Signalisation des Rho GTPases et modèles dans le cancer Flashcards
Que sont les Rho GTPase ?
des protéines de signalisation
Plusieurs agissent à titre de ______
commutateurs moléculaires
Que sont les commutateurs moléculaires ?
- Protéines fixant le GTP
- Possèdent une activité GTPase intrinsèque
Vrai ou faux : les Rho GTPase sont retrouvées uniquement dans un état actif.
Faux, elles alternent entre un état inactif à un état actif.
Quelles sont les 2 types de protéine liant le GTP ?
1- Les protéines trimériques fixant le GTP (protéine G)
2- Les petites GTPases monomériques
Les Rho GTPases sont membres de quelle famille ?
Superfamille des RAS GTPase
Nommez 5 sous-famille de GTPases de la superfamille des protéines Ras
- Ras
- Rho
- ARF
- Rab
- Ran
Nommez une fonction des Ras
Relayer les signaux des récepteurs tyrosine kinase
Nommez une fonction des Rho (Rho, Rac, Cdc42)
Régulation du cytosquelette
Nommez une fonction de ARF (ARF1-ARF6)
Régule l’assemblage du manteau de protéines sur les vésicules intracellulaires
Nommez une fonction de Rab (Rab1-60)
Régule le traffic des vésicules intracellulaires
Nommez une fonction de Ran
Régule l’assemblage du fuseau mitotique et le transport nucléaire des ARNs et les protéines
Vrai ou faux : des mutations dans la RAC GTPase ont récemment été identifiées dans le cancer. Leur mécanisme d’action est différent des mutations dans RAS.
Vrai
Il existe combien de Rho GTPases chez l’homme ?
20 et sont classées en 8 sous familles
Selon quoi est-ce que les Rho GTPases sont-elles classées ?
Selon leur homologie structurelle et leur mode de
régulation
Quelles sont les sous-familles des Rho GTPases les + étudiées ?
RAC, RHO et CDC42
Vrai ou faux. Les Rho GTPases classiques alternent entre une forme liée au GDP et GTP
vrai
Quelles sont les Rho GTPases considérées comme continuellement actives/ liées au GTP ?
Rho GTPases atypiques
Nommez les 3 types de régulateurs des Rho GTPases classiques
- Les protéines activant les Rho GTPases (RhoGAPs)
- Les facteurs d’échange des nucléotides guanine des Rho GTPases (RhoGEFs)
- Les inhibiteurs de dissociation des nucléotides guanine des Rho GTPases (RhoGDIs)
Que font les protéines activant les Rho GTPases (RhoGAPs) ?
Augmentent la vitesse de l’activité GTPase intrinsèque des Rho GTPases. En favorisant l’hydrolyse du GTP, ces protéines régulent négativement (car favorisent la forme inactive des Rho) les protéines liant le GTP
Que font les facteurs d’échange des nucléotides guanine des Rho GTPases (RhoGEFs) ?
Régulent positivement les Rho GTPases en favorisant la libération du GDP (forme inactive), ce qui permet au GTP de se lier.
Est-ce que les cellules ont plus de GDP ou GTP ?
Les cellules ont une concentration de GTP beaucoup plus élevée que celle du GDP
Que font les inhibiteurs de dissociation des nucléotides guanine des Rho GTPases (RhoGDIs) ?
Régulent négativement les Rho GTPases en les séquestrant dans un pool inactif dans le cytosol
Expliquez la régulation des Rho GTPases classiques (4)
- Activation d’une Rho GTPases (devient liée au GTP) via l’activation d’une RhoGEF
- La Rho GTPase active se lie à un effecteur moléculaire et entraîne une action biologique dans la cellule
- Inactivation de la Rho GTPase via la RhoGAP qui
augmente son activité GTPase intrinsèque - Séquestration de la Rho GTPase via une RhoGDI.
Nommez des exemples de signaux activateur de Rho
- Ligands
- Facteur de croissance et Récepteur à activité tyrosine kinase
- Protéine de la matrice extracellulaire et Intégrine
- Jonction cellule-cellule et Cadhérine
Nommez des modifications post-traductionnelles pouvant modifier l’activité des Rho GTPases
- Phosphorylation
- Ubiquitination
- Sumoylation
Combien de RhoGEF et RhoGAPs pour 20 Rho GTPases ?
