Rôle antitumoral de l'orexine A et des ligands biaisés dans les cancers digestifs : Impact sur le trafic intracellulaire d'OX1R

Antitumoral effect of orexin A and biased ligands in digestive cancers : Impact on intracellular trafficking of OX1R

• Auteur / Autrice : Stéphanie Dayot
• Direction : Alain Couvineau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 16/11/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche sur l'inflammation (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Lévy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Couvineau, Philippe Lévy, Laura Fouassier, Xavier Iturrioz, Anne Jarry
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laura Fouassier, Xavier Iturrioz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs couplés aux protéines G

Tumeurs du côlon

thérapie

Tumeurs du pancréas

métabolisme

Récepteurs des orexines

Orexines

Mots clés libres

OX1R

Almorexant

Résumé

Les orexines sont des neuropeptides hypothalamiques qui possèdent deux isoformes, A et B (OxA et OxB, respectivement). Elles vont interagir avec deux sous-types de récepteurs couplés aux protéines G (RCPG),OX1R et OX2R. Une fois activés, ces deux récepteurs induisent la mobilisation du Ca2+ intracellulaire via la protéine Gq. Au sein de l’équipe où j’ai effectué ma thèse, il a été clairement montré que le système orexines/OX1Ravait des propriétés anti-tumorales dans certains cancers dont le cancer du côlon. Il a été montré que l’OxA mais aussi l’OxB induisait une apoptose mitochondriale via OX1R. Ces résultats signifient que le système orexines/OX1R représente une cible potentielle dans le traitement du cancer du côlon.Mon premier objectif de thèse a été d’étudier le rôle des orexines et en particulier de l’OxA sur l’adénocarcinome canalaire du pancréas (PDAC) chez l’Homme. Ces travaux m’ont permis de montrer qu’OX1R était exprimé dans 96% des PDAC testés. De plus, j’ai montré qu’OX1R était exprimé précocement dans les lésions pré-cancéreuses (PanIN). J’ai démontré que la lignée cellulaire humaine dérivée d’un PDAC, la lignée AsPC1-exprimait OX1R et que l’OxA était capable d’induire une apoptose mitochondriale comparable à celle observée dans les cancers du côlon. Enfin contre toute attente, j’ai montré que l’almorexant, un antagoniste de type DORA (Dual Orexin Receptor Antagonist) avait des propriétés antitumorales identique à l’OxA, l’agoniste naturel d’OX1R. Les résultats inattendus de l’almorexant vis-à-vis de ses propriétés anti-tumorales m’ont interpellée et ont ainsi déterminé l’axe de mon deuxième objectif. J’ai donc voulu savoir si cet effet était uniquement lié au PDAC ou s’il était plus largement dans d’autres cancers. Pour cela j’ai étudié l’effet de l’almorexant dans des lignées cellulaires dérivées d’adénocarcinomes coliques humains, les lignées HT-29 et LoVo. De plus, en collaboration avec le groupe de B. Robert nous avons développé, par une stratégie de « phage display », un anticorps agonis te dont j’ai montré qu’il mimait les effets de l’OxA sur les mêmes lignées cellulaires. Mon troisième objectif a été ’étudier les phénomènes d’internalisation d’OX1R sous l’action d’OxA et son devenir intracellulaire par des approches de microscopie confocale et d’analyse d’images. En effet, à ce jour peu, pour ne pas dire rien n’est connu. Plusieurs marqueurs de vésicules associées à l’internalisation des protéines ont été utilisés. Bien entendu, à la vue des effets inattendus, de l’almorexant, il me paraissait important d’étudier son impact sur ces phénomènes de régulation.Pour conclure, le récepteur OX1 est une cible potentielle pour le traitement thérapeutique des adénocarcinomes humains du côlon et du pancréas. Deplus, la mise en évidence que l’almorexant et l’anticorps C2 miment les effets proapoptotiques et antitumoraux de l’OxA, représente une très bonne alternative au peptide naturel dont les inconvénients en terme de stabilité et d’administration peuvent représenter un frein dans son utilisation thérapeutique éventuelle. De plus, l’expression membranaire du récepteur OX1 au sein de la cellule et son devenir sont différentes en fonction du ligand. Ces données ont donc un intérêt d’un point de vue thérapeutique car l’almorexant comme l’anticorps C2 permettent au récepteur OX1 de rester exprimé à la surface cellulaire et ainsi d’être disponible pour son activité proapoptotique.

Orexins are hypothalamic neuropeptides, which have two isoforms, A and B (OxA and OxB, respectively). They interact with two G protein-coupled receptor (GPCR) subtypes, OX1R and OX2R. Once activated, these two receptors induce the mobilization of intracellular Ca2+ via the Gq protein. In the team, where I began my PhD, it was clearly show that the orexins/OX1R system had anti-tumor properties in some cancers including colon cancer (Voisin et al., 2011). It has been showed that OxA but also OxB induce mitochondrial apoptosis via OX1R. These results mean that the orexins/OX1R system represents a potential target in the treatment of colon cancer.My first objective was to study the role of orexins and in particular OxA on pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) in human. This work showed that OX1R was expressed in 96% of PDACs tested. In addition, I have shown that OX1R is expressed early in pre-cancerous lesions (PanIN). I have demonstrated that the PDAC-derived human cell line, the AsPC-1 line, expressed OX1R, and that OxA was able to induce mitochondrial apoptosis comparable to that observed in colon cancers (Voisin et al. 2011). Finally, suprisingly, my results show that almorexant, a DORA antagonist, has antitumor properties identical to OxA, the natural agonist of OX1R. The unexpected results of the almorexant with regard to its anti-tumor properties challenged me and thus determined the axis of my second objective. So I wanted to know if this effect was only related to the PDAC or if it was more widely effective in other cancers in particular colon cancer. For this, I studied the effect of almorexant in cell lines derived from human colon adenocarcinoma, lines HT-29 and LoVo. In addition, in collaboration with B. Robert's group (CRCM, INSERM U1194, Montpellier)we have developed, by a "phage display" strategy, an agonist antibody that mimicked the effects of OxA on the same cancer cells. My third objective was to study the phenomena of OX1R internalization under the action of OxA and its intracellular traffick by confocal microscopy and images analysis approaches. Indeed, so far, little or nothing is known. Several vesicle markers associated with the internalization of proteins have been used. Of course, in view of the almorexant unexpected effects, it seemed important for me to study its impact on the regulation.To conclude, the OX1 receptor is a potential target for the therapeutic treatment of human adenocarcinoma of the colon and pancreas. In addition, the demonstration that almorexant and the C2 antibody mimic the proapoptotic and antitumor effects of OxA, represents a very good alternative to the natural peptide whose disadvantages in terms of stability and administration may represent a brake in its possible therapeutic use. In addition, the membrane expression of the OX1 receptor within the cell and its fate is different depending on the ligand. These data are therefore of interest for a therapeutic point of view because the almorexant as the antibody C2 allow the OX1 receptor to stay expressed on the cell surface and thus to be available for its proapoptotic activity.