Rôle de l’autophagie dans l’ostéosarcome

Role of autophagy in osteosarcoma

• Auteur / Autrice : Olivier Camuzard
• Direction : Valérie Pierrefite-Carle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 06/12/2019
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Virolle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Virolle, Catherine Chaussain-Miller, Mojgan Djavaheri-Mergny, Georges Carle, Lucile Espert, Dominique Heymann
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Chaussain-Miller, Mojgan Djavaheri-Mergny

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-environnement tumoral

Ostéosarcome

Autophagie

Mots clés libres

Autophagie

Ostéosarcome

CSC

Microenvironnement

Autophagy

Osteosarcoma

CSC

Microenvironment

Résumé

L'ostéosarcome (OS) est une tumeur osseuse primitive qui touche les enfants et les adolescents. Malgré les traitements disponibles, la survie à 5 ans des patients métastatiques n’est que de 20%, ce qui rend urgent l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques. L'autophagie est un processus de dégradation intracellulaire qui élimine et recycle les protéines et les organites endommagés afin de favoriser la survie cellulaire. Dans un contexte tumoral, des travaux récents ont montré que l'autophagie peut jouer un rôle dans le maintien et la différenciation des cellules couches cancéreuses (CSC), mais également participer à la modification du microenvironnement tumoral. Dans l'OS, l'autophagie semble être dérégulée, mais peu d'études se sont intéressées à son rôle dans les CSC et dans le microenvironnement. Le but de ce travail est donc d’analyser d’une part le rôle de l’autophagie des les CSC d’OS et d’autre part le rôle de l’autophagie dans les interactions entre l’OS et le microenvironnement osseux.Dans un premier temps, nous avons isolé deux populations enrichies en CSCs à partir de deux lignées d’OS et nous avons montré que l’activité autophagique de ces cellules est modifiée comparé aux lignées parentales correspondantes. Nous avons également montré que les CSC d’OS bloquent le processus autophagique lors de la différenciation induite par l'attachement. Enfin, nous avons démontré que la drogue anti-psychotique thioridazine induit de l’autosis, une mort cellulaire dépendante de l’autophagie et encore peu connue. Ces résultats suggèrent que l’autophagie est un mécanisme important dans les CSC d’OS et cibler ce processus peut constituer une nouvelle voie thérapeutique dans ces cellules.Dans un deuxième temps, nous avons analysé le rôle de l'autophagie dans les interactions entre l’OS et le microenvironnement osseux.Pour cela, grâce à un modèle de souris généré au laboratoire, nous avons tout d’abord analysé le développement de cellules d’OS dans un microenvironnement compétent ou déficient en autophagie dans les ostéoblastes (OB). Nos résultats indiquent qu’un défaut d’autophagie dans les OB modifie la matrice osseuse néosynthétisée et augmente la croissance tumorale et le potentiel métastatique au niveau pulmonaire. Nous avons ensuite analysé l’effet d’un défaut d’autophagie dans des cellules d’OS in vitro. Les cellules tumorales mutantes présentent une diminution significative de leur prolifération, migration, et efficacité de formation de sphères. Par ailleurs, ce défaut d’autophagie dans les cellules d’OS semble stimuler la formation d’ostéoclastes dans des expériences de coculture.L’ensemble de ces résultats suggère que (i) l'autophagie dans le microenvironnement osseux a un rôle antitumoral en limitant le développement et la progression métastatique de l’OS (ii) l'autophagie dans les cellules d’OS joue un rôle protumoral en maintenant les propriétés caractéristiques des cellules cancéreuses in vitro.

Osteosarcoma (OS) is the most common primary bone tumour in children and adolescents. Despite the use of chemotherapy the 5-year survival of metastatic patients is around 20%, highlighting the need for novel therapeutic targets. Autophagy is an intracellular degradation process which eliminates and recycles damaged proteins and organelles to improve cell lifespan. In the context of cancer, recent studies have demonstrated that autophagy is involved in maintenance and differentiation of CSCs and could participate in tumoral microenvironment modification. In OS, autophagy appears to be deregulated however few studies have analyzed the role of autophagy in osteosarcoma CSCs and in OS microenvironment. The aim of our work is to analyze first the role of autophagy in OS CSC and then the role of autophagy in the interactions between OS cells and their microenvironment.We have first isolated OS CSC-enriched populations from two OS cell lines and we have shown that autophagy is modulated in these CSC-enriched populations in comparison to parental cell lines. In addition, we have shown that both CSC populations impair the autophagic process during attachment-induced differentiation. Moreover, we have demonstrated that the antipsychotic drug thioridazine induces an autophagic cell death termed autosis in both CSC models. Taken together, our results suggest that autophagy is a crucial mecanism in OS CSC and targeting autophagy in osteosarcoma CSCs could open new avenues for the treatment of this pathology.We have then analyzed the role of autophagy the interactions between OS cells and their microenvironment.For that, thank to a mouse model generated in the lab, we have first analyzed the OS development in an autophagy-competent or deficient microenvironment in the osteoblasts (OB). Our results indicate that autophagy deficiency in primary OB modifies the bone matrix resulting in an increased tumor growth and increases lung metastasis potential. We have then analyzed the effect of an autophagy-deficient OS in vitro. Autophagy deficiency in OS tumor cells decreases proliferation, migration and sphere-forming efficiency. In addition, our results suggest that autophagy-deficient tumor cells stimulate OC formation. Taken together, these results suggest that (i) autophagy in bone microenvironment limits OS growth by decrease tumoral proliferation and metastatic potential while (ii) autophagy in OS tumor cells exerts a protumoral role by maintaining cancer cells characteristic in vitro.