140 RhoGEFs et RhoGAPs
Vrai ou faux : Plusieurs RhoGEFs et RhoGAPs peuvent agir sur une même Rho GTPase
Vrai. Exemple: Les RhoGEFs DOCK1 et DOCK5 qui
activent la Rho GTPase RAC
Vrai ou faux : Une même RhoGEF ou une même RhoGAP est capable de réguler plusieurs Rho GTPases
Vrai. Exemple : La RhoGAP CDGAP qui inactive les Rho GTPases RAC et CDC42.
L’activation de RAC entraîne la formation de ____
lamellipode
L’activation de CDC42 entraîne la formation de ____
filopode
L’activation de RHOA entraîne la formation de ____
fibres de stress
Nommez des exemples de fonction des Rho GTPases
- régulation du transport cellulaire
- régulation de la progression du cycle cellulaire
- régulation de la cytokinèse
Comment une Rho GTPase sait quel effecteur
activé?
- Les RhoGEFs agissent à titre de protéine d’échafaudage.
- Les RhoGEFs donnent de la spécificité à l’action
biologique en amenant l’effecteur moléculaire en
proximité de la Rho GTPases qu’elles activent. - Permet d’éviter les réactions croisées.
- Permet une activation efficace et sélective.
Quelles sont les contributions des Rho GTPases à la progression du cancer ?
Contribuent à la migration et à l’invasion des cellules cancéreuses pendant le processus de formationdes métastases.
- Survie
- Prolifération
- Angiogénèse
- Évasion système immunitaire
- Cytosquelette
* On voit des conséquences au niveau de toutes les caractéristiques des cellules cancéreuses (Hallmark of cancer)
Nommez les 6 mécanismes dérégulants la signalisation par les Rho GTPases dans le cancer
- Mutation d’une Rho GTPase
- Alteration de l’expression d’une Rho GTPase
- Surexpression ou activation d’un activateur (RhoGEFs)
- Perte ou inactivation de régulateurs négatifs (RhoGAPs, RhoGDIs)
- Changements au niveau des modifications post-traductionelles
- Alternance des isoformes exprimées
En 2012, découverte majeure d’une mutation fréquente de la ______ ______ _____ dans les cellules du mélanome
Rho GTPase RACI (3e gène le + muté dans le mélanome après BRAF et NRAS). Mutation dans le codon 29 (proline devient sérine ou thréonine)
Les isoformes de RAS sont mutés dans près du ___ des cancers. Les mutations au niveau des codons __, __ et ___ sont les + fréquentes. Initialement, on croyait qu’il n’y avait plus aucune ______ _____. Maintenant, on sait que ces mutants sont ______ à l’action des _______.
1/3
12, 13 et 61 (G12, G13 et Q61, G = glycine et Q = asparagine)
activité GTPase
réfractaires, RASGAPs
Quelle est la conséquence des mutations dans RAS ?
Hyperactivation des effecteurs (barrés en forme active liée au GTP) donc hyperprolifération des cellules
Vrai ou faux: La forme RACV12 (mutation) a été identifiée dans des tumeurs de patients.
faux, uniquement réalisée en laboratoire
Que fait la mutation RACV12 ?
mime la mutation RASG12 donc activation des voies de prolifération
Explique la mutation RACP26S/T
proline 26 est remplacée par une sérine ou une thréonine et cela augmente le rythme de l’échange entre le GDP et le GTP.
- maintient de l’activité GTPase
- maintient de la régulation
- augmentation de l’activité RAC globale
Nommez 2 autres mutations identifiées dans RAC qui augmentent aussi la vitesse du cycle de régulation
- N921
- C157Y
À quoi est généralement associée une augmentation de l’expression des Rho GTPases lors d’une progression du cancer?
à une contribution positive (Rho GTPases agissent à titre d’oncogènes)
Nommez l’exception des Rho GTPases jouant un rôle de suppresseur de tumeur
RhoB
RAC1 est surexprimée dans quel type de tumeurs ?
Gastriques (donc une augmentation de l’expression de RAC1 corrèle avec l’agressivité des tumeurs et le prognostique des patients)
RhoA et RhoC sont surexprimées dans quel type de cancer ?
cancer des testicules
Les cellules tumorales activent la signalisation par les Rho GTPases de façon _____ en changeant les ______ d’________ ou l’_______ de leurs ________
Les cellules tumorales activent la signalisation par les Rho GTPases de façon indirecte en changeant les niveaux d’expression ou l’activité de leurs régulateurs
La tendance générale est que dans les tumeurs il y a :
- Une surexpression ou une activation des RhoGEFs qui contribue à une augmentation de l’activité Rho GTPase dans les cellules
- Une diminution ou une inactivation des RhoGAPs ou des RhoGDIs ce qui contribue à une augmentation de l’activité Rho GTPase dans les cellules.
