The HMG-box transcription factor Sox9 is expressed in the intestinal epithelium, specifically, in stem/progenitor cells and in Paneth cells. Sox9 expression requires an active beta-catenin-Tcf complex, the transcriptional effector of the Wnt pathway. This pathway is critical for numerous aspects of the intestinal epithelium physiopathology, but processes that specify the cell response to such multipotential signals still remain to be identified. We inactivated the Sox9 gene in the intestinal epithelium to analyze its physiological function. Sox9 inactivation affected differentiation throughout the intestinal epithelium, with a disappearance of Paneth cells and a decrease of the goblet cell lineage. Additionally, the morphology of the colon epithelium was severely altered. We detected general hyperplasia and local crypt dysplasia in the intestine, and Wnt pathway target genes were up-regulated. These results highlight the central position of Sox9 as both a transcriptional target and a regulator of the Wnt pathway in the regulation of intestinal epithelium homeostasis.

Abstract Mechanisms of drug-tolerance remain poorly understood and have been linked to genomic but also to non-genomic processes. 5-fluorouracil (5-FU), the most widely used chemotherapy in oncology is associated with resistance. While prescribed as an inhibitor of DNA replication, 5-FU alters all RNA pathways. Here, we show that 5-FU treatment leads to the production of fluorinated ribosomes exhibiting altered translational activities. 5-FU is incorporated into ribosomal RNAs of mature ribosomes in cancer cell lines, colorectal xenografts, and human tumors. Fluorinated ribosomes appear to be functional, yet, they display a selective translational activity towards mRNAs depending on the nature of their 5′-untranslated region. As a result, we find that sustained translation of IGF-1R mRNA, which encodes one of the most potent cell survival effectors, promotes the survival of 5-FU-treated colorectal cancer cells. Altogether, our results demonstrate that “man-made” fluorinated ribosomes favor the drug-tolerant cellular phenotype by promoting translation of survival genes.

Abstract Partial response to chemotherapy leads to disease resurgence. Upon treatment, a subpopulation of cancer cells, called drug-tolerant persistent cells, display a transitory drug tolerance that lead to treatment resistance 1,2 . Though drug-tolerance mechanisms remain poorly known, they have been linked to non-genomic processes, including epigenetics, stemness and dormancy 2–4 . 5-fluorouracil (5-FU), the most widely used chemotherapy in cancer treatment, is associated with resistance. While prescribed as an inhibitor of DNA replication, 5-FU alters all RNA pathways 5–9 . Here, we show that 5-FU treatment leads to the unexpected production of fluorinated ribosomes, exhibiting altered mRNA translation. 5-FU is incorporated into ribosomal RNAs of mature ribosomes in cancer cell lines, colorectal xenografts and human tumours. Fluorinated ribosomes appear to be functional, yet, they display a selective translational activity towards mRNAs according to the nature of their 5’-untranslated region. As a result, we found that sustained translation of IGF-1R mRNA, which codes for one of the most potent cell survival effectors, promoted the survival of 5-FU-treated colorectal cancer cells. Altogether, our results demonstrate that “man-made” fluorinated ribosomes favour the drug-tolerant cellular phenotype by promoting translation of survival genes. This could be exploited for developing novel combined therapies. By unraveling translation regulation as a novel gene expression mechanism helping cells to survive a drug-challenge, our study extends the spectrum of molecular mechanisms driving drug-tolerance.

Abstract Tumours are complex ecosystems composed of different types of cells that communicate and influence each other. While the critical role of stromal cells in affecting tumour growth is well established, the impact of mutant cancer cells on healthy surrounding tissues remains poorly defined. Here, we uncovered a paracrine mechanism by which intestinal cancer cells reactivate foetal and regenerative Yap-associated transcriptional programs in neighbouring wildtype epithelial cells, rendering them adapted to thrive in the tumour context. We identified the glycoprotein Thrombospondin-1 (THBS1) as the essential factor that mediates non-cell autonomous morphological and transcriptional responses. Importantly, Thbs1 is associated with bad prognosis in several human cancers. This study reveals the THBS1-YAP axis as the mechanistic link mediating paracrine interactions between epithelial cells in intestinal tumours.

ABSTRACT Patients with advanced hepatocellular carcinoma (HCC) or metastatic colorectal cancer (mCRC) have a very poor prognosis due to the lack of efficient treatments. As observed in several other tumors, the effectiveness of treatments is mainly hampered by the presence of a highly tumorigenic sub-population of cancer cells called cancer stem cells (CSCs). Indeed, CSCs are resistant to chemotherapy and radiotherapy and have the ability to regenerate the tumor bulk. Hence, innovative drugs that are efficient against both bulk tumor cells and CSCs would likely improve cancer treatment. In this study, we demonstrated that GNS561, a new autophagy inhibitor that induces lysosomal cell death, showed significant activity against not only the whole tumor population but also a sub-population displaying CSC features (high ALDH activity and tumorsphere formation ability) in HCC and in liver mCRC cell lines. These results were confirmed in vivo in HCC from a DEN-induced cirrhotic rat model in which GNS561 decreased tumor growth and reduced the frequency of CSCs (CD90 + CD45 - ). Accordingly, GNS561, which was in a global phase 1b clinical trial in liver cancers that was recently successful, offers great promise for cancer therapy by exterminating both the tumor bulk and the CSC sub-population.

