Effet du TGFβ produit par le microenvironnement sur les tumeurs du pancréas exocrine

Effect of TGF beta produced by the microenvironment in exocrine pancreatic tumor

• Auteur / Autrice : Victoire Cardot
• Direction : Laurent Bartholin, Stéphanie Sentis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 17/12/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Schaeffer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Bartholin, Stéphanie Sentis, Sophie Vasseur, Corinne Bousquet, Nicolas Jonckheere
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sophie Vasseur, Corinne Bousquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Atrophie musculaire progressive

Adénocarcinome

Pancréas -- Maladies

Cachexie

Mots clés libres

TGFβ

Adénocarcinome du pancréas

Micro-environnement

Atrophie musculaire

Cachexie

Souris génétiquement modifiées

TGFβ

Pancreatic ductal adenocarcinoma

Microenvironment

Muscle atrophy

Cachexia

Genetically engineered mice

Résumé

L’adénocarcinome du pancréas (ADKP) est une tumeur très agressive avec une médiane de survie de 9 mois, en raison de son diagnostic tardif et de sa résistance aux traitements. Il se caractérise par un stroma abondant, composant jusqu’à 90% de la masse tumorale. Dans ce stroma on trouve différents types de cellules (e.g. fibroblastes, cellules immunitaires) qui vont sécréter différents facteurs et notamment du TGFβ1 (Transforming Growth Factor beta) qui a un rôle à la fois pro et anti oncogéniques. Il agit sur les cellules tumorales, sur les différents types cellulaires du microenvironnement et même au-delà. Des quantités importantes de TGFβ1 sont retrouvées dans le sang des patients atteints d’ADKP et vont participer à l’invasion tumorale, l’établissement de métastases mais également, avec d’autres cytokines, à la mise en place de la cachexie. 80 % des patients atteints d’ADKP sont atteints de cachexie au moment du diagnostic ou le deviennent. Ce syndrome paranéoplasique se caractérise par une diminution des masses musculaires et adipeuses. Il affecte de façon considérable la qualité de vie des patients, augmente leur résistance aux traitements et constitue donc un enjeu clinique majeur. Mon projet de thèse vise donc à mieux comprendre le rôle du TGFβ1 (i) dans les interactions qui s’établissent entre le stroma et les cellules cancéreuses, (ii) dans les interactions entre la tumeur et le tissu musculaire. Pour répondre à cette question, nous avons généré deux nouveaux allèles nous permettant d’exprimer du TGFβ bioactif par les fibroblastes dans un nouveau modèle murin ([Fsp1-Flpo ; FSFTGFβCA]). Ce dernier nous permettra d’étudier le rôle du TGFβ1 dans le compartiment fibroblastique. Grâce à ce modèle murin Flpo/frt, nous avons pu créer un nouveau DRS (Double Recombinase System) permettant d’étudier l’effet du TGFβ1 produit par les fibroblastes dans le micro-environnement tumorale, au cours de l’ADKP. En effet, nous l’avons croisé avec un modèle Cre/lox développant des lésions épithéliales pancréatiques induites par l’oncogène Kras activé (KrasG12D) (Kirsten rat sarcoma) (Hingorani et al. 2003), associant les systèmes Cre/Lox et Flpo/Frt au sein du même animal. Nous avons validé ce nouveau DRS [Fsp1-Flpo ; FSFTGFβCA ; Pdx1-Cre ; LSLKrasG12D] et commencé à le caractériser. Nous n’avons pas mis en évidence de différences significatives au niveau des lésions pancréatiques avant 6 mois, mais nous avons détecté des métastases dans toutes les souris à des stades plus tardifs et une perte de poids progressive témoignant d’un état de cachexie. Afin de mieux comprendre les effets cachectiques observés dans ce DRS, nous l’avons comparé avec un autre modèle de cachexie induite par l’ADKP : le modèle murin KPC. Afin de déterminer les événements moléculaires précoces induits par la tumeur et menant à cette cachexie, et déterminer en quoi le TGFβ1 pourrait être impliqué, nous avons analysé le muscle de ces souris avant le début de leur perte de poids. Nous avons observé la mise en place progressive de plusieurs processus biologiques et notamment l’activation de la voie du TGFβ. Nous avons donc voulu voir l’impact d’une activation constitutive de la voie de signalisation du TGFβ dans le muscle. Pour cela nous avons construit un modèle murin exprimant de façon conditionnelle un récepteur au TGFβ (TβRI) constitutivement activé spécifiquement dans le muscle (modèle RCA). Nous avons pu observer la mise en place d’une atrophie musculaire induite par le TGFβ dans ces souris. Ce modèle RCA montre le lien entre TGFβ et atrophie musculaire et constitue un bon modèle d’étude de l’atrophie musculaire. Au cours de ma thèse j’ai donc développé un modèle permettant de mieux comprendre les interactions stroma-cellules tumorales, de déterminer les mécanismes cellulaires à la base de la tumorigénèse pancréatique, mais également d’identifier les mécanismes moléculaires précoces d’atteinte musculaire et ceux spécifiquement induits par le TGFβ

The pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a very aggressive tumor with a median survival lower than 6 months after diagnosis. This is due to the late diagnosis and the resistance to the treatment. The PDAC is characterized by an abundant desmoplastic stroma representing 90% of the total tumor volume. In this stroma we can find different types of cells. These cells secrete factors and among them the TGFβ (Transforming Growth Factor beta) which has both pro and anti-oncogenic functions. It has effects on tumor cell, different types of cells from the microenvironment and beyond the local microenvironment. Important amount of TGFβ are detected in blood from PDAC patients. This TGFβ will participate in tumor invasion, metastasis formation but also with other cytokines to the establishment of cachexia. 80% of patients have cachexia when they are diagnosed or develop it later. This paraneoplastic syndrome is characterized by a weight decrease of adipose and muscle tissue. It has an impact on patient quality of life (QoL). It is also responsible for treatment resistance and thus, it is a major clinical challenge. My PhD project aims at better understanding the TGFβ function in (i) local interactions between stromal and cancer cells, (ii) systemic interactions between the tumor and the muscle compartment. For that purpose, we generated two new alleles (Fsp1-Flpo and FSFTGFβCA). These two combined alleles lead to the expression of bioactive TGFβ through fibroblasts in a new mouse model ([Fsp1-Flpo; FSFTGFβCA]). This new mouse model will enable us to decipher the role of TGFβ1 in the fibroblast compartment. Using this new validated Flpo/frt-mouse model ([Fsp1-Flpo; FSFTGFβCA]), we were able to create a new DRS, to study the effects of TGFβ1 produced by the fibroblasts in the microenvironment during PDAC development. We combined this model with the Cre/lox model developing Kras-induced (KrasG12D) (Kirsten rat sarcoma) epithelial lesions in the pancreas (Hingorani et al. 2003). Thus, we associated Cre/lox and Flpo/frt systems in the same mouse. We validated this new DRS [Fsp1-Flpo; FSFTGFβCA; Pdx1-Cre; LSLKrasG12D] and started to characterize it. We didn’t observe statistical differences in term of pancreatic lesions before 6 months. However, we detected metastasis in all mice in later stages and noticed a progressive loss of weight in these mice after 8 months. Thus, [Fsp1-Flpo; FSFTGFβCA; Pdx1-Cre; LSLKrasG12D] mice seem to develop cachexia. In order to better understand the cachexic effects observed in DRS expressing TGFβ1 in a mutated Kras context, we compared it to another PDAC-induced cachexia model: the KPC mouse model. We aimed at understanding the early molecular events induced by the tumor and leading to cachexia. We also wanted to determine the TGFβ1 involvement in this process. For that purpose, we analyzed KPC mice muscle before they begin to lose weight. We observed the progressive establishment of different biological processes including TGFβ pathway activation. Thus, we wanted to see the impact of a constitutive TGFβ pathway activation in the muscle. To that end, we created a murine model conditionally (CreERT2) expressing a constitutively activated TGFβ specifically in the muscle (called RCA model). These mice developed severe TGFβ-induced muscle atrophy. This RCA mouse model establish the link between TGFβ and muscle atrophy and it is a good model to study muscle atrophy. During my PhD, I developed a model to better understand the stromal-tumoral cell interactions, the cell mechanisms at the origin of tumorigenesis, but also, to identify the early events leading to muscular atrophy and the part of TGFβ in this process