Nommez des activateurs surexprimés dans de nombreux cancers
Les RhoGEFs Ect2, MyoGEF, P-Rex1, Tiam1, LARG, DOCK1, Vav1, Vav2, Vav3
Que régule DOCK1 ?
Régule la formation de métastase dans un modèle de
souris et des hauts niveaux d’expression de son ARNm corrèlent avec un plus faible pronostic chez les patientes de cancer du sein HER2+.
Que fait la RhoGAP DLC1 ?
agit comme un suppresseur de tumeur dans plusieurs cancers. L’expression de la RhoGAP est diminuée via une délétion de chromosome ou via « silençage » épigénétique
Si on augmente E3, que se passe-t-il avec RhoA ?
RhoA diminue
À quoi peut contribuer l’expression d’isoforme alternative via l’épissage alternatif ?
Peut contribuer à des changements dans la signalisation par les Rho GTPases.
Exemples :
- Le variant d’épissage de RAC1, RAC1B est exprimé à des niveaux élevés dans des tumeurs du sein.
- RAC1b comprend 14 acides aminés supplémentaires
lorsque comparé à RAC1.
- RAC1B est principalement retrouvé dans la forme liée au GTP due à son affinité réduite pour les RhoGDIs.
Quels sont les avantages d’utiliser les modèles de souris pour l’étude de cancers ?
- Permettent d’étudier le lien de causalité entre des gènes candidats et le développement et/ou la progression de cancer.
- Plusieurs caractéristiques génomiques et physiologiques sont similaires entre l’humain et la souris.
- Les tumeurs se développent dans un microenvironnement
- Limite les expériences chez les humains.
- Le cycle de reproduction est court chez la souris (~20jrs)
Quels sont les désavantages d’utiliser les modèles de souris pour l’étude de cancers ?
- Coût des études est élevé.
- La génération de nouveaux modèles transgéniques peut être longue, difficile et incertaine.
- Les études de progression du cancer sont d’une longue durée.
- Il y a généralement peu d’hétérogénéité entre les tumeurs provenant d’un même modèle comparativement à ce que l’on observe chez les patients.
- Difficile de contrôler les variables individuelles dans les tumeurs
- Importance de l’étique animal
Décrire + donnez des exemples des modèles de tumeurs spontanées
- Des tumeurs spontanées peuvent se développer
sans intervention artificielle chez la souris. - L’incidence des tumeurs et les organes ciblés
varient selon les souches de souris
Exemples :
- Plusieurs souches de souris développent des cancers dans leur grandes mammaires.
- Les principales causes: Les virus, la diète, les hormones et l’hérédité.
- Le MMTV (mouse mammary tumor virus) est un
rétrovirus dont l’intégration et l’amplification dans
le génome de plusieurs souches de souris est
responsable de cancers du sein et de lymphomes.
Quel est l’avantage d’utiliser le modèle de tumeurs spontanées ?
Le développement de tumeurs est très similaire au
développement de tumeur chez l’humain
Quels sont les désavantages d’utiliser le modèle de tumeurs spontanées ?
- Plusieurs animaux sont nécessaires.
- Les expérimentations sont très longues.
- Beaucoup d’hétérogénéité dans le développement et
la croissance des tumeurs entre les animaux. - Difficile d’avoir une cohorte synchronisée pour les
manipulations en laboratoire. Peu de contrôle sur
l’apparition des tumeurs.
Décrire les modèles de tumeurs induites
- Réfère à l’utilisation de carcinogènes pour entraîner des mutations au niveau du génome de la souris.
- Il y a formation de tumeurs lorsque les mutations acquises permettent une croissance anormale des cellules. L’induction des tumeurs se fait via différents composés selon l’organe ciblé par l’étude. Les composés peuvent être physique, chimique et biologique
Nommez des exemples de composés carcinogènes pouvant induire des tumeurs
L’uréthane, le NNK par voie intrapéritonéale(contenue dans la fumée de cigarette), une diète riche en gras, des radiations ionisantes.
