Le blocage de la kinase TTK déclenche l'apoptose mitochondriale dans les cellules du cancer de la vessie

Le cancer de la vessie est le quatrième cancer le plus fréquent chez l'homme, avec environ la moitié des cas invasifs sur le plan musculaire qui progressent malgré le traitement dans les cinq ans. Cette étude de l'Université des sciences et technologies de Huazhong a cherché à comprendre pourquoi la protéine kinase TTK — une sérine/thréonine kinase classiquement associée au contrôle du point de surveillance de l'assemblage du fuseau — est si fréquemment surexprimée dans les tumeurs vésicales et quel avantage fonctionnel cette surexpression confère aux cellules cancéreuses.

L'analyse de tissus cliniques de cancer de la vessie a montré que les niveaux de protéine TTK étaient significativement élevés par rapport aux tissus non tumoraux adjacents en immunohistochimie, et qu'une expression élevée de TTK était corrélée à un moins bon pronostic pour les patients. Dans six lignées cellulaires de cancer de la vessie (RT-112, UM-UC-3, TCCSUP, T24, 5637, J82), TTK était constamment surexprimée par rapport aux cellules épithéliales vésicales normales (BdEC). L'extinction stable de TTK par shRNA dans les cellules RT-112 et UM-UC-3 a réduit la prolifération dans les tests CCK-8 et de formation de colonies, réduit l'incorporation d'EdU, et augmenté de façon marquée l'apoptose mesurée par cytométrie en flux FITC Annexine V/PI — des effets restaurés par la réexpression de TTK.

La découverte mécanistique centrale est que TTK maintient la mitophagie via deux événements de phosphorylation distincts. Premièrement, des tests kinase in vitro utilisant des protéines recombinantes GST-TTK et GST-ULK1 ont confirmé que TTK phosphoryle directement ULK1 en Ser477, activant l'axe mitophagique ULK1/FUNDC1. L'extinction de TTK a réduit les niveaux de phospho-ULK1(Ser477) et de FUNDC1, diminué les ponctuations GFP-LC3B co-localisant avec les mitochondries marquées au MitoTracker, réduit les rapports de fluorescence mt-Keima 550/440 nm (indiquant un flux mitophagolysosomal acidifié moindre), et diminué les mitolysosome positifs à la mCherry dans le système rapporteur Cox8-EGFP-mCherry. La microscopie électronique à transmission a confirmé l'accumulation de mitochondries structurellement anormales après la perte de TTK.

Deuxièmement, il a été constaté que TTK phosphoryle le facteur d'épissage SRSF3 en Ser108. La spectrométrie de masse par immunoprécipitation à partir de cellules RT-112 exprimant Flag-TTK a identifié SRSF3 comme partenaire de liaison. Le séquençage RNA des cellules RT-112 shTTK versus shNC, analysé avec rMATS, a révélé que l'extinction de TTK favorisait le saut de l'exon 5 de ULK1. Des expériences de RT-PCR et de minigène ont confirmé que SRSF3 reconnaît un motif GCAACGG dans l'exon 5 de ULK1 ; la mutation de cette séquence en ACGCCTT a supprimé l'inclusion de l'exon dépendante de SRSF3. La phosphorylation de SRSF3 en Ser108 par TTK a empêché le saut de l'exon 5, maintenant ainsi un ARNm ULK1 pleine longueur et stable. Cela représente une couche de régulation jusqu'alors non reconnue dans laquelle une kinase contrôle la machinerie autophagique non seulement par la phosphorylation post-traductionnelle d'un initiateur d'autophagie, mais aussi en contrôlant l'épissage de son pré-ARNm.

Les conséquences de l'inhibition de TTK ont convergé vers un dysfonctionnement mitochondrial. La coloration au MitoSOX Red, la quantification LC-MS/MS MitoP/MitoB du peroxyde d'hydrogène mitochondrial, la coloration DHE et la cytométrie en flux DCFH-DA ont toutes montré une élévation significative des espèces réactives de l'oxygène (ROS) mitochondriales et cellulaires après l'extinction de TTK. Les tests JC-1 et TMRE ont démontré l'effondrement du potentiel de membrane mitochondrial. Ces modifications ont activé les marqueurs classiques de l'apoptose intrinsèque. In vivo, des souris nues BALB/c athymiques porteuses de xénogreffes sous-cutanées RT-112 traitées avec l'inhibiteur sélectif de TTK CFI-402257 (6 mg/kg/jour par gavage oral à partir du jour 14) ont présenté des volumes et des poids tumoraux significativement réduits par rapport aux témoins traités par véhicule, avec récapitulation de la mitophagie réduite et de l'élévation des mtROS dans les tissus tumoraux prélevés.

Dans l'ensemble, ces résultats établissent TTK comme un double régulateur de la mitophagie — gouvernant à la fois l'activation enzymatique de ULK1 et l'intégrité de l'ARNm de ULK1 — et démontrent que l'inhibition pharmacologique de TTK peut pousser les cellules cancéreuses de la vessie au-delà d'un seuil de stress mitochondrial vers l'apoptose. La disponibilité d'inhibiteurs de TTK en phase clinique fait de cette approche une stratégie thérapeutique potentiellement applicable.