Evaluation des effets anticarcinogéniques de la flavagline synthétique FL3 sur les cellules souches cancéreuses : caractérisation des mécanismes moléculaires mis en jeu

Evaluation of the anticarcinogenic effects of the synthetic flavagline FL3 on cancer stem cells : characterization of the molecular mechanisms involved

• Auteur / Autrice : Fathi Emhemmed
• Direction : Christian D. Muller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 18/09/2015
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'innovation thérapeutique (Strasbourg ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marie Reimund
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marie Reimund, Jean-Yves Jouzeau, Céline Gigant-Huselstein

Mots clés

Mots clés contrôlés

Apoptose

Dérivés

Benzofurane

Pharmacodynamie

Mécanisme d'action

Anticancéreux

Récepteurs -- Effets des médicaments

Cellules cancéreuses

Différenciation (biologie)

Cellules souches

Mots clés libres

Cellules souches cancéreuse

Apoptose

Différenciation

Flavaglines

Cancer stem cells

Apoptosis

Differentiation

Flavaglines

Résumé

Il est connu aujourd'hui qu'une petite sous-population de cellules au sein des tumeurs possède une puissante capacité d'auto-renouvellement et est impliquée dans la progression tumorale, l'agressivité et la résistance à la fois à la chimiothérapie et la radiothérapie. Ces cellules, nommées cellules souches cancéreuses(CSC), sont connues pour exprimer les facteurs de souchitude Oct4 et Nanog, quand elles sont pluripotentes. Le but de ma thèse était d'analyser les effets de petites molécules pharmacologiques en mesure de cibler chez les SCCces régulateurs d'auto-renouvellement, afin d'apporter de nouvelles thérapies efficaces contre le cancer. Plus précisément, ma thèse avait pour but d'étudier l'activité anticancéreuse sélective d'une flavagline synthétique, à savoir FL3, sur un modèle de SCC peu différencié et très malin (tératocarcinome) qui exprime les facteurs de souchitude. Nous avons également utilisé un modèle de cellules souches normales restreintes (NSC) (de type fibroblastique), pour évaluer l'effet sélectif de ce médicament. Nous avons constaté que, contrairement aux NSCs, FL3 était capable de déclencher un processus pro-apoptotique mitochondriale dans les CSCs, via l'activation dep38 MAPK et de la cas pase 3, suivie par une régulation négative de Oct4 et Nanog. Nous avons ensuite étudié le mécanisme moléculaire impliqué dans la protection des NSCs contre les effets cytotoxiques de la drogue. Nous avons constaté que FL3 active sélectivement les protéines pro-survie Akt et Bad dans les NSCs. En effet, l'inhibition de la sur-expression de ces protéines a déclenché un processus pro-apoptotique lié à la caspase-3 dans les NSCs traitées par FL3. Dans une deuxième étape, nous avons montré que FL3 à faible concentration, était capable d'induire la différenciation des CSCs par la régulation négative de l'expression d'Oct4 et de Nanog, tant au niveau de la traduction que de la transcription. Cet effet a coïncidé avec une régulation à la hausse de l'expression de plusieurs marqueurs neuronaux. Pris dans leur ensemble, les résultats présentés dans ma thèse démontrent clairement que la flavagline synthétique FL3 est un composé anticancéreux puissant, agissant comme un agent sélectif pro-apoptotique et pro-différenciation sur les cellules souches cancéreuses, sans effets sur les cellules souche normales.

It is believed that small subpopulation of cells within the tumor, with powerful self-renewal capacity, are involved in tumor progression, aggressiveness and resistance to both chemo- and radio-therapy. These cells, named cancer stem cells (CSCs), are known to express the stemness factors Oct4 and Nanog, when they are highly pluripotent. The aim of my thesis was therefore to analyze the effects of small pharmacological molecules which are able to target in CSCs these self-renewal regulators, in order to bring new effective therapies for cancer. More specifically, this thesis was aimed to study the selective anticancer activity of a synthetic flavagline, namely FL3,on a poorly differentiated and highly malignant CSC model (i.e. the teratocarcinomal stem-like cell) that expresses the stemness factors. Here in we also used a model of very restricted normal stem cell (NSC) (i.e. the fibroblasticstem-like cell), to evaluate the selective effect of this drug. We found that, unlike in NSCS, FL3 was able to trigger a mitochondrial pro-apoptotic process in CSCS, via the activation of p38 MAPK and caspase3, followed by a downregulation of Oct4 and Nanog. We newt investigated the molecular mechanism involved in the protection ofNSCS against the cytotoxic effects of the drug. We found that FL3 selectively activated the prosurvival proteins Akt and Bad in NSCS. Indeed, forced inhibition of the expression of these proteins triggered a caspase-3 proapoptotic process in FL3-treated NSCS. In a next step, we showed that the drug, at low concentration, was able to induce the differentiation of CSCS, by downregulating the expression of Oct4 and Nanog at both transcriptionand translation levels. This effect coincided with an upregulation of the expression of several neural markers. Taken as a whole, the results reported in my thesis clearly demonstrate that the synthetic flavagline FL3 is a powerful anticancer compound, since it acts as a selective proapoptotic and pro-differentiating agent on cancer stem-like cells, without having any effect on normal stem-like cells.