Intracrinologie et effet prolifératif paradoxal des androgènes : les cellules LNCaP comme modèle du carcinome prostatique

Intracrinology and paradoxal proliferative effect of androgens on cell proliferation : LNCaP cells as a model for prostatic carcinoma

• Auteur / Autrice : Lucie Aubourg
• Direction : Gérard Habrioux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacie. Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté de médecine et de pharmacie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Androgènes

Prostate -- Cancer

Résumé

A l'origine de 11% des décès par cancer, le cancer de la prostate est la 2° cause de mortalité par cancer chez l'homme en France. Son incidence augmente avec l'âge, et du fait de l'augmentation de l'espérance de vie, il pourrait devenir un grave problème de santé publique dans les années à venir. Il est depuis longtemps établi que la progression de ce cancer dépend des androgènes, ce qui a conduit à la mise en place de la thérapie anti-hormonale, la principale thérapie actuellement utilisée dans les stades non localisés. Cependant, cette thérapie se heurte à 2 obstacles majeurs : d'une part le principe d'intracrinologie, qui confère aux cellules prostatiques une certaine indépendance pour la production d'androgènes vis-à-vis des testicules (principale cible de la thérapie) ; et d'autre part l'acquisition d'une androgéno-indépendance, qui permet aux cellules prostatiques d'échapper à la thérapie. Des travaux antérieurs du Laboratoire ont montré que des cellules cancéreuses mammaires peuvent transformer les androgènes surrénaliens en oestrogènes actifs sur la prolifération cellulaire. Dans la continuité de ces travaux, notre premier objectif a été d'étudier les effets des androgènes surrénaliens, la DHEA et le S-DHEA, vis-à-vis de cellules cancéreuses prostatiques androgéno-dépendantes, la lignée LNCaP. Cette étude a été réalisée sous 2 angles complémentaires : d'une part le métabolisme de ces androgènes surrénaliens par les cellules, d'autre part leur effet en termes de prolifération. Nous avons montré que la DHEA et le S-DHEA sont transformés en androgènes actifs mais qu'il existe de puissantes voies de détoxification, et bien que la concentration physiologique du S-DHEA soit très élevée, son métabolisme est freiné, de telle sorte que la quantité d'androgènes formés n'est pas excessive par rapport à sa concentration physiologique. En termes de prolifération, ces précurseurs peuvent induire des effets semblables qualitativement à ceux de la DHT (androgène actif), mais ils sont inefficaces à concentration physiologique, suggérant que le métabolisme et la détoxification ont permis de limiter considérablement leurs effets. Ces données ont donc permis de relativiser, dans nos cellules, l'impact de l'Intracrinologie par rapport à ce qui avait été démontré dans les cellules cancéreuses mammaires. Le principal objectif de notre travail a ensuite consisté à examiner les mécanismes par lesquels les androgènes peuvent avoir un effet anti-prolifératif paradoxal sur la lignée LNCaP. Nous avons montré que le traitement par les androgènes dirige la régulation de protéines contrôlant la progression du cycle cellulaire, et ces régulations aboutissent à une accumulation des cellules dans la phase G1. Nous avons démontré que le proto-oncogène c-myc est un gène-cible de l'AR, et que la régulation positive ou négative de son expression est parfaitement corrélée à la régulation de la prolifération, positive ou négative, selon le contexte androgénique. C-myc occuperait donc une place cruciale comme médiateur binaire des effets biologiques des androgènes. Enfin, une étude moléculaire du promoteur de c-myc, par la technique de ChIP, nous a permis d'aborder des mécanismes originaux de la répression transcriptionnelle de c-myc par les androgènes, impliquant un remodelage chromatinien, et finalement de proposer un schéma de la répression transcriptionnelle de c-myc par l'AR en présence d'hormones agonistes.

Prostate cancer is the second leading cause of cancer-related death for men in France, responsible for 11% of the total cancer-death rate. Its incidence rises with age, and due to increased life expectancy, prostate cancer could become an important public health challenge in the future. Non-localised disease is mainly treated by anti-hormonal therapy, based on the well-known principle that prostate cells depend on androgens for proliferation. Active androgens are essentially synthesized by the testicles, but prostatic cells are also able to convert the adrenal precursors into active androgens (DHT), and this intracine pathway for the steroidogenesis may limit the efficiency of orchidectomy as treatment of prostatic carcinoma. Moreover, evolution of the tumor from an androgen-dependent to an androgen-independent state enables it to progressively escape anti-hormonal therapy. Previous work in the laboratory has shown that mammary cancer cells can convert adrenal precursors, particularly S-DHEA, into estrogens, which then modulate the proliferation rate of the cells. The first purpose of our work was thus to examine the effects of adrenal precursors, DHEA and S-DHEA, on an androgen-dependent prostatic human cancer cell line, LNCaP. Initially, we analysed the metabolism of these precursors by LNCaP cells. We have shown that, at physiological plasma concentrations, both DHEA and S-DHEA can be transformed into active androgens. However, the cells also possess powerful elimination activities, such as glucuronosyl-transferase. Although S-DHEA physiological concentration is very high, the quantity of active androgens formed is not as important as expected, because of systems which limit the bioconversion into active hormones. Secondly, we analysed the proliferation of LNCaP cells under treatment with these adrenal precursors. We established that both DHEA and S-DHEA can induce effects that are qualitatively similar to those mediated by the active androgen, DHT, but physiological concentrations do not induce significant effects, suggesting that metabolism or detoxification can indeed limit the biological properties of adrenal precursors. The main purpose of our work consisted in determining the mechanisms by which androgens can paradoxally inhibit the proliferation of the LNCaP cells. We have shown 1) that treatment by androgens regulates the expression of different proteins involved in the cell cycle control, thereby leading to an arrest of the cells in the G1 phase of the cell cycle, 2) that the proto-oncogene c-myc is a target-gene of the Androgen Receptor (AR), and 3) that positive or negative regulation of c-myc expression is strongly correlated to the positive or negative regulation of cell proliferation according to the androgenic context. C-myc could thus be considered as a dual mediator of the different proliferative effects of androgens. We next examined the molecular basis of the regulation of c-myc expression under androgen treatment using Chromatin Immunoprecipitation technology, and we demonstrated that androgens repress c-myc gene transcription through chromatin remodelling of the promoter. Finally, analysis of the AR recruitment to the c-myc promoter under different androgenic conditions allowed us to propose a hypothetical model of the transcriptional repression of the c-myc gene by AR in the presence of an agonist.