Chimiorésistance du cancer du pancréas : rôle de la transition épithéliomésenchymateuse et les voies de signalisation impliquées

The role of epithelial to mesenchymal transition in chemoresistance of pancreatic cancer

• Auteur / Autrice : Mehdi El Amrani
• Direction : Isabelle Van Seuningen, Guillemette Huet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 11/12/2019
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Jean-Pierre AUBERT Neurosciences et Cancer (Lille) - Centre de Recherche Jean-Pierre AUBERT Neurosciences et Cancer (Lille)
• Jury : Président / Présidente : Stéphanie Truant
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Turrini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Kayvan Mohkam, Pierre Cordelier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transition épithélio-mésenchymateuse

Résistance aux médicaments antinéoplasiques

traitement médicamenteux

Tumeurs du pancréas

Transition épithélio-mésenchymateuse

Résistance aux médicaments

Chimiothérapie anticancéreuse

Pancréas

Mots clés libres

Cancer du pancréas

Chimiorésistance

Transition épithélio-mésenchymateuse

TEM

Pancreatic cancer

Chemoresistance

Epithelial-to-mesenchymal-transition

EMT

Résumé

Le cancer du pancréas constitue une véritable problématique de santé publique. Il est souvent diagnostiqué à des stades localement avancés ou métastatiques, limitant ainsi les possibilités d’une résection chirurgicale qui constitue le seul traitement éventuellement curatif. Malgré les progrès médico-chirurgicaux réalisés dans la prise en charge du cancer du pancréas, le pronostic reste sombre ne dépassant pas les 5% à 5 ans. De plus, les données récentes suggèrent une augmentation significative de l’incidence du cancer du pancréas qui va se poursuivre avec une hausse estimée à 29% en 2040 des les pays européens.Plusieurs molécules de chimiothérapie sont utilisées dans le traitement du cancer du pancréas. La gemcitabine fait partie de cet arsenal thérapeutique mais son efficacité reste modérée avec la survenue précoce d’une chimiorésistance. Il a été récemment suggéré que la chimiorésistance des cellules cancéreuses pancréatiques pourrait être en relation avec leurs caractéristiques phénotypiques. La transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) est caractérisée par la survenue de modifications morphologiques et phénotypiques permettant aux cellules cancéreuses d’acquérir des propriétés de cellules mésenchymateuses. Des travaux récents suggèrent l’implication de la TEM dans le phénomène de chimiorésistance du cancer du pancréas. Ainsi, l’étude du rôle de la TEM dans l’échappement à la chimiothérapie dans le cancer du pancréas est d’intérêt majeur. L’objectif de cette thèse est d’étudier l’émergence d’un phénotype de TEM au sein de populations cellulaires pancréatiques chimiorésistantes et d’étudier les principales voies de signalisation impliquées. La première partie de notre travail a consisté en la sélection de sous-populations chimiorésistantes dérivées des lignées cancéreuses pancréatiques BxPC-3 (Gem-BxPC-3), Capan-2 (Gem-Capan-2), Panc-1 (Gem-Capan-2) et MiaPaca-2 (Gem-MiaPaca-2), sous pression de la chimiothérapie par gemcitabine. Les clones chimiorésistants Gem-Panc-1 et Gem-MiaPaca-2 ont acquis sous chimiothérapie des caractéristiques phénotypiques et morphologiques compatibles avec un phénomène de TEM. De plus, les capacités d’invasion des Gem-Panc-1 et Gem-MiaPaca-2 étaient significativement supérieures que celles des cellules parentales. A l’inverse, les Gem-BxPC-3 et Gem-Capan-2 gardait le même phénotype épithélial mis à part une diminution de l’expression de l’occludine. La suite de notre travail a consisté en l’étude des principales voies de signalisations associées à la chimiorésistance des cellules cancéreuses pancréatiques et leur implication dans la TEM. L’activation des voies de signalisation MEK/ERK et mTOR/AKT a été observée dans les lignées Gem-Panc-1 et Gem-MiaPaca-2. Inhibition pharmacologique de la voie MEK/ERK dans les lignées Gem-Pan-1 et Gem-MiaPaca-2 par le U0126 induisait non seulement une diminution de la chimiorésistance, mais également une réversion du phénomène de TEM avec une réexpression des marqueurs épithéliaux et une diminution de l’expression de ZEB-1. Afin d’étudier le rôle du répresseurs transcriptionnel ZEB-1 dans les cellules Gem-Panc-1 et Gem-MiaPaca-2Panc-1, nous avons utilisé des siRNA anti-ZEB-1 et étudié l’effet de ces siRNA sur la chimiorésistance et la TEM. Le siZEB-1 induisait une augmentation de la chimiosensibilité et une perte du phénotype TEM dans les cellules Gem-Panc-1 et Gem-MiaPaca-2 suggérant que la chimiorésistance est corrélée à l’émergence d’un phénotype de TEM médié par ZEB-1.Nos résultats sur une cohorte de patients opérés de cancer du pancréas a montre une corrélation entre l’expression de ZEB-1 et la chimiothérapie néoadjuvante. En conclusion, Nos résultats suggèrent une corrélation entre la chimiorésistance des lignées cancéreuses pancréatiques et l’émergence d’un phénotype de TEM dont le principal acteur est ZEB-1.

