Induction de la mort ferroptotique dans les cellules de cancer pancréatique : rôle essentiel de la cystéine et du transporteur xCT
Auteur / Autrice : | Boutaina Daher |
Direction : | Gilles Pagès, Jacques Pouysségur |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences de la vie et de la santé |
Date : | Soutenance le 30/11/2020 |
Etablissement(s) : | Université Côte d'Azur |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement de préparation : Université Côte d’Azur (2020-....) |
Laboratoire : Centre Scientifique de Monaco | |
Jury : | Président / Présidente : Michel Toledano |
Examinateurs / Examinatrices : Michel Toledano, Pierre Fafournoux | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Fafournoux |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les cellules cancéreuses possèdent un profil de prolifération et un métabolisme très accru nécessitant de sérieuses adaptations. Les tumeurs ont par conséquent, un besoin d’import de nutriments élevé mais aussi des défenses antioxydantes solides afin de combattre la toxicité des espèces réactives de l’oxygène (ROS). Les acides aminés, éléments clé de la structure et fonctionnalité des protéines, sont l’un des trois macronutriments essentiels pour la croissance tumorale. La cystéine est un acide aminé présentant une double fonction au sein de la cellule car en plus de son rôle protéogénique, la cystéine joue un rôle majeur dans les fonctions antioxydantes. C’est en effet le facteur limitant dans la biosynthèse de l’acteur clé du maintient du potentiel redox intracellulaire : le glutathion. Le potentiel redox de ce tripeptide (glutamate, cystéine et glycine) est notamment utilisé par de multiples enzymes dont les peroxydases afin de détoxifier les produits des ROS et parmi une large famille de peroxydases, la glutathion peroxydase 4 (GPx4) assure la réduction des lipides peroxydés. Le maintien d’un niveau de cystéine intracellulaire se fait par un ensemble de transporteurs incomplètement caractérisés dont le principal est le transporteur de la forme oxydée cystine: xCT (échangeur glutamate/cystine 1 :1). Ce transporteur fait parti d’un ‘trio’ minimal de transporteurs surexprimés dans la majorité des cancers (LAT1, ASCT2/1 et xCT). Une perturbation de l’homéostasie intracellulaire de cystéine et de glutathion entraine un stress oxydatif provoquant une accumulation des lipides peroxydés et conduit à une mort non-apoptotique récemment décrite : ‘ferroptose’ rappelant le rôle clé de la biologie du fer dans ce mécanisme. Dans la présente thèse, nous nous sommes initialement intéressé à l’étude de l’impact de l’invalidation génétique (CRISPR-Cas9) du transporteur xCT sur différentes lignées d’adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC). Les cellules xCT-KO obtenues présentent un stress nutritif avec une activation de la voie de stress nutritionnelle GCN2/ATF4 ainsi qu’une inhibition de la synthèse protéique générale par une inhibition de mTORC1. De plus, ces cellules entrent en ferroptose lors de l’absence d’apport en source de cystéine notamment par l’ajout de N-Acétylcystéine (NAC) dans le milieu. En effet, la déplétion en glutathion dans ces cellules induit une accumulation notable de lipides peroxydés altérant ainsi l’intégrité membranaire des cellules. Par conséquent, l’axe xCT/Cystéine/Glutathion/GPx4 joue ainsi un rôle crucial dans la mort par ferroptose. Par la suite, dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés au rôle joué par le glutathion dans la survenu de la ferroptose, indépendamment de la cystéine. Pour cela nous avons invalidé la sous unité catalytique du gène responsable de sa biosynthèse, la γ-Glutamate Cystéine Ligase (GCLC). De manière intéressante, nos résultats démontrent que la mort cellulaire qui survient dans les cellules dépourvues en glutathion, mais ayant gardé un pool intracellulaire en cystéine inchangé, ne présentent pas le même profil de mort cellulaire que les cellules xCT-KO entrant en ferroptose et non pas en apoptose. En conclusion, les études menées durant cette thèse démontrent: 1) que l’axe xCT/Cysteine/Glutathion/GPx4 joue un rôle crucial dans la mort par ferroptose 2) que la suppression de la biosynthèse du glutathion sans impact sur l’homéostasie de la cystéine déclenche une mort cellulaire progressive par apoptose. Ces résultats mettent ainsi en évidence le rôle de la cystéine comme co-substrat pour la GPx4 en l’absence de glutathion.