Etude du rôle de l'autophagie et de la réponse UPR dans la résistance des cellules cancéreuses contre l'apoptose induite par le paclitaxel

Résumé

La résistance des cellules cancéreuses à la chimiothérapie est un problème crucial pour améliorer les traitements anticancéreux. La compréhension des mécanismes responsables de la résistance à la mort cellulaire induite par la chimiothérapie est toujours d’actualité car le nombre de patients atteints d’un cancer ne cesse d’augmenter et des rechutes sont souvent observées. Le développement de régions hypoxiques au sein des tumeurs est connu pour favoriser l’adaptation des cellules cancéreuses à leur environnement stressant et la résistance aux thérapies anticancéreuses. Les voies de signalisation dépendantes de HIF-1 (hypoxiainducible factor-1), qui sont activées en hypoxie, favorisent l’adaptation des cellules cancéreuses et la résistance à la chimiothérapie. D’autres processus biologiques, activés en hypoxie et/ou suite à un traitement chimiothérapeutique, sont également connus pour favoriser la survie des cellules cancéreuses. L’autophagie et l’UPR font partie de ces processus biologiques. Pour cette raison, durant la première partie de ce travail, nous avons étudié le rôle de l’autophagie et de l’hypoxie dans l’apoptose induite par le taxol dans les cellules MDA-MB- 231 issues d’un cancer du sein triple négatif. Les résultats montrent que le taxol induit l’apoptose après 16 heures d’incubation et que l’hypoxie protège les cellules MDA-MB-231 de l’apoptose induite par le taxol. En parallèle, le taxol induit l’activation de l’autophagie après 2 heures d’incubation en normoxie et en hypoxie. L’activation de l’autophagie dans les cellules incubées avec du taxol est un mécanisme protecteur contre l’apoptose induite par le taxol en normoxie et en hypoxie. Cependant, après des temps d’incubation plus longs, le processus autophagique atteint un seuil de saturation en normoxie, conduisant à la mort cellulaire. En hypoxie, le flux autophagique se déroule correctement même après des temps d’incubation plus longs, ce qui permet aux cellules de survivre. L’autophagie est activée via l’inhibition de mTOR (mechanistic target of rapamycin), qui est plus importante dans les cellules incubées en hypoxie. Le taxol induit également l’activation de la JNK (c-Jun Nterminal kinase) et la phosphorylation de ses substrats Bcl2 (B-cell CLL/lymphoma 2) et BclXL (Bcl2-like 1) en normoxie et en hypoxie, très tôt au cours de l’exposition au taxol. Après des temps d’incubation plus longs, la phosphorylation de Bcl2 et BclXL diminue de manière plus importante dans les cellules incubées en hypoxie. Le rôle de la JNK dans l’activation de l’autophagie et de l’apoptose a été étudié à l’aide de siRNAs. Les résultats montrent que l’activation de la JNK favorise la résistance à l’apoptose induite par le taxol en normoxie et en hypoxie sans être impliquée dans l’activation de l’autophagie. En conclusion, la résistance à la mort cellulaire induite par le taxol observée en hypoxie peut être expliquée par un flux autophagique plus efficace activé par la voie classique mTOR et également pas un mécanisme impliquant la JNK, qui pourrait dépendre de la phosphorylation de Bcl2 et BclXL mais qui ne dépend pas de l’activation de l’autophagie par la JNK. Durant la seconde partie de ce travail, l’impact de l’UPR, combinée à l’hypoxie, sur l’activation de l’autophagie et de l’apoptose, durant une exposition au taxol, fut étudié dans les cellules MDA-MB-231. Les résultats montrent que le taxol induit rapidement un stress au réticulum endoplasmique et l’activation de l’UPR et que l’hypoxie module l’activation de l’UPR induite par le taxol. L’implication des voies de signalisation en aval de PERK (protein kinase double-stranded RNA-dependent (PRK)-like ER Kinase), d’ATF6 (activating transcription factor 6) et d’IRE1 (inositol-requiring enzyme-1) dans la régulation de l’autophagie ou de l’apoptose lors d’une incubation en présence de taxol fut investiguée. Aucun lien entre l’activation de ces trois senseurs du stress au RE et la régulation de l’autophagie ou de l’apoptose ne fut mis en évidence. Cependant, l’UPR régule la sécrétion du VEGF (vascular Endothelial Growth Factor) induite par le taxol uniquement dans les cellules incubées en hypoxie. Les résultats montrent aussi qu’ATF4 (activating transcription factor 4) favorise l’accomplissement de l’autophagie et est impliqué dans les mécanismes qui permettent l’adaptation des cellules cancéreuses et la résistance à l’apoptose induite par le taxol. Enfin, les résultats montrent que l’expression d’ATF4, en association avec l’expression de gènes induits en hypoxie, peut être utilisée comme biomarqueur reflétant un mauvais pronostic pour les patients atteints d’un cancer du sein. Ces résultats renforcent la conclusion qu’ATF4 peut jouer un rôle dans l’adaptation et la résistance des cellules cancéreuses du sein contre la chimiothérapie, en hypoxie.

la date de réponse	2 déc. 2013
langue originale	Français
L'institution diplômante	Universite de Namur
Superviseur	Carine Michiels (Promoteur), Thierry Arnould (Copromoteur), Jean-Pierre Gillet (Jury), Martine Raes (Président), Julien Verrax (Jury) & Nathalie MAZURE (Jury)