Identification d’un inhibiteur sélectif PP1 aux propriétés anti-tumorales

Identification of a new PP1 selective inhibitor with anti-tumour activity

• Auteur / Autrice : Aurélie Juhem
• Direction : Andreï Popov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble, Isère, France ; 1971-2015)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences de Grenoble (Isère, France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Marc Block
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dimitrios Skoufias
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Amélie Cappelaere-Lansiaux, Catherine Lindon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hétérogreffes

Plasticité phénotypique

Microtubules

Cycle cellulaire

Cancer -- Thérapeutique

Mots clés libres

Microtubules

Cycle cellulaire

Criblage phénotypique

Cancer

Xénogreffes

Résumé

La chimiothérapie reste une des thérapies les plus utilisées pour lutter contre le cancer. Bien qu'il existe de nombreuses molécules anti-cancéreuses, il demeure un besoin constant de nouvelles drogues thérapeutiques plus efficaces et moins toxiques. Parmi l'ensemble des médicaments disponibles pour traiter les patients, « les poisons microtubulaires », qui agissent sur la tubuline et/ou les microtubules (MTs), sont largement utilisés puisqu'ils ciblent préférentiellement les cellules qui se divisent, en provoquant un arrêt en mitose et la mort cellulaire. Cependant, l'usage de ces drogues anti-tubuline est limité par la neurotoxicité périphérique qu'elles induisent et les phénomènes de chimiorésistance que les patients développent. Dans ce contexte, il devient évident de rechercher des molécules anti-mitotiques agissant sur de nouvelles cibles moléculaires. Par le biais d'un criblage phénotypique, nous avons identifié un dérivé d'isoquinoline, la molécule D5, qui perturbe la division cellulaire sans cibler directement la tubuline ou les MTs. La caractérisation de son activité in vitro sur les cellules HeLa, a montré, une perturbation de la cytocinèse par l'induction de protrusions au niveau des cellules mitotiques, entraînant la mort cellulaire. D5 déstabilise le réseau microtubulaire, un autre phénomène qui induit aussi un arrêt mitotique et la mort cellulaire. Des tests biochimiques et l'utilisation de siRNA, nous ont permis d'identifier la PP1 comme cible de D5. En parallèle, l'effet anti-prolifératif de D5 a été évalué sur un panel d'une dizaine de lignées cancéreuses humaines, et D5 a présenté une efficacité particulière pour les lignées de cellules cancéreuses suivantes : HTB-177, HeLa, 786-0, RT-112, U87, MCF7 et A549. Les études préliminaires de toxicité sur des souris nude ont montré que la drogue est tolérée in vivo, et ont permis de démarrer des tests pilotes sur des modèles de xénogreffes avec la lignée de carcinomes pulmonaires humains HTB 177. Ces premiers essais démontrent que la molécule est efficace per os chez la souris, provoquant une diminution de la taille des tumeurs par un phénomène de nécrose. L'ensemble de ces résultats met en évidence le potentiel de D5 en tant que candidat médicament et fournit la base pour son entrée dans des essais pré-cliniques et cliniques.

Chemotherapy and/or radiotherapy remain the cornerstones of the anti-cancer therapy. Although dozens of cancer drugs have been approved for clinical use, there is a continuous need for more selective, more efficient and less toxic therapeutics. Drugs perturbing the microtubule cytoskeleton via binding to tubulin dimers or polymers are widely used in cancer treatment because they arrest in mitosis and kill fast-dividing tumor cells. However, these anti-tubulin drugs have their limitations, especially in terms of chemoresistance and peripheral neurotoxicity, strongly supporting the search for anti-mitotic drugs with new molecular targets. Using phenotypical screening, we identified an isoquinoline derivative, D5, which perturbs cell division without targeting microtubules or tubulin. We characterized the activity of the drug in vitro to show that in tumor cells,D5 prevents normal cytokinesis by inducing ectopic furrows, followed by cell death. The drug also indirectly destabilizes the microtubule cytoskeleton, another phenomenon leading to cell arrest and death in mitosis. Using biochemical assays and RNAi techniques, we identified the protein target of D5. Using a panel of ten diverse human cancer cell lines, we found that HTB-177, HeLa, 786-0, RT-112, U87, MCF7 and A549 cells were the most sensitive to D5. Pilot toxicity studies on nude mice showed that D5 was well tolerated in vivo. Pilot in vivo studies in nude mice xenografted with HTB- l 77 cells showed that D5 therapy induced necrosis in all tumors. These results with other on-going experiments on D5 will provide the basis for its entering regulatory pre-clinical and clinical trials central to anti-cancer drug development.