Inhibiteurs de BRAF dans le traitement du cancer : Contribution à l’étude des mécanismes de résistance et des effets secondaires paradoxaux

par Lise Boussemart

Thèse de doctorat en Cancérologie

Sous la direction de Caroline Robert et de Stéphan Vagner.

Le président du jury était Éric Solary.

Le jury était composé de Caroline Robert, Stéphan Vagner, Éric Solary, Gilles Favre, Stéphane Ansieau.

Les rapporteurs étaient Gilles Favre, Stéphane Ansieau.


  • Résumé

    Les inhibiteurs de BRAFV600-, dont le vemurafenib, sont efficaces contre les tumeurs présentant cette mutation activatrice de la voie des MAPK, ce qui est le cas d’un mélanome sur deux. Mais la plupart des malades traités rechutent dans l’année, et développent des tumeurs paradoxales secondaires.Divers mécanismes de résistance aux inhibiteurs de BRAF ont été décrits, cette résistance passant soit par réactivation de la voie des MAPK, soit par activation de la voie parallèle Akt/mTor, soit par anomalie de régulation de l’apoptose. Dans le cadre de cette thèse, nous avons mis en évidence une nouvelle cible thérapeutique: l’initiation de la traduction cap-dépendante. L’augmentation de la traduction de certains ARNm en protéines est une étape capitale de l’expression des gènes dans les processus oncogènes. Une étape limitante de cette traduction est son initiation. La protéine eIF4E (eukaryotic Initiation Factor 4E) se lie à la coiffe m7GTP des ARNm et régule la synthèse protéique en fonction de ses partenaires 4EBP1 et eIF4G. Quand eIF4E est assemblé à eIF4G et eIF4A, on parle du complexe « eIF4F », situé au point de convergence de la voie des MAPK et de la voie Akt/mTor via 4EBP1. Ce complexe est nécessaire à la traduction des protéines de survie et de prolifération cellulaire ayant une structure secondaire complexe en 5’UTR. Pour déterminer le statut d’activation du complexe eIF4F dans des lignées cellulaires, nous avons réalisé une immunoprécipitation des protéines liées au cap (« cap-binding assay »). Nous avons observé que le vemurafenib entraînait une diminution d’eIF4G fixé à eIF4E dans les cellules sensibles mais aucune modification dans les lignées résistantes. Parallèlement, la fixation de 4EBP1 à eIF4E augmente sous vemurafenib pour les lignées sensibles. Pour confirmer ces résultats, nous avons utilisé la technique de « Proximity Ligation Assay » (PLA), qui nous a permis de visualiser les complexes eIF4E-eIF4G et eIF4E-4EBP1 sous forme de points fluorescents observables en microscopie. Le nombre de complexes eIF4E-eF4G était bien diminué dans les cellules sensibles sous vemurafenib ce qui n’était pas le cas dans les cellules résistantes. Parallèlement, le nombre d’interactions eIF4E-4EBP1 augmentait dans les cellules sensibles et restait stable dans les cellules résistantes. De même, dans les tumeurs de patients, le rapport des complexes eIF4E-eIF4G sur eIF4E-4EBP1 diminuait dans les métastases en réponse au vemurafenib puis réaugmentait lors des récidives tumorales. De plus, nous avons testé des composés ciblant la traduction cap-dépendante et plus particulièrement eIF4A : les flavaglines. Nous avons montré que leur capacité à cibler l’initiation de la traduction était corrélée à l’inhibition de la prolifération des lignées cellulaires résistantes. Enfin, nous avons testé l’une d’elles in vivo. Les résultats montrent un effet synergique de cette drogue combinée au vemurafenib et une inhibition de la croissance tumorale.Concernant l’autre inconvénient majeur des anti-BRAF, l’induction fréquente de tumeurs secondaires, nous avons visualisé, aussi par PLA, les dimères BRAF-CRAF pour la première fois dans une série de tumeurs paradoxales de patients, cutanées et extra-cutanées. Ces dimères sont significativement plus nombreux dans les tumeurs cutanées apparaissant sous anti-BRAF que dans une série tumeurs contrôles de même type.En conclusion, nous avons identifié un nouveau biomarqueur de résistance aux anti-BRAF, visualisable par PLA. Pour optimiser la réponse tumorale à ces thérapies ciblées, qui constituent le traitement de choix des mélanomes métastatiques mutés, nous proposons d’y associer un inhibiteur de l’initiation de la traduction. Nous avons en parallèle mis au point le PLA BRAF-CRAF dans les tumeurs paradoxales induites par les anti-BRAF, et nous avons identifié des sous-populations plus à risque de développer ce type de tumeurs.

  • Titre traduit

    BRAF inhibitors in cancer therapy : Contribution to the study of resistance mechanisms and paradoxical secondary effects


  • Résumé

    BRAFV600- inhibitors, including vemurafenib, are efficient against tumors harboring this MAPK pathway activating mutation, which is the case of ~50% of melanomas. But most of the patients under treatment progress within a year, and develop paradoxical secondary tumors. Most resistance mechanisms to drugs that target the BRAF and/or MEK kinases in cancer rely on reactivation of the RAS-RAF-MEK-ERK signal transduction pathway (ERK-dependent), on activation of the alternative PI3K-AKT-mTOR pathway (ERK-independent) or on modulation of the caspase-dependent apoptotic cascade. All three pathways converge to regulate the formation of the eIF4F translation initiation complex that binds to the 7-methyl-guanine cap at the 5’ end of mRNAs, thereby modulating mRNA translation of specific mRNAs. We show here that persistent formation of the eIF4F complex, comprising the eIF4E cap binding protein, the eIF4G scaffolding protein and the eIF4A RNA helicase, is associated with resistance to anti-BRAF, anti-MEK and to anti-BRAF + anti-MEK combinations in BRAFV600- mutant melanoma, colon and thyroid cell lines. Unresponsiveness to treatment and maintenance of eIF4F complex formation is associated with either reactivation of MAPK signaling or absence of ERK-independent decreased phosphorylation of the inhibitory eiF4E binding protein 4EBP1 or increased pro-apoptotic Bcl-2 modifying factor (BMF)-dependent degradation of eIF4G. Development of an in situ method shows by proximity ligation assay (PLA) that the formation of the eIF4F complex is decreased in tumors responding to anti-BRAF therapy and increased in resistant metastases. Strikingly, inhibiting the eIF4F complex, either by blocking the eIF4E-eIF4G interaction or by targeting eIF4A with small compounds is synergistic with BRAFV600- inhibition. The other main problem arising during anti-BRAF treatment is the frequent induction of secondary cutaneous and extra-cutaneous tumors, through the formation of BRAF-CRAF dimers that we visualized in vivo for the first time. In conclusion, we have identified by PLA a novel biomarker of resistance against BRAF inhibitors, which is also a promising therapeutic target. Combinations of drugs targeting BRAF (and/or MEK) and eIF4F may overcome most of the resistance mechanisms arising in BRAFV600- cancers. In parallel, we established a BRAF-CRAF PLA method in paradoxical secondary tumors induced by BRAF inhibitors, leading to the identification of several subpopulations more at risk of developing this type of tumors.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paris-Saclay. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.