Développement et caractérisation d’une molécule antinéoplasique ciblant l’AMPK et MELK

Development and characterization of an antineoplastic drug targeting AMPK and MELK

• Auteur / Autrice : Elisa Cavazza
• Direction : Stéphane Rocchi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 13/07/2021
• 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-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Méditerranéen de Médecine Moléculaire (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Bost
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Bost, Mehdi Khaled, Caroline Robert, Celio Pouponnot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mehdi Khaled, Caroline Robert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Soins médicaux

AMP kinase

Immunothérapie

Mélanome

Mots clés libres

Mélanome

Traitements

AMPK

MELK

REDD1

Immunothérapies

Melanoma

Treatments

AMPK

MELK

REDD1

Immunotherapies

Résumé

Le mélanome, cancer de la peau au fort potentiel métastatique, représente aujourd’hui plus de 280 000 cas, dont plus de 60 000 décès, chaque année dans le monde. Lorsqu’il atteint un stade métastatique, la mortalité de ce cancer augmente drastiquement et le taux de survie à 5 ans n’est plus que de 25%. En effet, malgré les progrès significatifs apportés ces dix dernières années dans la prise en charge thérapeutique du mélanome métastatique avec l’arrivée des thérapies ciblées et des immunothérapies, plus de 50% des patients ne disposent pas de solution thérapeutique leur procurant une réponse efficace à long-terme. Aujourd’hui, il est donc primordial de trouver de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ces patients.Après s’être intéressé aux propriétés anticancéreuses de la Metformine, une molécule utilisée initialement en tant qu’antidiabétique, notre laboratoire a développé des composés dérivés de cette molécule en collaboration avec l’Institut de Chimie de Nice (ICN) afin d’améliorer les propriétés pharmacocinétiques et d’amplifier l’effet antinéoplasique de la Metformine, jusqu’alors insuffisant(es) pour apporter un bénéfice chez l’Homme atteint d’un mélanome en monothérapie (essai clinique NCT01840007). Nous avons alors identifié un composé, le CRO15, capable d’induire la mort des cellules cancéreuses à des doses 1000 fois moins importantes que la Metformine. Cette molécule provoque la mort des cellules cancéreuses par autophagie et apoptose par plusieurs mécanismes moléculaires. D’une part, le CRO15 va induire une perturbation de la respiration mitochondriale et provoquer l’activation de la voie AMPK. D’autre part, la molécule va inhiber directement la kinase MELK, un oncogène surexprimé dans de nombreux cancers, ce qui va induire l’activation de la protéine p53. Les deux voies induisent alors conjointement l’expression de la protéine REDD1, responsable de la mort cellulaire observée. De plus, dans des xénogreffes de cellules de mélanome chez la souris, CRO15 est capable de provoquer la diminution de la croissance tumorale.Ensuite, étant donné les effets de la Metformine sur la réponse immunitaire antitumorale, notamment via l’activation de la voie AMPK, nous nous sommes intéressés au rôle de CRO15 dans cette réponse. Nous avons alors montré dans un modèle de carcinome de colon que CRO15 induisait, in vivo, la potentialisation de la réponse aux anti-PD1 en termes de survie et de croissance tumorale chez des souris immunocompétentes.L’analyse des populations immunitaires infiltrant la tumeur indique que CRO15 induirait une diminution des macrophages M2 dans ces tumeurs. De plus, nous avons montré in vitro que notre composé modulait la polarisation des macrophages humains en induisant la diminution de l’expression des marqueurs de surface M2, principalement. Bien qu’elles doivent être approfondies, ces données suggèrent qu’en plus de provoquer un effet cytotoxique dans les cellules cancéreuses, CRO15 serait capable de moduler la réponse immunitaire antitumorale pour favoriser l’élimination de la tumeur. Cette molécule serait donc un candidat prometteur dans le cadre de l’élaboration d’une nouvelle stratégie thérapeutique contre le mélanome et d’autres cancers solides.

Melanoma is a skin cancer with a high metastatic potential. Today, over 280,000 cases of melanoma are reported every year in the world, leading to the deaths of more than 60,000 people. These past ten years, the emergence of new treatments such as targeted therapies or immunotherapies significantly improved the clinical management of metastatic melanoma. Nevertheless, patients with metastatic disease still have a dismal prognosis with a five-year survival of just 25%. Hence, there is an urge to new therapeutic approaches to fight melanoma.Our lab was first interested in antitumoral properties of an antidiabetic drug Metformin. Despite good antineoplastic effects observed in vitro and in mice, no benefit to late-stage melanoma patients was observed in a clinical trial (NCT01840007). To improve the pharmacokinetics and the antitumoral properties of Metformin, we screened derivative compounds to identify CRO15, effective on melanoma cells at doses thousand-fold lower without apparent toxicity for normal cells. This compound induces cancer cells death by apoptosis and autophagy with a dual mechanism. On the one hand, CRO15 disrupts the mitochondrial respiration and triggers the activation of the AMPK pathway. On the other hand, it inhibits the MELK kinase oncogene, triggering p53 activation. Both pathways come together to increase REDD1 expression, triggering cell death both in vitro and in a mouse model of melanoma xenograft.Considering growing evidence of Metformin’s effects in antitumoral immune response via the activation of the AMPK pathway, we studied the effects of CRO15 in this process. Using a colon carcinoma allograft model, we showed that CRO15 potentiates the response to the anti-PD1, reducing tumoral growth and improving the survival of immunocompetent but not immunocompromised mice. The analysis of the immune infiltrate suggests that our compound decreases the infiltration of the M2 macrophages in tumors.Besides, CRO15 influences the polarization of human macrophages in vitro and seems to decrease mostly M2 surface markers. Although these data need to be strengthened, they suggest that besides causing a cytotoxic effect, CRO15 could modulate the antitumoral immune response to promote the elimination of the tumor.Altogether, our data suggest that CRO15 is a promising drug candidate opening new therapeutic strategies in the management of melanoma and other solid tumors.