Cancer stem cells (CSCs) are a small but critical cell population for cancer biology since they display inherent resistance to standard therapies and give rise to metastases. Despite accruing evidence establishing a link between deregulation of epitranscriptome-related players and tumorigenic process, the role of messenger RNA (mRNA) modifications dynamic in the regulation of CSC properties remains poorly understood. Here, we show that the cytoplasmic pool of fat mass and obesity-associated protein (FTO) impedes CSC abilities in colorectal cancer through its m6Am (N6,2'-O-dimethyladenosine) demethylase activity. While m6Am is strategically located next to the m7G-mRNA cap, its biological function is not well understood and has not been addressed in cancer. Low FTO expression in patient-derived cell lines elevates m6Am level in mRNA which results in enhanced in vivo tumorigenicity and chemoresistance. Inhibition of the nuclear m6Am methyltransferase, PCIF1/CAPAM, partially reverses this phenotype. FTO-mediated regulation of m6Am marking constitutes a novel, reversible pathway controlling CSC abilities that does not involve transcriptome remodeling, but could fine-tune translation efficiency of selected m6Am marked transcripts. Altogether, our findings bring to light the first biological function of the m6Am modification and its potential adverse consequences for colorectal cancer management.

ABSTRACT The membrane anchored Src tyrosine kinase is involved in numerous pathways and its deregulation is involved in human cancer. Our knowledge on Src regulation relies on crystallography, which revealed intramolecular interactions to control active Src conformations. However, Src contains a N-terminal intrinsically disordered unique domain (UD) whose function remains unclear. Using NMR, we reported that UD forms an intramolecular fuzzy complex involving a conserved region with lipid-binding capacity named Unique Lipid Binding Region (ULBR), which could modulate Src membrane anchoring. Here we show that the ULBR is essential for Src’s oncogenic capacity. ULBR inactive mutations inhibited Src transforming activity in NIH3T3 cells and in human colon cancer cells. It also reduced Src-induced tumor development in nude mice. An intact ULBR was required for MAPK signaling without affecting Src kinase activity nor sub-cellular localization. Phospho-proteomic analyses revealed that, while not impacting on the global tyrosine phospho-proteome in colon cancer cells, this region modulates phosphorylation of specific membrane-localized tyrosine kinases needed for Src oncogenic signaling, including EPHA2 and Fyn. Collectively, this study reveals an important role of this intrinsically disordered region in malignant cell transformation and suggests a novel layer of Src regulation by this unique region via membrane substrate phosphorylation.

All routine clinical treatments for colorectal cancer include 5-fluorouracil (5-FU), which cannot counteract recurrence and metastases formation. As the pyrimidine analog 5-FU can impact multiple pathways including both DNA and RNA metabolism, studying its mode of actions could lead to improved therapies. Using a dedicated reporter system for lineage-tracing and deep translatome profiling we demonstrate that 5-FU causes some colorectal cancer cells to tolerate the drug, due to a durable translational reprogramming that sustains cell plasticity. This period of drug tolerance coincides with specific translational activation of genes coding for proteins with major pro-tumoral functions. We unravel a major unexpected translational overexpression of the pro-inflammatory and pro-tumoral IL-8 cytokine, alongside other anti-apoptotic, senescence-associated secretory phenotype and cancer-related senescence phenotype genes. Given the adverse prognostic implications of elevated IL-8 levels across various cancers, our findings suggest IL-8 targeting could counteract 5-FU resistance.

Tumor recurrence is often attributed to drug-tolerant cancer stem cells. We previously demonstrated that down regulation of the Pregnane X Receptor (PXR, NR1I2) decreases chemoresistance of cancer stem cells and prevents colorectal cancer recurrence in xenograft mouse models. These is a lack of PXR antagonists that are appropriate for clinical use. In this study, we report the design and synthesis of a novel PXR agonist-based PROTAC (JMV7048) that induces polyubiquitination and degradation of human PXR protein in an E3 CRBN ubiquitin ligase- and the 26S proteasome- dependent manner. This molecule specifically degrades PXR in colon carcinoma, hepatoma, and pancreatic cancer cell lines, but not in primary cultures of human hepatocytes. Crucially, JMV7048 decreased PXR protein expression in colon cancer stem cells and sensitized them to chemotherapy significantly delaying cancer relapse in vivo. PROTACs targeting PXR protein could thus become novel therapeutic agents to enhance cancer cell sensitivity to chemotherapy.

ABSTRACT Compelling evidence suggests that tumor initiating cells (TIC) are the roots of current shortcomings in advanced and metastatic cancer treatment. TIC represents a minor subpopulation of tumor cells endowed with self-renewal and multi-lineage differentiation capacity, which can disseminate and seed metastasis in distant organ. Our work identified Streptomycin (SM), a potent bactericidal antibiotic, as a new molecule capable of targeting non-adherent TIC from colon and breast cancer cell lines by inducing mitochondrial-dependent ferroptosis. SM-induced ferroptosis associates with profound alterations in mitochondrial morphology, such as swelling and cristae enlargement, coupled with hyperpolarization of mitochondrial membrane potential and production of mitochondrial ROS. The peculiar SM structure, and more particularly its aldehyde group, is essential for this mechanism. As such, the mere reduction of SM into dihydrostreptomycin abolishes its effect on TIC. This study reveals a new mechanism of action of SM that could help comprehend the molecular basis of TIC adaptation to inhospitable environments and pave the way for new treatment of advanced cancers.