Recherche de nouveaux biomarqueurs tumoraux à l’aide de lignées cellulaires issues de cellules tumorales circulantes dans le cancer du côlon

Investigation of new biomarkers using cell lines from circulating tumor cells in colorectal cancer

• Auteur / Autrice : Laure Cayrefourcq
• Direction : Catherine Alix-Panabieres, Saïd Assou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Aide à la Décision pour une Médecine Personnalisée
• Jury : Président / Présidente : Christian Siatka
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Alix-Panabieres, Saïd Assou, Christian Siatka, Françoise Farace, Louis Buscail, Jean-Michel Fabre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Farace

Mots clés

Mots clés contrôlés

Syndrome de Lynch

Marqueurs biologiques

Cellules tumorales circulantes

Mots clés libres

Cellules Tumorales Circulantes

Biomarqueurs

Lignées cellulaires

Culture ex vivo

Cancer du colon

Cascade métastatique

Circulating Tumor Cells

Biomarkers

Cell lines

Ex vivo culture

Colorectal cancer

Metastatic cascade

Résumé

La recherche sur les cellules tumorales circulantes (CTCs) est un large champ de recherche en cancérologie, susceptible de fournir des informations importantes tant fondamentales que cliniques. Les CTCs représentent une population hétérogène des divers clones de cellules tumorales, provenant de la tumeur primaire et/ou des métastases, ayant la capacité de transiter dans la circulation sanguine. La détection des CTCs donne des informations importantes sur la prolifération tumorale et les propriétés moléculaires des lésions tumorales. Cette information participe à l'évaluation pronostique, la stratification des patients pour des thérapies ciblées, le suivi en temps réel de l'efficacité du traitement, l’identification de cibles thérapeutiques et de mécanismes de résistance. Néanmoins, la dissémination tumorale est le résultat d'un processus de sélection qui favorise la survie d'une infime proportion de cellules cancéreuses qui possèdent la capacité d'auto-renouvellement des cellules souches ainsi que des propriétés initiatrices de métastases, pour finalement coloniser des organes à distance de la tumeur primaire. La compréhension de la biologie de la cascade métastatique et le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques nécessitent des modèles précliniques permettant l’étude de la fonctionnalité tumorale. Les lignées cellulaires cancéreuses obtenues à partir de CTCs représentent alors le modèle idéal pour comprendre la biologie cellulaire des cellules tumorales initiatrices de métastases et les mécanismes de la maladie métastatique, pour in fine développer de nouveaux traitements.Le but de mon projet de thèse a été de contribuer à la compréhension des mécanismes du processus métastatique par l’analyse approfondie du matériel unique que représente les lignées de CTCs et potentiellement d’identifier les biomarqueurs d’intérêts pour le traitement personnalisé du cancer colorectal.L’obtention et la caractérisation de ces lignées CTCs coliques nous ont permis de comprendre certains des mécanismes intervenant dans la dissémination tumorale, mettant en avant une signature spécifique des CTCs, les différenciant totalement des tumeurs primaires et des métastases. Nous avons pu observer que le système de réparation de l’ADN, la plasticité cellulaire et différentes voies métaboliques (mitochondrie, xénobiotique) faisaient partie des processus clés de la cascade métastatique. L’analyse approfondie de ces mécanismes nous a permis d’identifier deux biomarqueurs potentiels : un marqueur de résistance au traitement (CDA) et un marqueur de métastases hépatiques (ALDOB). Par ailleurs, nous avons mis en évidence l’état de plasticité de ces CTCs qui possèdent, dès leur invasion et circulation au sein du compartiment sanguin, les effecteurs clés de la transition mésenchymateuse-épithéliale (MET) nécessaires à une éventuelle colonisation d’organes à distance.

Research on circulating tumor cells (CTCs) is a large field of research that can provide important fundamental and clinical information. CTCs represent a heterogeneous population of the diverse clones of tumor cells, originating from the primary tumor and / or metastases and having the capacity to pass through the bloodstream. CTC detection provides important information on tumor proliferation and the molecular properties of tumor lesions. This information helps for prognostic assessment, patient stratification to targeted therapies, real-time monitoring of treatment efficacy, and identification of therapeutic target and mechanism of resistance. Nevertheless, tumor dissemination is the result of a selection process which promotes the survival of a small proportion of cancer cells possessing stemness capacities as well as properties of metastasis to colonize distant organs. The understanding of the biology of the metastatic process and the development of new therapeutic strategies need reliable preclinical models to study tumor functionality. Cell lines obtained from CTCs represent then the ideal model to understand cell biology of metastatic initiating cells and disease mechanisms, to in fine develop new treatments.The aim of my thesis project was to contribute to the understanding of the mechanisms involve in the metastatic process through an in-depth analysis of the unique material which are the CTC lines and to identify, potentially, biomarkers of interest for the personalized treatment of colorectal cancer.Obtaining and characterizing these colon CTC lines has allowed us to understand some of the mechanisms involved in the metastatic cascade, highlighting a specific signature of the CTCs, totally differentiating them from primary tumors and metastases. We observed that the DNA repair system, cell plasticity and different metabolic pathways (mitochondria, xenobiotic) were among the key processes of the metastatic cascade and the in-depth analysis of these mechanisms allowed us to highlight two potential biomarkers, a marker of resistance to treatment (CDA) and a marker of hepatic metastases (ALDOB). In addition, we have demonstrated the state of plasticity of these cells which, from circulation, possess the important effectors of MET necessary to colonize distant organs.