Sujet de Thèse
Titre :
Exploration du matériel génétique de petites vésicules extracellulaires et de leur implication dans
le développement de métastases.
Dates :
2025/12/05 - 2028/11/30
Etudiant :
Encadrant(s) :
Autre(s) encadrant(s) :
DARDARE Julie (j.dardare@nancy.unicancer.fr)
Description :
Les vésicules extracellulaires (VEs) sont définies d'après l'International Society for Extracellular Vesicles (ISEV)
comme des particules libérées par les cellules, délimitées par une bicouche lipidique et ne pouvant se répliquer
(1). Les VEs peuvent être différenciées en fonction de leur taille comme « grandes VEs » (>200 nm) ou « petites
VEs » (<200 nm). Ces dernières se subdivisent en plusieurs sous-types, incluant les microvésicules, les exosomes
ou encore les ectosomes. Les VEs sont sécrétées par tous les types cellulaires et sont retrouvées dans tous les
fluides corporels. Elles exposent et contiennent de nombreuses molécules telles que des protéines, des lipides,
des métabolites ou encore des acides nucléiques. Une fois libérées dans le milieu extracellulaire, les VEs peuvent
être internalisées par des cellules réceptrices environnantes ou à distance. Elles jouent ainsi un rôle majeur dans
la communication intercellulaire en entraînant diverses réponses biologiques dépendantes du contenu libéré (2).
Les VEs sont activement produites par les cellules cancéreuses. En effet, l'environnement hypoxique et acide
résidant au sein de la tumeur induit un stress cellulaire qui favorise leur sécrétion. Ces VEs dérivées de tumeurs
transportent divers constituants des cellules cancéreuses tels que des facteurs activateurs de voies de
signalisation ou encore du matériel génétique (ARN, ADN, miARN). Le transfert de ce contenu vers les cellules
réceptrices peut entraîner la reprogrammation de leur génome et de leur protéome, favorisant l'acquisition de
nouvelles fonctions cellulaires qui contribuent à la progression tumorale (3). Les VEs sont notamment impliquées
dans le remodelage du microenvironnement tumoral, l'angiogenèse, la résistance aux traitements ainsi que dans
le processus de métastase.
De nombreuses études ont démontré l'implication des VEs dans la réponse aux traitements. Il a été mis en
évidence qu'un traitement par chimiothérapie et/ou radiothérapie pouvait non seulement augmenter la
biogénèse et la sécrétion des VEs issues des cellules tumorales, mais pouvait également modifier leur contenu.
Différents mécanismes de résistance à la chimiothérapie induits par les VEs ont été rapportés tel que
l'augmentation de l'efflux des chimiothérapies, la diminution de leur toxicité ou encore l'amélioration de la
réparation de l'ADN (4). Dans le cas d'un traitement par radiothérapie, les VEs sont impliqués dans l'activation
des voies de réparation de l'ADN, la prolifération cellulaire, l'inhibition de l'apoptose des cellules irradiées ou
encore dans la transmission de l'instabilité génomique de ces cellules aux cellules voisines (5). Ces données
renforcent l'idée de prendre en compte l'impact des traitements sur les VEs afin de comprendre leur implication
dans la progression de la maladie.
Les métastases représentent la principale cause de mortalité liée au cancer. Elles sont traditionnellement
décrites comme un processus impliquant le détachement de cellules d'une tumeur primaire, leur migration dans
le flux sanguin et leur implantation dans des sites métastatiques. Bien que ce modèle soit clairement établi,
seules 0,01 % des cellules cancéreuses retrouvées dans la circulation formeront finalement des métastases (6),
suggèrant que ce mécanisme biologique co-existe probablement avec d'autres. Une théorie plus récente appelée
« genometastasis » apporte de nouveaux éléments quant à l'apparition de métastases. Cette théorie suggère
que de petits fragments d'ADN libre circulant provenant de la tumeur pourraient être intégrés par transfert
horizontal de gènes et engendrer la transformation de cellules saines à distance pour former des métastases
(7,8).
