Régulation moléculaire et cellulaire de la beta1,4-GalNAcT-II dans les états physiologiques et pathologiques (cancers gastrointestinaux) – GALFISH

Ce projet vise à comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires qui sous-tendent l’organisation supra moléculaire et la localisation des glycosyltransférases (GTs) golgiennes impliquées dans la biosynthèse des antigènes Sda et sLex. Ceux-ci sont exprimés respectivement dans le tractus gastrointestinal (GI) sain et cancéreux : l’antigène Sda est fortement exprimé dans le tractus GI sain, alors que l’antigène sLex y est peu exprimé. Dans le tractus GI cancéreux, la balance inverse est observée : l’antigène Sda disparait au profit de l’expression de l’antigène sLex qui est surexprimé dans de multiples types de tumeurs. Bien que très étudiés, les mécanismes de régulation conduisant à la biosynthèse de ces antigènes qui impliquent plusieurs alpha2,3-sialyltransférases, alpha1,3-fucosyltransférases et une beta1,4-N-acétylgalactosaminyltransférase (beta4GalNAcT-II) ne sont pas encore élucidés. Des avancées très récentes faites dans ce domaine ont montré que la régulation de l’expression de la beta4GalNAcT impliquée dans la synthèse de l’antigène Sda est au centre de cette balance et une dérégulation de son expression conduit à la synthèse de l’antigène sLex observé dans les cellules cancéreuses. La transcription du gène unique de la beta4GalNAcT-II conduit à la synthèse de deux types de transcrits différant de 200 bp dans leur région 5’non traduite. Il semble que la régulation épigénétique par méthylation de la région promotrice du gène B4GALNT2 ne soit pas suffisante pour expliquer la diminution de l’expression de cette GT dans les tissus GI cancéreux. Notre premier objectif est donc d’établir les mécanismes de la régulation transcriptionnelle de ce gène dans le tractus GI sain et cancéreux, ce qui à ce jour n’a jamais été étudié. Par une approche de biologie moléculaire classique, nous déterminerons si l’expression du gène de la B4GALNT2 dépend d’une ou plusieurs régions génomiques régulatrices, et quels sont les facteurs de transcription impliqués dans la régulation de cette expression, en particulier dans la diminution de l’expression de la beta4GalNAcT-II observée dans le tractus GI cancéreux. De façon intéressante, la traduction des deux transcrits de la beta4GalNAcT-II conduit à la synthèse de deux protéines qui ne différent l’une de l’autre que dans leur région cytoplasmique. L’une présente une queue cytoplasmique de 6 acides aminés (AA), tandis que l’autre présente une queue cytoplasmique plus longue de 66 AA. Ces différences dans la taille du domaine cytoplasmique peuvent engendrer des différences d’interactions entre les deux isoformes de la beta4GalNAcT-II et des protéines cytosoliques impliquées dans la localisation précise et le trafic des GTs dans l’appareil de Golgi. En particulier, l’étude récente de patients présentant des CDG (Congenital Disorders of Glycosylation) a montré que des déficiences dans des protéines impliquées dans le trafic golgien pouvaient affecter la localisation subcellulaire des GTs et conduire à l’apparition de glycannes anormaux. Notre second objectif est donc d’étudier la localisation subcellulaire des deux isoformes de la beta4GalNAcT-II, leur implication dans des complexes de GTs potentiellement différents, et finalement l’implication de protéines de trafic golgien, en particulier les protéines du complexe COG, dans leur localisation subcellulaire. Pour réaliser ce second objectif, nous développerons une approche de biologie cellulaire et d’observation en microscopie de fluorescence (confocale et biophotonique) à l’aide de techniques de FRET pour caractériser ces interactions moléculaires. Notre troisième objectif est de déterminer si cette régulation n’existe que dans le tissu GI humain par une approche de biologie intégrative et de phylogénie moléculaire visant à établir l’histoire évolutive du gène B4GALNT2 chez les vertébrés et la mise en place d’un organisme modèle pour l’étude de ces régulations in vivo, le poisson-zèbre (D. rerio).