O-GlcNAcylation de la Thymidylate Synthase : un mécanisme de sensibilisation au 5-fluorouracile dans le cancer colorectal

La O-GlcNAcylation (O-N-acétylglucosaminylation) est une MPT (modification post-traductionnelle) dynamique et réversible catalysée par un unique couple d’enzymes antagonistes : l’OGT (O-GlcNAc transférase) et l’OGA (O GlcNAcase). Elle est considérée comme un véritable senseur nutritionnel et régule un grand nombre de mécanismes cellulaires fondamentaux. En ciblant des oncoprotéines et des suppresseurs de tumeur, sa dérégulation est associée à la cancérogenèse et la progression tumorale. En revanche, son rôle dans la réponse aux thérapies anti-cancéreuses est très peu étudié. Il a été néanmoins montré récemment que l’hyper-O-GlcNAcylation impacte la réponse de certains cancers à des drogues telles que le tamoxifène, le cisplatine, le bortézomib et le 5-FU (5-fluorouracile). Le 5-FU est la chimiothérapie de référence du CCR (cancer colorectal) et la TS (Thymidylate Synthase) sa cible principale. La surexpression de la TS est un biomarqueur de résistance au 5-FU utilisé en clinique. La TS a été montrée comme étant O-GlcNAcylée mais le rôle de cette MPT n’a pas été élucidé. Il nous est donc paru intéressant d’analyser le « cross-talk » entre O-GlcNAcylation et réponse au 5-FU dans le CCR dans l’hypothèse que la O-GlcNAcylation pourrait impacter la sensibilité au 5-FU en régulant sa cible TS. Un modèle murin in vivo de CCR humains et des cellules coliques non cancéreuses et cancéreuses ont été utilisés pour analyser l’effet du 5-FU sur la O-GlcNAcylation globale des protéines et réciproquement l’impact de la O-GlcNAcylation sur le niveau et l’activité de la TS, et la réponse au 5-FU. Nos données in vitro corroborent nos résultats in vivo et soutiennent que le 5-FU diminue la O-GlcNAcylation globale et que, réciproquement, la O-GlcNAcylation augmente le niveau de TS et sensibilise le CCR au 5-FU. Nous avons déchiffré le mécanisme moléculaire sous-jacent mettant en lumière le rôle de la O-GlcNAcylation dans la stabilisation de la TS et sa protection contre la dégradation protéasomale. Deux sites de O-GlcNAcylation de la TS ont été identifiés : la Thr251 à l’interface de dimérisation de l’enzyme et la Thr306 dans la séquence dégron carboxy-terminale connue pour contrôler sa dégradation. Ensemble nos résultats proposent une nouvelle stratégie thérapeutique combinant le 5-FU à un inhibiteur de l’OGA afin d’améliorer la réponse du CCR à la chimiothérapie à base de 5-FU.