Regulation of the pro-oncogenic enzyme Fatty Acid Synthase (FASN) by the nutrient-dependent modification O-GlcNAcylation in hepatic cancer cells

Du fait de leur prolifération anarchique, les cellules cancéreuses présentent un besoin accru en nutriments, incluant les lipides. Les lipides alimentaires n'étant pas suffisants pour satisfaire leurs besoins métaboliques, elles affichent généralement une lipogenèse de novo exacerbée. Ainsi, une des enzymes de la lipogenèse, l'acide gras synthase (FASN, Fatty Acid SyNthase), est souvent surexprimée dans les cancers. FASN est une « mégasynthase » possédant sept activités enzymatiques différentes et active sous la forme d'homodimères. En synthétisant des acides gras, cette enzyme ubiquitaire de 273 kDa contribue à la prolifération des cellules cancéreuses. En plus de favoriser la biogenèse des membranes cellulaires, FASN est aussi indirectement impliquée dans le stockage de l'énergie, la synthèse de messagers secondaires et l'acylation de protéines. FASN est ainsi capable de promouvoir différentes caractéristiques des cancers. Bien que n'étant pas capable à elle seule d'induire une transformation maligne, FASN est considérée comme étant une enzyme pro-oncogénique et constitue une cible thérapeutique intéressante.D'autre part, les cellules cancéreuses sont aussi avides en glucose comme le démontre l'effet Warburg. Il est estimé que 2 à 3% du glucose entrant dans les cellules est redirigé vers la voie de biosynthèse des hexosamines (HBP). L'UDP-GlcNAc, produit final de la voie des hexosamines, est pris en charge par la O-GlcNAc transférase (OGT) qui catalyse le transfert du résidu GlcNAc sur l'hydroxyle d'une sérine ou thréonine d'une protéine cible. Cette modification, appelée O-GlcNAcylation, est réversible puisque la O-GlcNAcase (OGA) est capable d'hydrolyser le résidu de GlcNAc. La O-GlcNAcylation régule tout un ensemble de propriétés : interactions protéine-protéine, activité enzymatique, localisation subcellulaire, protéostase… De la même manière que FASN, l'OGT est active en homodimères et est fréquemment surexprimée dans les cancers. Favorisant de nombreuses caractéristiques des cancers, l'OGT constitue également une enzyme pro-oncogénique.Les travaux de l'équipe se sont ainsi concentrés sur l'étude de la régulation croisée entre ces deux protéines pro-oncogéniques dans le contexte du cancer hépatique. Leur surexpression a notamment été démontrée par l'équipe dans des tissus cancéreux de patients. FASN est régulée par O-GlcNAcylation dans des foies de souris et dans la lignée HepG2. Cette modification favorise l'interaction de FASN avec la déubiquitinase USP2a (Ubiquitin-Specific Peptidase 2a), réduisant sa poly-ubiquitination et par conséquent sa dégradation protéasomale. L'OGT, de par son activité, favorise donc la stabilité de FASN. L'inhibition de l'OGT réduit significativement l'expression protéique de FASN. Inversement, l'inhibition de FASN diminue significativement l'expression protéique et l'activité de l'OGT. Ces perturbations résultent en une dérégulation du cycle cellulaire et une réduction de la viabilité des cellules HepG2.Par diverses approches, nous avons dans un premier temps cherché à déterminer quels sites de O-GlcNAcylation de FASN étaient impliqués dans sa régulation. Dans un second temps, le but a été d'identifier les domaines d'interactions respectifs du complexe FASN-OGT. Nos résultats indiquent que les niveaux de O-GlcNAcylation régulent la synthèse d'acides gras des cellules HepG2. Le site T980 de FASN apparait comme un site majeur de O-GlcNAcylation régulant nombreuses de ses propriétés : localisation, dimérisation, activité et protéostase. La modification de ce site soutient son caractère pro-oncogénique en promouvant la survie, la prolifération et la progression du cycle cellulaire de la lignée Hep3B. Enfin, FASN et OGT interagissent préférentiellement via leur partie N-terminal respective.Ainsi, cibler le site T980 de FASN ou l'interaction FASN-OGT pourrait constituer une voie thérapeutique intéressante.