et régule l'expression de l'IFN-β en réponse au LPS. Ceci met en lumière l’importance de la régulation de l’UPR au sein des DC pour la réponse inflammatoire. Cependant, l'hétérogénéité, la cinétique et l'interrelation entre l'activation de PERK, IRE-1 et ATF6 restent mal définies en raison des défis technologiques. Par la suite, nous avons développé une approche multiparamétrique pour déterminer le niveau d'activation de PERK, IRE-1 et ATF6 et l'avons utilisé pour étudier leur rôle dans la toxicité du bortézomib. Notre approche basée sur la mesure du niveau de traduction et de la translocation nucléaire des facteurs de transcription dans des suspensions de noyaux uniques par cytométrie de flux. Cette méthode d'analyse des noyaux uniques de la réponse au stress non plié, appelée SNUPR, nous a permis de découvrir l'hétérogénéité de l'UPR en réponse au bortézomib. Comme prévu, le traitement au bortézomib induit l'activation des capteurs de stress du RE, cependant, nos résultats suggèrent que cette activation ne contribue pas à la cytotoxicité du bortézomib. Plus important encore, nous avons découvert que les cellules résistantes au bortézomib nécessitent IRE-1, mais pas PERK ou ATF6 pour survivre au traitement. Ces dernières données soulignent que la modulation de la voie UPR pourrait être utilisée comme cible complémentaire pour contourner la résistance au bortézomib dans le myélome multiple.

The unfolded protein response (UPR) is essential for the development of an immune response, but also a potential target against cancer. UPR can lead to the activation of three ER stress sensors: PERK, IRE-1 and ATF6. Activation of each sensor induces different cellular responses and nuclear translocation of distinct transcription factors leading to pro-survival or pro-apoptotic engagement. In this thesis we first focused on characterizing the role of PERK in the development and function of dendritic cells (DC). We showed that DCs are characterized by high PERK-dependent phosphorylation of eIF2α, usually synonymous with translation inhibition. Despite high levels of p-eIF2α, DCs exhibit active protein synthesis and no evidence of chronic integrated stress response. Furthermore, inactivation of PERK, globally increases protein synthesis levels and regulates IFN-β expression in response to LPS. This highlights the importance of UPR regulation within DCs for the inflammatory response. However, the heterogeneity, kinetics, and interrelation between PERK, IRE-1, and ATF6 activation remain poorly defined due to technological challenges. Subsequently, we developed a multiparametric approach to determine the activation level of PERK, IRE-1 and ATF6 and used it to study their role in bortezomib toxicity. Our approach is based on the measurement of the translation level and nuclear translocation of transcription factors in single nuclei suspensions by flow cytometry. This unfolded stress response single nuclei analysis method, termed SNUPR, allowed us to uncover UPR heterogeneity in response to bortezomib. As expected, bortezomib treatment induces activation of ER stress sensors, however, our results suggest that this activation does not contribute to bortezomib cytotoxicity. Most importantly, we found that bortezomib-resistant cells require IRE-1, but not PERK or ATF6 to survive treatment. These latest data highlight that modulation of the UPR pathway could be used as a complementary target to circumvent bortezomib resistance in multiple myeloma.