Malgré le manque de compréhension des mécanismes mis en jeu à ce jour, l'implication des VEs dérivées de
tumeurs dans la métastase a été suggérée à plusieurs reprises. Il a été observé que les VEs, en particulier les
exosomes, pouvaient transporter des facteurs oncogéniques dans le plasma de patients même à des stades
précancéreux (9⬓11). De plus, plusieurs travaux ont démontré la capacité des VEs isolées de patients atteints de
cancer à induire une transformation maligne de cellules saines réceptrices. Ces différentes études s'accordent
sur le fait que, pour être transformées, les cellules saines doivent être « initiées » soit par la mutation d'au moins
un oncogène, via un traitement par un agent carcinogène, soit par une immortalisation de la lignée cellulaire
réceptrice (9⬓14). Bien que la transformation de cellules réceptrices ait été bien décrite, il reste néanmoins de
nombreuses questions en suspens quant au contenu des VEs et aux mécanismes moléculaires impliqués dans
cette transformation maligne. Des études rapportent la présence d'ADN simple brin reflétant le statut génétique
tumoral (15), d'autres la présence de longs fragments d'ADN double brin représentatifs de l'ADN génomique
entier (16,17), tandis que certains affirment que les petites VEs ne contiennent pas d'ADN (18). De plus, certaines
études rapportent la présence d'ADN dans la lumière des VEs (16,17), tandis que d'autres suggèrent que l'ADN
est principalement associé à la surface des VEs (19). Finalement, peu de travaux se sont focalisés sur l'exploration
de l'ADN contenu dans les VEs et leurs résultats sont encore débattus.
Dans ce contexte, notre objectif est de caractériser le matériel génétique contenu dans les petites VEs isolées de
lignées cellulaires tumorales, avant et après un traitement par chimiothérapie ou radiothérapie. De plus nous
souhaitons explorer l'effet de ces VEs au contact de cellules saines afin de décrypter les mécanismes moléculaires
associés à la transformation maligne et au développement de métastases.
comme des particules libérées par les cellules, délimitées par une bicouche lipidique et ne pouvant se répliquer
(1). Les VEs peuvent être différenciées en fonction de leur taille comme « grandes VEs » (>200 nm) ou « petites
VEs » (<200 nm). Ces dernières se subdivisent en plusieurs sous-types, incluant les microvésicules, les exosomes
ou encore les ectosomes. Les VEs sont sécrétées par tous les types cellulaires et sont retrouvées dans tous les
fluides corporels. Elles exposent et contiennent de nombreuses molécules telles que des protéines, des lipides,
des métabolites ou encore des acides nucléiques. Une fois libérées dans le milieu extracellulaire, les VEs peuvent
être internalisées par des cellules réceptrices environnantes ou à distance. Elles jouent ainsi un rôle majeur dans
la communication intercellulaire en entraînant diverses réponses biologiques dépendantes du contenu libéré (2).
Les VEs sont activement produites par les cellules cancéreuses. En effet, l'environnement hypoxique et acide
résidant au sein de la tumeur induit un stress cellulaire qui favorise leur sécrétion. Ces VEs dérivées de tumeurs
transportent divers constituants des cellules cancéreuses tels que des facteurs activateurs de voies de
signalisation ou encore du matériel génétique (ARN, ADN, miARN). Le transfert de ce contenu vers les cellules
réceptrices peut entraîner la reprogrammation de leur génome et de leur protéome, favorisant l'acquisition de
nouvelles fonctions cellulaires qui contribuent à la progression tumorale (3). Les VEs sont notamment impliquées
dans le remodelage du microenvironnement tumoral, l'angiogenèse, la résistance aux traitements ainsi que dans
le processus de métastase.
