Du bioguidage à la métabolomique pour l'identification de métabolites fongiques actifs sur des modèles cellulaires du cancer du sein : étude de l'activité de l'ergostérol

From Bioguided fractionation to metabolomics for identification of actives fungal metabolites on breast cancer cell models : study of biological activity of ergosterol

• Auteur / Autrice : Lucie Ory
• Direction : Hassan Nazih, Catherine Roullier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire, biologie du développement
• Date : Soutenance le 28/10/2019
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Des Substances et Organismes de la Mer (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marie Bard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Marie Allard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Joël Boustie, Anne Tailleux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Champignons marins

Thérapeutique

Cancer du sein

Mots clés libres

Bioguidage

Biochimiometrie

Résumé

Les champignons marins produisent des métabolites d’une grande diversité chimique potentiellement valorisables en thérapeutique. Les travaux réalisés lors de cette thèse ont porté sur la mise en évidence de métabolites ayant une action antiproliférative sur des lignées cancéreuseS mammaires. Ainsi, différentes approches de fractionnement bioguidé, de profilage métabolomique (LC-UV-HRMS) et de biochimiométrie, réalisées sur une souche de Penicillium chrysogenum ont permis d’isoler et d’identifier une seule molécule responsable de l’activité observée : l’ergostérol, ainsi que d’autres molécules. Afin d’identifier précocement les métabolites bioactifs au sein d’un mélange complexe, il a été proposé et développé un « workflow » comprenant microfractionnement, acquisition des données chimiques et biologiques, et traitement bioinformatique. Dans ce cadre, un programme combinant 4 modèles statistiques (Spearman, ACP, PLS et PLSDA) a été développé sous R. Appliqué à la souche P. chrysogenum, ce workflow a permis de confirmer l’importance de l’ergostérol dans l’activité de l’extrait. L'étude de ce stéroïde sur nos modèles de cellules cancéreuses du sein a montré qu'il réduit le cholestérol en favorisant son efflux (via les transporteurs ABC), et en diminuant probablement sa captation. La réduction de l'expression de la flotilline-2, de l'EGFR et de la cavéoline-1 dans les radeaux lipidiques témoigne de son action sur les voies de signalisation actives dans les cellules cancéreuses. Par conséquent, l’ergostérol exerce une activité intéressante sur des cellules cancéreuses du sein : il diminue la prolifération cellulaire en ciblant le métabolisme du cholestérol.

Marine fungi produce metabolites of wide chemical diversity that can potentially be used for therapeutic purposes. The work carried out during this thesis focused on the detection of bioactive metabolites with antiproliferative action on mammary cancer cell lines. Thus, different approaches of bioguided fractionation, metabolomic profiling (LC-UV-HRMS) and biochemometrics performed on a Penicillium chrysogenum strain, have allowed the isolation and identification of a single molecule responsible for the observed activity: ergosterol, and other molecules. In order to identify bioactive metabolites in a complex mixture at an early stage, a workflow has been proposed and developed, including microfractionation chemical and biological data acquisition and bioinformatics treatment. In this context, acombining 4 statistical models (Spearman, PCA, PLS and PLSDA) was developed with R. Application of this workflow to the P. chrysogenum strain confirmed the importance of ergosterol in the extract activity. The study of this steroid on our breast cancer cell models has shown that it reduces cholesterol by promoting its efflux (via ABC carriers) and decreasing probably its uptake. The reduction in the expression of flotillin-2, EGFR and caveolin-1 in lipid rafts is an evidence of its action on active signalling pathways in cancer cells. These results indicate that ergosterol has an interesting activity on breast cancer cells: it reduces cell proliferation by targeting cholesterol metabolism.