Quels sont les avantages d’utiliser le modèle de tumeurs induites ?
- Les méthodes d’induction à l’aide de carcinogènes sont les plus étendues et les plus efficaces pour favoriser le développement de tumeurs chez la
souris. - Le temps d’expérimentation est relativement court comparativement à d’autres modèles de souris.
- Haute reproductibilité entre les études de différents groupes de recherche, les tumeurs se ressemblent.
Quels sont les désavantages d’utiliser le modèle de tumeurs induites ?
- Les traitements sont associés à un haut taux de mortalité chez les souris. (Grande efficacité à former des tumeurs)
- La localisation et le nombre de lésions n’est pas uniforme entre les animaux.
Décrire le modèle de souris transgénique
Une souris transgénique est créée lorsque l’on modifie directement le génome de l’animal grâce à des approches d’ingénierie.
Quels sont les avantages d’utiliser le modèle de souris transgéniques ?
- permettent d’étudier l’effet d’un gène candidat directement sur l’initiation et la progression tumorale en l’éliminant (souris knockout) ou en l’insérant (souris knock in) dans le génome de la souris.
- très utiles pour les études mécanistiques qui visent à
comprendre les voies de signalisation et l’évasion immunitaire des tumeurs - permettent de tester des thérapies
- possibilité d’étudier une combinaison de mutations
- possibilité de créer une perte de fonction ou un gain de fonction
Quels sont les désavantages d’utiliser le modèle de souris transgéniques ?
- L’établissement des modèles est long et les coûts sont élevés.
- Prise de risque importante pour l’expérimentateur.
Nommez des exemples de modèles de souris transgéniques
- Génération d’une souris exprimant la forme oncogénique de KRAS, soit KrasG12K. La mutation observée chez les patients a été introduite dans le génome de la souris (souris knock in). Ces dernières développent une variété de tumeurs.
- Des souris knockout pour le gène suppresseur de tumeur TP53 (TRP53 chez la souris) ont été générées.
Nommez les étapes de production d’une souris transgénique (approche non ciblée dans le génome)
- Micro-injection d’une construction d’ADN directement au niveau du pronucléus de l’oocyte fertilisé.
- Le transgène est intégré de façon non spécifique dans le génome. Une ou plusieurs copies du transgène peuvent être intégrées. Toutes les cellules
descendantes de cet oocyte possèdent le transgène dans leur ADN. - Implantation chez la souris « mère porteuse ».
- Confirmation de la présence du transgène chez les nouveaux nés.
- Analyse du phénotype de la souris afin de déterminer le rôle du gène d’intérêt.
Nommez les avantages de l’approche non ciblée au niveau du génome (souris transgéniques)
- Méthode relativement rapide.
- Toutes les cellules d’un même oocyte expriment le transgène.
Nommez les désavantages de l’approche non ciblée au niveau du génome (souris transgéniques)
- Plusieurs copies du transgène peuvent être intégrées, ce qui peut résulter en une surexpression extrême d’une même protéine et ainsi perturber des
processus biologiques. - Le transgène peut s’intégrer dans une région critique et essentielle du génome entraînant des effets inattendus. Possibilité de mutations létales, ou d’effets non physiologiques qui sont indépendants de la fonction d’un transgène.
- Le transgène peut s’intégrer dans une région qui est « silencée ». (Gene silencing)
Nommez les étapes d’une approche de ciblage génétique (gene-targeting) dans le génome pour la production de souris transgéniques
- Construction de molécule d’ADN qui cible et permet la recombinaison avec une portion bien identifié du génome.
- Introduction de cette molécule d’ADN dans des cellules souches embryonnaires (les cellules ES).
- Recombinaison et intégration de l’ADN à un site précis dans le génome.
- Les cellules souches sauvages sont injectées dans un blastocyte (donne une mosaïque)
- Le blastocyte est implanté dans une souris mère porteuse.
- Analyse des nouveaux nés chimériques
- Croisement des nouveaux nés afin d’identifier les chimères ou l’événement de recombinaison est présent dans les cellules germinales. Ce qui signifie que le transgène est transmis à la descendance. (ex: couleur du poil)
Nommez les avantages d’une approche de gene targetting (souris transgéniques)
- Modification du génome de façon précise.
- Évite l’intégration dans des régions essentielles du génome
Nommez les désavantages d’une approche de gene targetting (souris transgéniques)
Long, incertain, couteux, plusieurs croisements sont nécessaires.