Pancreatic cancer is a major public health problem. The great majority of patients suffer from a locally advanced or metastatic stages. These patients are not candidates for surgery which considered the only potential curative treatment for pancreatic cancer. Despite recent progress, the 5‐year survival rate for patients with pancreatic cancer does not exceed 5% for all stages. In addition, recent data suggest a significant increase in the incidence of pancreatic cancer (+ 29% in 2040 in Europe). Gemcitabine is a one the main chemotherapeutic drug used for pancreatic cancer. However, this chemotherapy is often ineffective due to early chemoresistance of pancreatic cancer cells. It has been suggested that the chemoresistance of pancreatic cancer could be attributable to a specific subgroup of cells within the tumor having an epithelial‐to‐mesenchymal transition (EMT) phenotype. EMT is a characterized by the occurrence of morphological and phenotypic changes allowing tumor cells to acquire mesenchymal cell properties. Also, recent Data suggest the involvement of EMT in chemoresistance of pancreatic cancer. Thus, understanding the role of EMT in the escape of chemotherapy in pancreatic cancer is required. The aim of this study is to analyze the role of EMT in chemoresistance of pancreatic cancer cells and to identify signaling pathways involved in this phenomena. Chemoresistant cells of BxPC-3 (Gem-BxPC-3), Capan-2 (Gem-Capan-2), Panc-1 (Gem-Panc-1) and MiaPaca-2 (Gem-MiaPaca-2) were established using chronic exposure to gemcitabine. We show that gemcitabine‐resistance induces differential EMT changes in Gem‐Panc‐1 and Gem‐ MiaPaca‐2. However, gemcitabine‐resistant BxPC‐3 and Capan‐2 cells did not show such typical EMT molecular changes although the expression of occludin could be found decreased. The next step was to study of signaling pathways involved in chemoresistance and EMT in pancreatic cancer cells. We found that gemcitabine resistance is associated with activation of mTOR/AKT and MEK/ERK signaling pathways. In addition, MEK1/2 inhibitor (U0126) significantly decreased the chemoresistant potential of Gem‐Panc‐1 and Gem‐MiaPaca‐2 cells and tended to reverse the mesenchymal phenotype toward an epithelial phenotype. Moreover, U0126 decreased the expression of ZEB‐1 in both Gem‐Panc‐1 and Gem‐MiaPaca‐2 cells. To study the functional role of ZEB‐1 in gemcitabine resistance, the expression of ZEB‐1 was inhibited by RNA interference. Inhibition of ZEB‐1 expression alleviated the mesenchymal phenotype and re‐sensitized Gem‐Panc‐1 and Gem‐MiaPaca‐2 cells to gemcitabine. Our pathological study from patients with pancreatic cancer showed that high expression of ZEB-1 was correlated with neoadjuvant chemotherapy. These findings support the involvement of EMT in the resistance to gemcitabine of pancreatic cancer cells.