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Sujet de Thèse : Restriction énergétique et action anticancéreuse des thiazolidinediones sur les cellules d’adénocarcinomes mammaires
Dates : 2013/10/01 - 2017/08/31
Etudiant : Audrey BERTHE
Directeur(s) CRAN : Stéphane FLAMENT , Sabine MAZERBOURG
Description : Les cellules cancéreuses sont caractérisées par un shift de la respiration vers la fermentation (effet Warburg). Ceci est associé à un transport accru de glucose et à une forte activité de la voie de la glycolyse. Il est donc intéressant d’identifier des agents pharmacologiques induisant une restriction énergétique, ciblant ainsi le métabolisme modifié des cellules cancéreuses.
Dans ce contexte, les thiazolidinediones (TZD) et leurs dérivés sont intéressants car ils sont susceptibles d’altérer le métabolisme du glucose. Les TZD comme la Troglitazone (TGZ) sont des agonistes synthétiques des « peroxisome proliferator activated receptors gamma » (PPARg). Cette propriété leur a valu d’être utilisés initialement pour le traitement du diabète de type II. Ces TZD ont aussi des effets anticancéreux mais des problèmes de toxicité, notamment hépatique, limitent leur utilisation thérapeutique.
Notre équipe qui s’intéresse aux cancers mammaires, a contribué à démontrer que les effets anticancéreux des TZD étaient majoritairement indépendants de PPARg. Ces résultats ont relancé l’intérêt pour ces composés dans la lutte contre le cancer car il était possible d’envisager des modifications chimiques permettant d’augmenter leur efficacité tout en diminuant leur toxicité. Notre collaboration avec une équipe de chimistes (UMR 7565 CNRS-UL) a permis de synthétiser de nombreux dérivés de TGZ dont la Delta2-TGZ (D2-TGZ) qui n’active plus PPARg et AB186, dérivé désoxygéné et substitué, plus efficace et très peu toxique pour les hépatocytes humains.
Dans les cellules cancéreuses mammaires, les dérivés de TGZ entraînent une dégradation protéasomale de la cycline D1 qui s’accompagne de l’inhibition de la prolifération. Nous avons aussi montré que ces composés induisent une augmentation immédiate de calcium intracellulaire, activent plusieurs voies du stress du réticulum endoplasmique et induisent l’apoptose.
Des effets similaires ont été récemment observés dans les cellules cancéreuses de prostate traitées avec un dérivé de la D2-ciglitazone. Or, selon cette étude, une restriction énergétique associée à un ralentissement du métabolisme du glucose serait à l’origine de l’inhibition de la prolifération, du stress du réticulum endoplasmique et de la mort cellulaire.
Nous avons donc émis l’hypothèse qu’une altération du métabolisme glucidique était aussi un élément clef dans l’effet anti-cancéreux PPARg-indépendant des dérivés de TGZ sur les cellules d’adénocarcinomes mammaires.

1) Nous vérifierons si la D2-TGZ et AB186 altèrent le métabolisme glucidique in vitro. Nous comparerons les effets à ceux du 2-désoxyglucose (2-DG), connu pour induire une restriction énergétique. L’étude sera réalisée sur des lignées de cellules cancéreuses hormono-dépendantes (MCF7) ou hormono-indépendantes triples négatives (MDA-MB-231) ainsi que sur des cellules immortalisées non transformées (MCF10A). Nous déterminerons s’il existe une diminution du ratio ATP/AMP, qui active l’AMP-dependent protein kinase (AMPK) et une augmentation du ratio NAD+/NADH, qui active la déacétylase NAD+-dépendante SIRT1. Nous suivrons ensuite les cinétiques d’activation d’AMPK et de SIRT1 qui bloquent la glycolyse et orientent le métabolisme cellulaire vers l’oxydation des acides gras.
2) Nous déterminerons si cette altération est à l’origine de l’effet anti-cancéreux. L’importance d’AMPK et de SIRT1 dans l’action anticancéreuse de la D2-TGZ et de AB186 sera évaluée par deux approches complémentaires : blocage d’activité par des inhibiteurs et inhibition d’expression par ARN interférence.
3) Nous identifierons les cibles de D2-TGZ et de AB186.
- Pour tester si ces composés limitent le transport du glucose, nous suivrons l’accumulation de [3H]-2DG dans les cellules.
- Pour tester si ces composés limitent l’activité ou l’expression d’enzymes produisant certains métabolites, nous utiliserons: 1) l’analyse métabolomique. (Plate-forme Métabolomique et Fluxomique Toulouse Midi-Pyrénées) permettant la comparaison des empreintes métaboliques d’extraits cellulaires puis un profilage métabolique afin d’analyser tous les métabolites d’une voie ou ceux d’une classe donnée, 2) l’analyse transcriptionnelle des gènes impliqués dans le métabolisme du glucose par Q-PCR.
4) Nous étudierons in vivo l’action de D2-TGZ et AB186 sur le métabolisme énergétique de cellules cancéreuses mammaires xénogréffées
Ce travail pourra être mené en collaboration avec la Plate-forme Xénogreffes (CRAN, CGE). L’effet de D2-TGZ et de AB186 sur le métabolisme de cellules MCF7 xénogreffées sera suivi par analyse de l’empreinte métabolique d’un échantillon de tumeur.
Ce projet contribuera à notre progression dans la compréhension de l’action antiproliférative des dérivés de thiazolidinediones. En effet, il devrait permettre de déterminer l’origine des multiples effets que nous observons sur les cellules cancéreuses et d’identifier de nouvelles cibles intracellulaires (transporteurs du glucose, enzymes de la glycolyse…). Il sera alors possible d’envisager la mise au point de composés agissant spécifiquement sur ces cibles et qui devraient affecter majoritairement les cellules cancéreuses.
Ce sujet de thèse s’inscrit pleinement dans l’axe SticMo du département SBS du CRAN car il concerne à la fois les stratégies thérapeutiques innovantes et la recherche de nouvelles cibles moléculaires.
Les travaux menés sur les thiazolidinediones et leurs dérivés à action PPARg-indépendante, possédant une meilleure efficacité et une toxicité hépatique réduite ont des aspects appliqués puisqu’un brevet a été déposé en janvier 2012 et que l’extension internationale est en cours. Une des molécules couvertes par ce brevet sera étudiée dans le cadre de cette thèse et cela contribuera à augmenter nos données en vue de la valorisation.
Sur le plan local ce travail fait intervenir la pluridisciplinarité avec une collaboration avec des chimistes de l’UMR 7565 CNRS-UL. Il a été soutenu dans le cadre du CPER 2007-2013 au sein de l’axe « molécules et ciblage thérapeutique » du PRST « Ingénierie moléculaire thérapeutique–santé ». L’étude des effets PPARg-indépendants des thiazolidinediones constitue une thématique originale qui n’a pas de concurrents au niveau national. Notre principal concurrent est une équipe américaine qui travaille sur d’autres dérivés visant le cancer de la prostate.
Mots clés : cancer du sein, thiazolidinediones, restriction énergétique
Conditions : 3 ans, contrat doctoral de l'Université de Lorraine
CRAN, département SBS, sujet SticMo, Faculté des Sciences et Technologies
Candidat ayant une formation solide en Biologie cellulaire. Une première expérience en cancérologie et/ou en métabolisme énergétique serait un plus.
Département(s) :
Santé - Biologie - Signal
Financement : allocation de recherche ou financement de la Ligue contre le Cancer
Publications : hal-00746870, Biochem Pharmacol 2011 81(9):1087-1097, Breast Cancer Res Treat 2010 124(1):101-110    + CRAN - Publications