Inhibition de HSP70 : une nouvelle piste thérapeutique contre le cancer

HSP70 inhibition : a new therapeutic target against cancer

• Auteur / Autrice : Jessica Gobbo
• Direction : Carmen Garrido
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance le 19/11/2013
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche Translationnelle en Médecine moléculaire (CTM) (Dijon) - Centre de Recherche INSERM - Lipides, Nutrition, Cancers (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : François Girodon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maria Castedo, Pierre Colas
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Patrick Mehlen, Daniel Olive

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer -- Thérapeutique

Inhibiteurs

Protéines de choc thermique

Mots clés libres

HSP70

Exosome

Cancer

Inhibition

Thérapie

Résumé

Les HSP ou protéines de stress ont été découvertes chez la drosophile par Ritossa en 1962. Hautement conservées entre les espèces, elles sont essentielles à l’homéostasie cellulaire et plus encore à la survie lors de stress d’origine diverse (chimique, physique, métabolique etc…). Actuellement, chez les mammifères, il existe cinq principales familles d'HSPs en fonction de leur poids moléculaires : HSP110, HSP90, HSP70 et HSP60 et les petites HSPs à laquelle appartient HSP27 (Kampinga et al., 2009). Parmi les HSPs, HSP70 est la plus fortement induite que ce soit par des agressions telles que le stress oxydatif, les agents anticancéreux ou les radiations ionisantes. HSP70 est, contrairement aux cellules « normales », fortement exprimée dans les cellules cancéreuses et confère à ces cellules une résistance aux drogues anticancéreuses (Goloudina, Demidov & Garrido, 2012) favorisant ainsi le développement tumoral. Les propriétés cyto-protectrices de HSP70 ont été jusqu’à présent attribuées par ces fonctions intracellulaires, principalement en inhibant le processus apoptotique à différentes étapes clés de la signalisation cellulaire (Ravagnan et al., 2001). Cependant une forme membranaire de HSP70 a été détectée à la surface des exosomes dérivant des cellules tumorales (Kuppner et al., 2001). HSP70 membranaire participerait au processus de tumorigenèse en inhibant l’activation des cellules myéloïdes suppressives (MDSCs) et en conséquence, la réponse immune anti-tumorale (Pfister et al., 2007; Schmitt, Gehrmann, Brunet, Multhoff, & Garrido, 2007). Par cette double facette, HSP70 représente donc une cible thérapeutique de choix pour la thérapie anticancéreuse. Compte tenu du rôle clé de HSP70, à la fois par ses fonctions intracellulaires et extracellulaires dans le développement tumoral, l’un des projets phare de notre groupe a été de développer des inhibiteurs spécifiques de HSP70, notamment des aptamères peptidiques et des peptides. Dans un premier travail, nous avons démontré in vitro que deux aptamères A8 et A17 (et son dérivé P17), interagissent avec HSP70 sur des domaines différents et sensibilisent les cellules cancéreuses à la mort induite par des agents chimiothérapeutiques. Des études in vivo réalisées chez la souris et le rat confirment ces résultats et mettent en évidence une réduction significative de la croissance tumorale par ces aptamères peptidiques. Dans un deuxième travail, nous avons généré un dérivé de l’aptamère A8, le peptide P8.1. Nous avons démontré que ce peptide est capable de neutraliser la forme membranaire de HSP70, présente à la surface des exosomes, bloquant ainsi l’activation des MDSCs et restaurant la réponse immunitaire anti-tumorale. A plus long terme, ce travail vise à mettre au point et à valider en clinique une thérapie anticancéreuse plus efficace, en associant aux traitements anticancéreux actuels, les inhibiteurs de HSP70.

Heat shock proteins (HSPs) were first discovered in Drosophila by Ritossa in 1962. As stress proteins, HSPs are induced in response to a wide variety of physiological and environmental insults. HSPs have a cyto-protective function and act as molecular chaperones by assisting the folding of nascent or misfolded proteins and by preventing their aggregation. Mammalian HSPs have been classified into 5 families according to their molecular weight: HSP110, HSP90, HSP70, HSP60 and the family of small HSPs such as HSP27 (Kampinga et al., 2009). The most well-known inducible stress chaperone HSP70 is hardly detectable at basal level in normal “non-stressed” cells, but in cancer cells HSP70 is constitutively highly expressed. In that respect, this HSP play a key role in oncogenesis and in resistance to chemotherapeutic drugs (Goloudina et al., 2012).Until now, the cytoprotective properties of HSP70 were attributed to its intracellular functions mainly via its ability to block the apoptotic process at key points of the signal (Ravagnan et al., 2001). More recently, a membrane bound form of HSP70 was detected but also at the surface of exosomes derived from tumor cells but not non-cancerous cells (Kuppner et al., 2001). Moreover, growing evidence support the critical role of this membrane-bound HSP70 in the process of tumorigenesis (Pfister et al., 2007; Schmitt et al., 2007) via the activation of myeloid suppressor cells (MDSCs), which inhibit the anti-tumor immune response (Chalmin et al., 2010). Thereby, HSP70 by this dual action represents an attractive target for new anti-cancer therapy.In that aim, we developed specific inhibitors of HSP70, including peptide aptamers and peptides. In this work, we demonstrated that two aptamers A8, A17 (and the peptide P17), interact with different domains of HSP70 and, significantly sensitized cancer cells to apoptosis induced by chemotherapeutic drugs. Accordingly, in vivo studies in mice and rats showed a significant reduction of tumor growth by these inhibitors. Finally, we generate an A8 derived peptide called P8.1 that specifically neutralized the extracellular region of HSP70 at the surface of exosomes. Our results demonstrated that this peptide P8.1 inhibits MDSC activation and restored the antitumor immune response in vitro and in vivo, respectively.Overall, our work will help to develop and validate more effective cancer therapy based on the association of conventional chemotherapy with HSP70 inhibitors.