Contexte de recherche et introduction du problème

La glycosylation O-GlcNAc est une modification post-traductionnelle importante qui joue un rôle clé dans la plasticité métabolique cellulaire. Des changements anormaux dans les niveaux de glycosylation O-GlcNAc ont été observés dans plusieurs types de cancers, y compris le cancer de l’endomètre (Endometrial Cancer, EC), un type courant de tumeur maligne chez les femmes. Cependant, la caractérisation clinique et l’interrogation des mécanismes moléculaires de la dysrégulation de la glycosylation O-GlcNAc dans le cancer de l’endomètre n’ont pas encore été entièrement réalisées.

L’incidence du cancer de l’endomètre a augmenté de 50% au cours des deux dernières décennies, en faisant l’un des cancers les plus courants du système reproducteur féminin dans les pays développés. En Chine, en 2022, il y avait environ 77 700 nouveaux cas diagnostiqués de cancer de l’endomètre et 13 500 décès estimés. L’obésité et les conditions associées au syndrome métabolique, comme le diabète, sont des facteurs de risque. Le cancer de l’endomètre peut être classé en tumeurs de type I ou II, ou selon ses caractéristiques histopathologiques en carcinome endométrial, carcinome séreux, carcinosarcome ou carcinome à cellules claires.

Ces dernières années, l’intégration d’analyses protéomiques aux classifications génomiques a accéléré l’identification de cibles thérapeutiques potentielles dans le cancer de l’endomètre. Cependant, la contribution des modifications post-traductionnelles des protéines (Post-Translational Modifications, PTMs) à la complexité fonctionnelle de la protéome n’a pas encore été entièrement caractérisée et doit être intégrée au système de classification actuel. La glycosylation O-GlcNAc, un PTM important sensible aux métabolites cellulaires et aux réponses au stress, a été liée à l’étiologie moléculaire du cancer de l’endomètre.

Source de l’article et informations sur les auteurs

Cette étude a été menée par des chercheurs de plusieurs institutions, dont Xiangya Hospital de l’Université Centrale du Sud, College of Life Sciences, School of Pharmaceutical Sciences de Tsinghua University, et d’autres. L’article a été publié dans la revue Nature Communications, DOI : 10.1038/s41467-025-56633-z.

Méthodologie et procédure de recherche

Objets d’étude et traitement des échantillons

Les chercheurs ont d’abord utilisé un microarray tissulaire comprenant 23 échantillons non tumoraux et 31 échantillons tumoraux d’endomètre pour effectuer une analyse d’immunohistochimie (Immunohistochemistry, IHC). Ensuite, ils ont étendu l’analyse à une cohorte de 219 patients atteints de cancer de l’endomètre, tous les échantillons provenant de patients ayant subi une hystérectomie. Les échantillons ont été analysés par IHC pour évaluer les niveaux de glycosylation O-GlcNAc et leur corrélation avec les paramètres cliniques.

Conception expérimentale et analyse des données

Analyse de microarray tissulaire

Les chercheurs ont utilisé un anticorps monoclonal anti-O-GlcNAc RL2 pour détecter les niveaux de glycosylation O-GlcNAc dans le microarray tissulaire. Les résultats montrent que les niveaux de glycosylation O-GlcNAc et d’OGT étaient significativement plus élevés dans les tissus tumoraux que dans les groupes de contrôle, tandis que les niveaux d’OGA n’ont pas montré de différence significative.

Analyse de cohorte

Les patients ont été divisés en deux groupes selon les scores IHC : haut niveau de glycosylation O-GlcNAc (High-RL2) et bas niveau (Low-RL2). Les analyses statistiques ont montré que les niveaux de glycosylation O-GlcNAc étaient fortement corrélés avec le grade histologique de la tumeur, le stade FIGO et la métastase à distance. L’analyse de Kaplan-Meier a révélé que les patients du groupe High-RL2 avaient une durée de survie sans progression (Progression-Free Survival, PFS) et une survie globale (Overall Survival, OS) significativement plus courte que ceux du groupe Low-RL2.

Validation avec le jeu de données TCGA

Pour valider ces résultats, les chercheurs ont effectué une analyse supplémentaire en utilisant le jeu de données UCEC de TCGA. Un indice virtuel de glycosylation O-GlcNAc a été calculé et corrélatif aux paramètres cliniques, montrant que l’indice O-GlcNAc était significativement lié au grade histologique, au stade FIGO et à l’âge des patients. Les patients du groupe à haute glycosylation O-GlcNAc avaient une PFI et une OS significativement plus courte que ceux du groupe à faible glycosylation O-GlcNAc.

Expériences in vitro et exploration des mécanismes

Génération d’organoides endométriaux et impact fonctionnel

Les chercheurs ont généré des organoides à partir d’échantillons d’endomètre normal et cancéreux pour étudier l’impact de la modification des niveaux de glycosylation O-GlcNAc sur leurs fonctions. Les résultats montrent que l’inhibition de l’OGA augmente les niveaux de glycosylation O-GlcNAc, promouvant la prolifération et les propriétés de cellules souches dans les organoides normaux ; alors que l’inhibition de l’OGT diminue les niveaux de glycosylation O-GlcNAc, limitant la croissance des organoides cancéreux.

