Conséquences traductionnelles de la perte de 4E-BP1 dans l'adénocarcinome pancréatique

par David Müller

Thèse de doctorat en Cancérologie

Sous la direction de Stéphane Pyronnet et de Yvan Martineau.

Soutenue le 30-09-2016

à Toulouse 3 , dans le cadre de École Doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse) .

mots clés

• 4E-BP1
• Traduction
• Traductome
• Cancer du pancréas
• Adénocarcinome
• Pancréas -- Cancer

Résumé

L'adénocarcinome pancréatique est la 4ème cause de décès liés aux cancers dans les pays occidentaux et constitue un véritable défi, tant l'absence de traitement curatif assombrit son pronostic. Les récurrents échecs des thérapies ciblées soulignent la particularité de sa physiopathologie vis-à-vis des autres cancers et la nécessité d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. La mutation activatrice de l'oncogène KRAS, considérée comme l'événement initiateur de la carcinogenèse pancréatique, est retrouvée dans plus de 90% des cas. L'activation consécutive des voies de signalisation MAPK et PI3K amorce la transformation tumorale et constitue un trait caractéristique du cancer pancréatique. Si la synthèse protéique est altérée dans de nombreux cancers, elle semble jouer un rôle encore plus important dans le cancer du pancréas, puisqu'elle se situe au carrefour de voies fortement activées. Les altérations des facteurs régulant l'initiation sont majoritaires, et ont pour but de détourner la machinerie traductionnelle, à l'avantage de la cellule cancéreuse. Si la cellule cancéreuse présente un niveau de synthèse protéique globalement élevé, l'augmentation sélective de la traduction de certains ARNm semble définir des comportements propres aux différents types de cancers. L'adénocarcinome pancréatique est caractérisé par une perte d'expression du répresseur traductionnel 4E-BP1 dès les stades précoces de la transformation, qui n'est observée dans aucun autre cancer. L'objectif de ces travaux était de mettre en évidence les processus cellulaires affectés par la perte de 4E-BP1, ainsi que leurs conséquences sur le développement du cancer pancréatique. Mes résultats démontrent que si l'absence de 4E-BP1 est favorable à la régénération tissulaire dans le contexte de la pancréatite, elle confère un avantage prolifératif aux cellules cancéreuses pancréatiques exprimant KRAS muté, en favorisant leur réplication. Cette faculté est acquise au travers d'une dérégulation de la synthèse d'effecteurs décisifs pour l'entrée en phase S et l'initiation de la réplication. Ceci suggère que la perte de 4E-BP1 pourrait constituer un mécanisme de résistance à la chimiothérapie en favorisant la réplication des cellules cancéreuses. En effet l'amorçage de nouveaux foyers de réplication pourrait permettre d'échapper à l'incorporation d'analogues toxiques de nucléosides tels que la gemcitabine. L'utilisation d'inhibiteurs de la traduction pourrait ainsi constituer une nouvelle approche thérapeutique, en bloquant la réplication et en potentialisant l'effet de la chimiothérapie.

Titre traduit

Translational consequences of 4E-BP1 loss in pancreatic cancer

Résumé

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is the 4th cause of cancer-related deaths in western countries with a 5-years overall survival of 5% that has not improved for years. The lack of bona fide curative therapeutics brings major challenges for the development of tailored therapies. Recent clinical failures remind the particular pathophysiology of PDAC compared to other cancers and the need for new strategies to be uncovered. Mutated KRAS is considered to be the initial event in the onset of pancreatic carcinogenesis, and is found in more than 90% of cases. Consequent activation of MAPK and PI3K signaling pathways primes transformation and is particularly significant in PDAC. While protein synthesis is altered in several cancers, it seems to be highly contributive to pancreatic carcinogenesis, as it stands at the junction of hyperactivated pathways. Alterations in initiation factors are the most common, and lead to a "hijack" of the translation machinery to the advantage of the cancer cell. While global translation rates are generally higher in cancer cells, specialized cancer behaviors seem to rely on the specific translation of subsets of mRNAs. PDAC is characterized by a loss of the translational repressor 4E-BP1 that happens early in the transformation process, and which seems specific of this malignancy. Our results demonstrate that while 4E-BP1 deficiency improves tissue regeneration in the context of pancreatitis, this confers proliferative advantage to pancreatic cancer cells expressing mutated KRAS through increased replication. This ability is acquired through enhanced synthesis of effectors involved in S phase entry and replication initiation. Those results suggest that 4E-BP1 loss may serve as a mechanism of resistance to chemotherapy, by promoting cancer cells replication. Priming of new replication foci could be an escape from incorporation of toxic nucleosides such as gemcitabine. The use of translation inhibitors might be a novel therapeutic approach through replication blocking and chemotherapy potentiation.