WWP1 régule l’état redox des cellules de leucémie myéloïde aiguë via la modulation de TXNIP

Contexte

La leucémie myéloïde aiguë (LMA) est une maladie sanguine maligne caractérisée par une prolifération anormale de cellules leucémiques immatures (blastes leucémiques) dans la moelle osseuse. Bien que des progrès aient été réalisés dans le traitement de la LMA ces dernières années, le taux de survie à long terme des patients reste faible, en particulier pour ceux atteints de formes récurrentes ou réfractaires. Par conséquent, la recherche de nouvelles cibles thérapeutiques et de mécanismes sous-jacents est une priorité dans l’étude de la LMA.

L’homéostasie redox joue un rôle clé dans le métabolisme et la survie cellulaire. L’accumulation d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) entraîne des dommages à l’ADN et l’apoptose, tandis que les systèmes antioxydants (comme le glutathion et le système thioredoxine) maintiennent la fonction cellulaire normale en éliminant les ROS. La protéine d’interaction avec la thioredoxine (TXNIP) est un inhibiteur endogène de la thioredoxine (TRX). Elle augmente la production de ROS en inhibant l’activité réductase de la TRX, perturbant ainsi l’équilibre redox cellulaire. De plus, TXNIP limite la croissance et la survie cellulaire en inhibant la capture et le métabolisme du glucose.

WWP1 est une ligase E3 de type HECT qui a été impliquée dans plusieurs cancers. Cependant, les mécanismes par lesquels WWP1 agit dans la LMA restent mal compris. Cette étude vise à explorer si WWP1 module l’état redox et le métabolisme des cellules de LMA via la régulation de TXNIP, révélant ainsi son rôle oncogénique dans la LMA.

Source de l’article

Cet article est dirigé par l’équipe du professeur Francesca Bernassola du Département de médecine expérimentale de l’Université de Rome Tor Vergata, en collaboration avec le First Affiliated Hospital de l’Université de Soochow en Chine, l’Institut IDI-IRCCS de Rome en Italie, et l’Institut IFOM-ETS d’oncologie moléculaire à Milan, entre autres. L’article a été publié en ligne le 4 octobre 2024 dans la revue Molecular Oncology (DOI : 10.¹⁰⁰²⁄₁₈₇₈-0261.13722).

Méthodologie et résultats

1. L’inactivation de WWP1 augmente les niveaux de ROS dans les cellules de LMA

L’étude a d’abord mesuré le ratio glutathion (GSH) / glutathion oxydé (GSSG) dans les cellules de LMA avec WWP1 inactivé, en utilisant la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS). Les résultats ont montré une diminution significative du ratio GSH/GSSG après l’inactivation de WWP1, indiquant un stress oxydatif accru. En utilisant des sondes fluorescentes (H2DCFDA et MitoSOX), les chercheurs ont observé une augmentation significative des niveaux de ROS, en particulier dans les mitochondries. De plus, les niveaux de 8-OHdG, un marqueur de dommages oxydatifs à l’ADN, étaient également significativement élevés, confirmant que l’inactivation de WWP1 induit des dommages à l’ADN.

2. L’inactivation de WWP1 induit des dommages à l’ADN via les ROS

Le test des comètes (comet assay) a révélé une augmentation significative des cassures de l’ADN dans les cellules de LMA avec WWP1 inactivé. Les marqueurs de dommages à l’ADN, tels que γ-H2AX et la phosphorylation de l’ATM, étaient également augmentés. Le traitement avec l’antioxydant N-acétylcystéine (NAC) a réduit les dommages à l’ADN, confirmant que l’inactivation de WWP1 induit des dommages à l’ADN via les ROS.

3. TXNIP est un substrat de l’ubiquitination par WWP1

L’analyse de la base de données STRING a suggéré une interaction potentielle entre WWP1 et TXNIP. Des expériences de co-immunoprécipitation ont confirmé cette interaction directe. Des essais d’ubiquitination in vivo et in vitro ont montré que WWP1 favorise l’ubiquitination et la dégradation protéasomique de TXNIP via des chaînes ubiquitine de type K48. Le mutant catalytiquement inactif de WWP1 (C890A) n’a pas pu induire l’ubiquitination de TXNIP, soulignant l’importance de l’activité catalytique de WWP1.

4. L’inactivation de WWP1 stabilise et active TXNIP

Après l’inactivation de WWP1, les niveaux de TXNIP ont augmenté de manière significative, et sa demi-vie s’est prolongée. Des tests d’activité de la TRX ont montré que l’inactivation de WWP1 réduisait l’activité enzymatique de la TRX, indiquant que l’accumulation de TXNIP inhibe la fonction antioxydante de la TRX. L’utilisation d’inhibiteurs de TXNIP (TXNIP-IN-1) ou de vérapamil, un bloqueur des canaux calciques, a réduit les niveaux de ROS, confirmant le rôle clé de TXNIP dans le stress oxydatif induit par l’inactivation de WWP1.

5. L’inactivation de WWP1 affecte le métabolisme du glucose dans les cellules de LMA

TXNIP est un régulateur négatif du métabolisme du glucose. L’étude a montré que l’inactivation de WWP1 réduisait les niveaux d’ARNm des transporteurs de glucose GLUT1 et GLUT4, ainsi que des enzymes clés de la glycolyse, LDHA et LDHB. L’analyse du taux de glycolyse avec le système Seahorse a révélé une diminution significative de la glycolyse et de la phosphorylation oxydative dans les cellules de LMA avec WWP1 inactivé, entraînant une réduction de la production d’ATP. Le silence génétique de TXNIP a partiellement inversé les effets de l’inactivation de WWP1 sur la capture et le métabolisme du glucose.

Conclusions et implications

Cette étude révèle le mécanisme moléculaire par lequel WWP1 régule l’état redox et le métabolisme du glucose dans les cellules de LMA via l’ubiquitination et la dégradation de TXNIP. La surexpression de WWP1 accélère la dégradation de TXNIP, renforçant ainsi la fonction antioxydante de la TRX et réduisant les niveaux de ROS intracellulaires, ce qui favorise la survie et la prolifération des cellules de LMA. De plus, WWP1 module le métabolisme du glucose via TXNIP, soutenant davantage la croissance et la survie des cellules de LMA.

Ces découvertes ouvrent de nouvelles perspectives pour le traitement de la LMA. L’inhibition de WWP1 ou la restauration de la fonction de TXNIP pourrait augmenter la sensibilité des cellules de LMA aux agents chimiothérapeutiques, améliorant ainsi l’efficacité du traitement. Des recherches futures devront explorer le rôle de l’axe WWP1/TXNIP dans la résistance à la chimiothérapie dans la LMA, ainsi que son potentiel dans d’autres cancers.

Points forts de l’étude

1. Mécanisme moléculaire novateur : Première démonstration que WWP1 régule l’état redox et le métabolisme du glucose dans la LMA via l’ubiquitination de TXNIP.
2. Cible thérapeutique potentielle : L’axe WWP1/TXNIP pourrait devenir une nouvelle cible pour le traitement de la LMA, en particulier pour les patients résistants à la chimiothérapie.
3. Validation expérimentale multiniveau : Des expériences in vivo et in vitro, des analyses d’ubiquitination et des études métabolomiques ont été utilisées pour valider de manière exhaustive la fonction de WWP1 et son rôle dans la LMA.