Étude de F-box Only Protein 31 (FBXO31)

Grâce à un écran de knockout CRISPR-Cas9 à l’échelle du génome, les chercheurs ont identifié FBXO31 comme un facteur clé régulant la homeostasie de la glycosylation O-GlcNAc. FBXO31, en tant que composant de reconnaissance de substrat dans le complexe ligase ubiquitine E3 SCF, se lie directement et ubiquotine OGT, contrôlant ainsi sa dégradation. La perte de FBXO31 stabilise OGT, entraînant une élévation des niveaux de glycosylation O-GlcNAc intracellulaire, favorisant ainsi la transformation maligne de l’endomètre.

Modèles murins

Les chercheurs ont utilisé un modèle de greffe de xénogreffes chez la souris pour valider l’activité antitumorale de l’inhibiteur d’OGT OSMI-1. Le traitement par OSMI-1 a réduit le volume des tumeurs et prolongé la durée de vie des souris. De plus, la perte de FBXO31 a favorisé la formation de tumeurs mais a rendu celles-ci plus sensibles à OSMI-1.

Principaux résultats et conclusions

Relation entre les niveaux de glycosylation O-GlcNAc et les caractéristiques cliniques

L’étude montre que les niveaux de glycosylation O-GlcNAc dans les tissus de cancer de l’endomètre sont fortement corrélés avec le grade histologique, le stade FIGO et le pronostic des patients. Les niveaux élevés de glycosylation O-GlcNAc sont associés à des grades histologiques plus avancés, à des stades FIGO plus élevés et à des taux de survie plus faibles.

Mécanisme de régulation de la glycosylation O-GlcNAc par FBXO31

FBXO31 régule la stabilité protéique d’OGT par ubiquitination, maintenant ainsi l’homeostasie de la glycosylation O-GlcNAc. La perte de FBXO31 conduit à une élévation des niveaux de glycosylation O-GlcNAc, favorisant le développement du cancer de l’endomètre. L’expression de FBXO31 est significativement diminuée dans le cancer de l’endomètre, et une expression faible est associée à un mauvais pronostic.

Potentiel thérapeutique de l’inhibition de la glycosylation O-GlcNAc

L’inhibition d’OGT pour diminuer les niveaux de glycosylation O-GlcNAc inhibe efficacement la prolifération et la survie des cellules de cancer de l’endomètre in vitro et in vivo. Cela suggère que cibler l’homeostasie de la glycosylation O-GlcNAc pourrait être une stratégie prometteuse pour traiter les cas de cancer de l’endomètre à haut grade.

Points forts de l’étude et signification

Découvertes clés

1. Niveaux de glycosylation O-GlcNAc liés aux caractéristiques cliniques du cancer de l’endomètre : Les niveaux élevés de glycosylation O-GlcNAc sont associés à des grades histologiques plus avancés, à des stades FIGO plus élevés et à des taux de survie plus faibles.
2. Régulation de l’homeostasie de la glycosylation O-GlcNAc par FBXO31 : FBXO31 maintient l’homeostasie de la glycosylation O-GlcNAc par ubiquitination d’OGT. La perte de FBXO31 entraîne une élévation des niveaux de glycosylation O-GlcNAc, favorisant le développement du cancer de l’endomètre.
3. Potentiel thérapeutique de l’inhibition de la glycosylation O-GlcNAc : L’inhibition d’OGT pour diminuer les niveaux de glycosylation O-GlcNAc inhibe efficacement la prolifération et la survie des cellules de cancer de l’endomètre in vitro et in vivo.

Valeur scientifique et perspectives d’application

Cette étude révèle un rôle important de la glycosylation O-GlcNAc dans le cancer de l’endomètre et identifie FBXO31 comme un facteur clé régulant l’homeostasie de la glycosylation O-GlcNAc. Ces découvertes fournissent une nouvelle perspective pour comprendre les mécanismes moléculaires du cancer de l’endomètre et posent les bases pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques ciblant l’homeostasie de la glycosylation O-GlcNAc. En particulier, pour les patients atteints de cancer de l’endomètre à haut grade, cibler l’homeostasie de la glycosylation O-GlcNAc pourrait être une stratégie thérapeutique prometteuse.

Innovations méthodologiques

1. Écran CRISPR-Cas9 à l’échelle du génome : Les chercheurs ont identifié FBXO31 comme un facteur clé régulant l’homeostasie de la glycosylation O-GlcNAc grâce à un écran CRISPR-Cas9 à l’échelle du génome, démontrant le potentiel puissant des technologies de génome editing dans la recherche sur le cancer.
2. Modèles d’organoides endométriaux : Les chercheurs ont généré des organoides à partir d’échantillons d’endomètre normal et cancéreux pour étudier l’impact de la modification des niveaux de glycosylation O-GlcNAc sur leurs fonctions, offrant un système de modélisation fiable pour les études in vitro.
3. Modèles de xénogreffes chez la souris : Les chercheurs ont validé l’activité antitumorale de l’inhibiteur d’OGT OSMI-1 en utilisant des modèles de xénogreffes chez la souris, illustrant une chaîne complète de recherche de l’in vitro à l’in vivo.

Cette étude révèle un rôle important de la glycosylation O-GlcNAc dans le cancer de l’endomètre et fournit des indices importants pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques, offrant une valeur scientifique et des perspectives d’application importantes.