Dérégulations de la mort cellulaire dans les rhabdomyosarcomes : étude du rôle du transporteur mitochondrial ANT1

Deregulation of cell death in rhabdomyosarcoma : analysis of the role of the mitochondrial transporter ANT1

• Auteur / Autrice : Jonathan Vial
• Direction : Marie Castets
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Oncologie : pharmacologie et thérapeutique
• Date : Soutenance le 17/04/2019
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'École pratique des hautes études (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement de préparation de la thèse : École pratique des hautes études (Paris ; 1868-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Infections virales et pathologie comparée (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Caroline Moyret-Lalle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie Castets, Caroline Moyret-Lalle, Vincent Gache, Françoise Redini, Laurent Bartholin, Jean-Yves Blay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Gache, Françoise Redini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rhabdomyosarcome

Cancérologie

Mots clés libres

Ant1

Stress oxydatif

Métabolisme

Ant1

Oxydatif stress

Métabolism

Oncology

Rhabdomyosarcoma

Résumé

Le rhabdomyosarcome (RMS) est la forme la plus fréquente de sarcome des tissus mous chez l'enfant. On distingue 2 sous-types principaux: ERMS (embryonnaire) et ARMS (alvéolaire). Les traitements actuels sont basés sur la chimiothérapie, la chirurgie et la radiothérapie. Le taux de survie à 5 ans reste de 70% depuis 2000, malgré plusieurs essais cliniques. Il est donc essentiel de pouvoir mieux comprendre leurs bases moléculaires pour pouvoir dans l’avenir mieux les soigner. Mon projet de thèse s’est inscrit dans cette perspective, en cherchant à mieux définir les mécanismes à l’origine de la résistance à la mort cellulaire dans ces cancers. Les cellules tumorales de RMS proviennent de précurseurs du lignage musculaire. Au cours de la myogenèse, la différenciation des myoblastes primitifs en myotubes nécessite un « switch » métabolique pour répondre à la demande énergétique accrue associée à la contraction musculaire. Ce processus est notamment soutenu par l'expression de gènes impliqués dans la phosphorylation oxydative, tels que SLC25A4. Ce gène code pour une protéine mitochondriale nommée ANT1, qui présente une dualité fonctionnelle. En effet, elle intervient à la fois dans la régulation du métabolisme énergétique en régulant l’export d'ATP de la mitochondrie vers le cytosol, mais également dans l’induction de la mort cellulaire en participant à l’ouverture du pore de transition de perméabilité (mPTP) conduisant à la libération du cytochrome c en conditions de stress. Par analyse bioinformatique de bases de données transcriptomiques, nous avons observé que l’expression de SLC25A4 est diminuée dans les RMS. Afin d’étudier le rôle causal de cette altération dans la survenue de RMS, des modèles cellulaires de RMS génétiquement modifiés permettant la surexpression ou l’invalidation d’ANT1 de manière inductible ont été établis. A l’aide de ces modèles, nous avons montré que la perte d’ANT1 favorise un « switch » métabolique dans les cellules tumorales de RMS et/ou diminue la sensibilité à des stress de type chimiothérapie, selon le contexte cellulaire. Réciproquement, sa réexpression sensibilise les cellules à ces traitements in vitro, et suffit à freiner la croissance tumorale in vivo. Ces résultats indiquent que la perte d’ANT1 peut constituer un nouveau mécanisme oncogénique dans les cellules tumorales, et favoriser notamment la résistance aux chimiothérapies.

Rhabdomyosarcoma (RMS) is the most frequent form of pediatric soft-tissue sarcoma. It is divided into 2 main subtypes: ERMS (embryonal) and ARMS (alveolar). Current treatments are based on chemotherapy, surgery and radiotherapy. 5-year survival rate remains of 70% since 2000, despite several clinical trials. There is then an urgent need to improve the understanding of their molecular etiology to improve their therapeutic management. My PhD project forms part of this perspective, by seeking to better define mechanisms triggering resistance to cell death in these cancers. RMS cells derive from muscle linage precursors. During myogenesis, primitive myoblasts diffentiation into myotubes requires a metabolic switch to support the increased energetic demand of contractile muscle. This process is notably supported by expression of genes involved in oxydative phosphorylation, such as SLC25a4. This gene encodes a mitochondrial protein named ANT1, which has a functional duality as it is involved both in metabolism via regulation of ATP release from mitochondria to cytosol, but also in apoptosis as part as the mPTP (mitochondria Permeability Transition Pore) leading to the release of cytochrome c under stress. By bioinformatic analysis of transcriptomic databases, we observed that SLC25A4 expression is downregulated in RMS. To deal with this result in depth, we designed modified RMS cells inactivated for ANT1 using CRISPR/CAS9 technology or overexpressing this protein, using a Tet-On system. Using these models, we have shown that loss of ANT1 favors a metabolic switch in RMS tumor cells and/or promotes resistance to death notably upon chemotherapeutic treatments, according to the cell context. Reciprocally, its reexpression sensitizes cells to these treatments in vitro and brakes tumor growth in vivo. These results indicate that ANT1 loss may constitute a new oncogenic mechanism in tumor cells, and may notably favor resistance to chemotherapies.