De nombreuses études ont démontré l'implication des VEs dans la réponse aux traitements. Il a été mis en
évidence qu'un traitement par chimiothérapie et/ou radiothérapie pouvait non seulement augmenter la
biogénèse et la sécrétion des VEs issues des cellules tumorales, mais pouvait également modifier leur contenu.
Différents mécanismes de résistance à la chimiothérapie induits par les VEs ont été rapportés tel que
l'augmentation de l'efflux des chimiothérapies, la diminution de leur toxicité ou encore l'amélioration de la
réparation de l'ADN (4). Dans le cas d'un traitement par radiothérapie, les VEs sont impliqués dans l'activation
des voies de réparation de l'ADN, la prolifération cellulaire, l'inhibition de l'apoptose des cellules irradiées ou
encore dans la transmission de l'instabilité génomique de ces cellules aux cellules voisines (5). Ces données
renforcent l'idée de prendre en compte l'impact des traitements sur les VEs afin de comprendre leur implication
dans la progression de la maladie.
Les métastases représentent la principale cause de mortalité liée au cancer. Elles sont traditionnellement
décrites comme un processus impliquant le détachement de cellules d'une tumeur primaire, leur migration dans
le flux sanguin et leur implantation dans des sites métastatiques. Bien que ce modèle soit clairement établi,
seules 0,01 % des cellules cancéreuses retrouvées dans la circulation formeront finalement des métastases (6),
suggèrant que ce mécanisme biologique co-existe probablement avec d'autres. Une théorie plus récente appelée
« genometastasis » apporte de nouveaux éléments quant à l'apparition de métastases. Cette théorie suggère
que de petits fragments d'ADN libre circulant provenant de la tumeur pourraient être intégrés par transfert
horizontal de gènes et engendrer la transformation de cellules saines à distance pour former des métastases
(7,8).
Malgré le manque de compréhension des mécanismes mis en jeu à ce jour, l'implication des VEs dérivées de
tumeurs dans la métastase a été suggérée à plusieurs reprises. Il a été observé que les VEs, en particulier les
exosomes, pouvaient transporter des facteurs oncogéniques dans le plasma de patients même à des stades
précancéreux (9⬓11). De plus, plusieurs travaux ont démontré la capacité des VEs isolées de patients atteints de
cancer à induire une transformation maligne de cellules saines réceptrices. Ces différentes études s'accordent
sur le fait que, pour être transformées, les cellules saines doivent être « initiées » soit par la mutation d'au moins
un oncogène, via un traitement par un agent carcinogène, soit par une immortalisation de la lignée cellulaire
réceptrice (9⬓14). Bien que la transformation de cellules réceptrices ait été bien décrite, il reste néanmoins de
nombreuses questions en suspens quant au contenu des VEs et aux mécanismes moléculaires impliqués dans
cette transformation maligne. Des études rapportent la présence d'ADN simple brin reflétant le statut génétique
tumoral (15), d'autres la présence de longs fragments d'ADN double brin représentatifs de l'ADN génomique
entier (16,17), tandis que certains affirment que les petites VEs ne contiennent pas d'ADN (18). De plus, certaines
études rapportent la présence d'ADN dans la lumière des VEs (16,17), tandis que d'autres suggèrent que l'ADN
est principalement associé à la surface des VEs (19). Finalement, peu de travaux se sont focalisés sur l'exploration
de l'ADN contenu dans les VEs et leurs résultats sont encore débattus.
Dans ce contexte, notre objectif est de caractériser le matériel génétique contenu dans les petites VEs isolées de
lignées cellulaires tumorales, avant et après un traitement par chimiothérapie ou radiothérapie. De plus nous
souhaitons explorer l'effet de ces VEs au contact de cellules saines afin de décrypter les mécanismes moléculaires
associés à la transformation maligne et au développement de métastases.
Mots clés :
Vésicules extracellulaires, métastases
Département(s) :
| Biologie, Signaux et Systèmes en Cancérologie et Neurosciences |