Nommez les avantages d’utiliser des greffes chez la souris
- La plupart des tumeurs humaines peuvent être utilisées en modèle de transplantation. (Permet l’étude de plusieurs types de cancers.)
- Plusieurs modèles sont disponibles rapidement (plusieurs lignées cellulaires du cancer déjà établies).
- Techniques sont relativement faciles à apprendre et à utiliser.
- Ne nécessitent pas développement de nouveaux modèles transgéniques.
- Conditions expérimentales facilement reproductibles.
Nommez les désavantages d’utiliser des greffes chez la souris
- Les souris utilisées doivent être immunodéficientes, besoin d’un milieu d’hébergement adapté.
- Absence de la contribution immunitaire à la progression tumorale (différent de la tumeur qui se développe chez l’humain)
Il existe plusieurs scénarios de greffes, de quoi dépend le modèle choisi ?
dépend de la question à l’étude et de sa disponibilité pour l’expérimentateur
Qu’est-ce qu’une allogreffe ? (plus rares)
Une allogreffe réfère à la transplantation de cellules où le donneur et le receveur sont de la même espèce.
Exemple: Transplantation de cellules de souris
chez la souris.
Qu’est-ce qu’une xénogreffe ?
Une xénogreffe réfère à la transplantation de cellules où le donneur est d’une espèce biologique différente de celle du receveur.
Exemple: Cellules tumorales d’origine humaine transplantées chez la souris.
Que sont les CDX ?
Les cellules transplantées proviennent de
lignées cellulaires d’origine humaine.
- Facile à utiliser, modèle bien établi pour plusieurs lignées cellulaires.
- Ne permet pas de récapituler l’hétérogénéité observée chez les patients.
- Ne permet de récapituler les autres composantes d’une tumeur. Importance du microenvironnement de la tumeur.
Que sont les PDX ? (de + en + utilisé)
Les tissus transplantés proviennent des tumeurs ou des métastases de patients suivant leur consentement.
- Permet de transplanter toutes les composantes de la tumeur d’un patient.
- Permet de conserver les interactions entre les types cellulaires.
- Permet des criblages de molécule thérapeutique. (Médecine personnalisée)
- Taux de succès très variables et long à établir.
Que sont les xénogreffes hétérotopiques ?
Réfèrent à l’implantation de cellules cancéreuses humaines dans un organe différent que celui qui héberge la tumeur primaire ou la métastase chez le
patient. Les xénogreffes hétérotopiques sont principalement sous-cutanées.
Exemple: Transplantation d’une lignée cellulaire de cancer du sein humaine sous la peau de souris.
Que sont les xénogreffes orthotopiques ?
Elles sont définies comme l’implantation de cellules cancéreuses dans le même organe ou tissu à l’origine du cancer chez l’humain.
Exemple: Transplantation des cellules de cancer du sein d’une patiente directement dans les glandes mammaires de souris.
Nommez les avantages des xénogreffes hétérotopiques sous-cutanées
- Faciles à apprendre et à utiliser.
- Les tumeurs sont facilement observables et il est simple de mesurer leur volume.
- Plusieurs modèles disponibles rapidement.
Nommez les avantages des xénogreffes orthotopiques
- La tumeur se développe dans son microenvironnement « naturel ». Ceci permet d’étudier les possibilités d’interaction entre les cellules tumorales et celles du stroma.
- Elles répliquent plus adéquatement le processus de métastase.
Que permet le modèle de l’injection dans la veine de la queue de la souris ?
permet d’évaluer la capacité des cellules cancéreuses à former des métastases.
Nommez les avantages du modèle de l’injection dans la veine de la queue de la souris
- Approche relativement facile à maîtriser.
- Plusieurs lignées cellulaires cancéreuses sont disponibles.
- Permet d’étudier directement certaines étapes de la cascade métastatique
Quel sont les étapes de la cascade métastatique étudiées dans le modèle de l’injection dans la veine de la queue de la souris ?
- survie dans circulation sanguine
- extravasation des cellules dans le poumon
- prolifération des cellules au site secondaire
- pas besoin de développer tumeurs primaires chez la souris
Nommez les désavantages du modèle de l’injection dans la veine de la queue de la souris
- La progression tumorale n’est pas complète.
- Le site de métastase principal est le poumon étant donné la circulation sanguine.
