Elucidation du rôle de la Ténascine-X dans la progression tumorale : focus sur la carcinogenèse pancréatique

Elucidation of Tenascin-X involvement during tumor progression : focus on pancreatic carcinogenesis

• Auteur / Autrice : Sophie Liot
• Direction : Ulrich Valcourt, Elise Lambert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la Biologie
• Date : Soutenance le 17/05/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biologie tissulaire et d'ingénierie thérapeutique (Lyon ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Le Guellec
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ulrich Valcourt, Elise Lambert, Julie Guillermet-Guibert, Richard Tomasini, Johanne Leroy-Dudal
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Julie Guillermet-Guibert, Richard Tomasini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tissu conjonctif

Cancérogenèse

Adénocarcinome canalaire pancréatique

Mots clés libres

Ténascine-X

Pancréas

Adénocarcinome canalaire pancréatique

Microenvironnement tumoral

Modèles murins

Cancers

Tenascin-X

Cancers

Pancreas

Pancreatic ductal adenocarcinoma

Tumor microenvironment

Mouse models

Résumé

La matrice extracellulaire est un réseau de macromolécules ayant un rôle architectural et pouvant influer sur le comportement cellulaire. Parmi les glycoprotéines matricielles, la famille des Ténascines comporte 4 membres (TN-C, -W, -R et -X) partageant une structure modulaire commune, mais présentant des patrons d’expression et des rôles distincts. La Ténascine-X (TNX), objet principal de cette thèse, est le membre le plus largement exprimé, puisque retrouvé dans la grande majorité des tissus conjonctifs sains adultes. Elle possède (1) un rôle architectural, par la régulation de l’espacement entre les fibres de collagène, et (2) des fonctions de signalisation grâce à son interaction avec plusieurs facteurs de croissance. L’implication des Ténascines en cancérologie a été inégalement étudiée et le statut et le rôle de la TNX restaient à élucider. L’adénocarcinome canalaire pancréatique (ADKP), représente 90% des cas de cancer du pancréas et est extrêmement agressif. Les patients atteints de ce cancer présentent un taux de survie à 5 ans inférieur à 10%, du fait d’un diagnostic tardif et d’un arsenal thérapeutique encore inefficace. Ce type de tumeur se développe lentement, à partir de lésions pré-tumorales, dont les principales sont les PanINs (Pancreatic Intraepithelial Neoplasia). L’ADKP est également caractérisé par un important microenvironnement tumoral, aussi appelé stroma tumoral, résultant notamment d’un dépôt abondant de matrice extracellulaire (réaction desmoplasique). Mon objectif au cours de cette thèse était donc de comprendre le rôle de la TNX au cours de la progression tumorale en focalisant essentiellement mon étude sur la carcinogenèse pancréatique. Notre première étude fut d’analyser le statut de la TNX dans les 6 cancers les plus incidents et mortels au monde. Dans cette étude, nous avons observé une diminution drastique de la TNX dans la plupart des cancers, à l’exception des tumeurs cérébrales. En outre, nous avons mis en évidence qu’une expression faible du gène TNXB était associée à un mauvais pronostic dans les tumeurs mammaires et pulmonaires. Par la suite, nous avons montré que la TNX était également perdue dans des échantillons humains d’ADKP, phénomène associé à une survie diminuée des patients. Dans cette deuxième étude, nous avons aussi décrit un dépôt dynamique de TNX au cours de la carcinogenèse pancréatique. En effet, celui-ci est renforcé et forme une gaine autour des lésions pré-tumorales de bas grade, qui s’amoindrit puis semble disparaître dans les stades les plus avancés. Une analyse plus fine de la localisation de la TNX a montré qu’elle était absente du stroma situé à proximité directe des lésions et positif pour αSMA (marqueur des fibroblastes activés). Enfin, nous avons montré in silico, par une approche de Gene Ontology, qu’une faible expression de TNXB dans des échantillons d’ADKP humains était associée à une forte prolifération et une dérégulation du système immunitaire notamment lié à l’inflammation. Dans les étapes précoces de la carcinogenèse pancréatique, nous supposons donc l’existence de 2 stromas, (1) l’un pro-tumoral et localisé en contact direct avec les cellules tumorales et (2) l’autre potentiellement anti-tumoral, ne participant pas à la réaction desmoplasique, mais renfermant la TNX qui régulerait la prolifération tumorale et l’inflammation. Mes travaux de recherche m’ont conduit à utiliser différents modèles dont un modèle murin prédisposé au cancer du pancréas. Cependant, nous avons pu observer, dans 10% des souris, le développement d’une tumeur thymique associée à une accélération de la carcinogenèse pancréatique et à une dérégulation du système immunitaire. L’analyse en profondeur de ce biais expérimental a conduit à la rédaction d’un troisième article. En conclusion, ces travaux de thèse ont permis de mettre en évidence l’implication de la TNX dans le processus tumoral, et souligne les limites de l’utilisation des modèles murins en biologie fondamentale.

