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Sujet de Thèse : Cancer du sein : étude des cellules souches cancéreuses dans le contexte de la potentialisation des effets de la chimiothérapie par les dérivés de thiazolidinediones
Dates : 2016/10/01 - 2019/09/30
Etudiant : Claire MULLER
Directeur(s) CRAN : Sabine MAZERBOURG , Stéphane FLAMENT
Description : Les cancers du sein représentent la première cause de mortalité induite par cancer chez la femme. Parmi eux, les tumeurs mammaires triple-négatives hormono-indépendantes (15% des cas) ne répondant ni aux traitements hormonaux, ni aux thérapies ciblées sont les plus agressives. Ces cellules tumorales triple-négatives dérivent de cellules souches mammaires peu différenciées. Ainsi, les tumeurs mammaires triple-négatives sont enrichies en cellules souches cancéreuses mammaires (CSCM). La chimiothérapie conventionnelle est le traitement de référence mais avec une efficacité relative et un fort taux de récidive. Ces récidives pourraient être liées au fait que la chimiothérapie affecte peu les cellules souches cancéreuses. Il est maintenant admis que cette population s’accroit au sein de la tumeur après utilisation des thérapies conventionnelles. Les CSCM sont ainsi probablement à l’origine de la progression tumorale, de la récidive et de la formation de métastases. Il est donc pertinent de développer des stratégies thérapeutiques envers le cancer du sein triple-négatif, en ciblant les cellules souches cancéreuses.
Une possibilité consiste à augmenter l’action des agents anticancéreux existants par l’administration concomitante et/ou séquentielle d’autres molécules. Combiner plusieurs molécules aux mécanismes d’action différents et aux effets toxiques non-chevauchants permet de diminuer les doses de traitement et de réduire les effets secondaires. Dans ce contexte, les composés ciblant le métabolisme mitochondrial sont des candidats intéressants, parce qu’ils affectent préférentiellement les cellules souches cancéreuses fortement dépendantes de l’activité mitochondriale. Des études réalisées sur des modèles animaux ont montré que la metformine (affectant le métabolisme énergétique et ciblant efficacement les cellules souches cancéreuses) combinés avec le paclitaxel ou la doxorubicine diminuent de façon plus importante la croissance tumorale que l’agent de chimiothérapie administré seul. Les thiazolidinediones (TZD) et certains de leurs dérivés revêtent aussi un intérêt car ils ont des propriétés anticancéreuses et altèrent le métabolisme énergétique. Les TZD comme la Troglitazone (TGZ), sont des agonistes synthétiques du récepteur nucléaire PPARg (peroxisome proliferator activated receptors-gamma) qui ont été utilisés dans le traitement du diabète de type II. Leurs effets anticancéreux sont essentiellement associés à des mécanismes PPARg-indépendants. Nous avons contribué à le prouver grâce à l’utilisation de la delta2-TGZ, un dérivé de la TGZ n’activant pas PPARg mais qui a toujours une action anti-cancéreuse. Par ailleurs, une étude structure/activité nous a permis d’identifier AB186 (Brevet FR 2 986 231 A1, 2013; PCT WO 2013/110796 A1, 2013), un dérivé désoxygéné et substitué de delta2-TGZ caractérisé par une meilleure action antiproliférative, une faible toxicité hépatique, de meilleures propriétés pharmacocinétiques. Nous avons montré que les composés comme delta2-TGZ et AB186 potentialisent l’action d’agents de chimiothérapie sur les cellules cancéreuses mammaires. Nous avons émis l’hypothèse que sur les cellules d’adénocarcinomes mammaires triples négatives, cette potentialisation par les dérivés de thiazolidinediones pourrait être liée à une atteinte des cellules souches cancéreuses.

Notre projet consiste
1) à déterminer l’impact d’AB186 sur les cellules souches cancéreuses mammaires.
Nous étudierons tout d’abord la proportion de cellules souches cancéreuses mammaires avant et après traitement d’une culture de cellules triples négatives MDA-MB-231 et SUM159 avec le composé AB186. Cette étude sera menée par cytométrie en flux en utilisant des marqueurs de cellules souches (CD44+/CD24-low).
Nous analyserons également l’effet d’AB186 sur la capacité des cellules MDA-MB-231 et SUM159 à former des mammosphères, organisation tridimensionnelles des cellules caractérisant la capacité des cellules souches à proliférer sur une surface non-adhérente. Le taux de formation de mammosphères dépend de la quantité de CSCM présentes dans la culture.
Ce travail sera complété par l’étude de l’effet de la combinaison AB186/agent de chimiothérapie (antracycline, 5-fluorouracil) sur la capacité des cellules MDA-MB-231 et SUM159 à former des mammosphères afin de caractériser la potentialité d’AB186 à sensibiliser les CSCM aux agents de chimiothérapie.
2) à déterminer les conséquences de AB186 sur les mécanismes de prolifération et de mort cellulaire des CSCM
Plusieurs mécanismes pourraient expliquer la sensibilité de ces cellules à AB186. Nous étudierons sur les cellules des mammosphères le cycle cellulaire (cytométrie en flux, incorporation de BrdU, western blot sur des régulateurs du cycle cellulaire), la différenciation cellulaire (coloration red oil), la mort cellulaire (apoptose, nécroptose).
3) à déterminer les mécanismes moléculaires impliqués dans l’effet d’AB186 sur les CSCM.
- Nous analyserons les modifications touchant les principales voies de survie des CSCM (Wnt, Hedgehog, Notch) suite à un traitement seul ou en combinaison avec un agent de chimiothérapie (PCR array).
-Les cellules souches cancéreuses étant très dépendantes de la respiration, nous étudierons les altérations mitochondriales. Nous avons démontré sur les cellules MDA-MB231 qu’AB186 inhibe la respiration mitochondriale et réduit fortement l’activité des complexes de la chaîne mitochondriale. Nous vérifierons dans un premier temps si cela est aussi le cas dans les cellules SUM159 et dans les cellules des mammosphères par oxygraphie. Afin de confirmer l’importance de l’activité mitochondriale dans l’effet d’AB186, le traitement sera réalisé en présence d’agents susceptibles de relancer la machinerie mitochondriale pour la production d’ATP : méthyl-pyruvate, acetyl-L-carnitine.

Ce projet permettra de déterminer l’impact d’une nouvelle molécule ciblant le métabolisme énergétique sur les cellules souches cancéreuses mammaires et mieux comprendre les raisons de la potentialisation de la chimiothérapie. Cela mettra en évidence l’importance de certaines voies ou protéines qui contribuent au maintien du pool de cellules souches, permettant d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Ce travail complétera nos connaissances précliniques avant d’aborder une étude in vivo de cette potentialisation.
Mots clés : cellules souches cancéreuses mammaires, thiazolidinediones, mitochondrie, cancer du sein
Département(s) :
Santé - Biologie - Signal
Financement : Demande Bourse Ecole doctorale