The extracellular matrix (ECM) is a network of macromolecules having an architectural role and which can influence cellular behavior. Among the matrix glycoproteins, the tenascin (TN) family is composed of 4 members (TNC, TNW, TNR and TNX) sharing a common modular structure, but exhibiting very different expression patterns and roles. Tenascin-X (TNX), the main subject of this thesis, is the most widely expressed member, since it is found in the vast majority of adult healthy connective tissues. It has (1) an architectural role, by regulating the spacing between collagen fibers, and (2) signaling functions through its interaction with several growth factors. The implication of tenascins in oncology has been unequally studied and the status and role of TNX remained to be elucidated. Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), which accounts for 90% of pancreatic cancer cases, is extremely aggressive. Indeed, patients suffering from PDAC have a 5-year survival rate less than 10%, due to late diagnosis and a still ineffective therapeutic arsenal. This type of tumor evolves slowly, from pre-tumor lesions, the main ones being PanINs (Pancreatic Intraepithelial Neoplasias). PDAC is also characterized by an important tumor microenvironment, also called tumor stroma, notably resulting from an abundant deposition of extracellular matrix (desmoplastic reaction). My objective during this thesis was therefore to understand the role of TNX during tumor progression by mainly focusing my study on pancreatic carcinogenesis. Our first study was to analyze the status of TNX in the 6 most common and lethal cancers in the world. In this work, we observed a drastic decrease of TNX in most cancers, except brain tumors. In addition, we have shown that low expression of the TNXB gene was associated with a poor prognosis in breast and lung tumors. Subsequently, we showed that TNX was also lost in human PDAC samples, a phenomenon associated with decreased patient survival. In this second study, we also described a dynamic deposition of TNX during pancreatic carcinogenesis. Indeed, it is reinforced and forms a sheath around low-grade pre-tumor lesions, which diminishes and then seems to disappear in the most advanced stages. A more detailed analysis of the location of TNX showed that it was absent from the stroma located in close proximity of the lesions and positive for αSMA (marker of activated fibroblasts). Finally, we have shown, in silico, thanks to a Gene Ontology approach, that a low expression of TNXB in human PDAC samples was associated with a strong proliferation and deregulation of the immune system, particularly linked to inflammation. In the early stages of pancreatic carcinogenesis, we therefore assume the existence of 2 stroma, (1) one pro-tumor and localized in direct contact with tumor cells and (2) the other potentially anti-tumor, not participating to the desmoplastic reaction, but containing TNX, which would regulate tumor proliferation and inflammation. My research has led me to use different models including a mouse model predisposed to pancreatic cancer. However, we observed, in 10% of the mice, the development of thymic tumor associated with an acceleration of pancreatic carcinogenesis and dysregulation of the immune system. The in-depth analysis of this experimental bias led us to the writing of a third article. In conclusion, this thesis work highlighted the involvement of TNX in the tumor process, and underlines the limits of the use of murine models in fundamental biology.