FKBP7, un marqueur d'activation des cellules étoilées du pancréas (PSC) qui freine le phénotype contractile et inflammatoire pro-tumoral des PSC

FKBP7, a marker of pancreatic stellate cell activation that restrains acquisition of their pro-tumoral contractile and inflammatory phenotype

• Auteur / Autrice : Christophe Quémerais
• Direction : Corinne Bousquet, Philippe Caron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 04/06/2021
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Toulouse (2011-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Lorsignol
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Éric Chevet, Frédéric André, José Courty

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réticulum endoplasmique

Fibroblastes

Cancer

Pancréas

Mots clés libres

Activation des Fibroblastes

Pancréatite

Cancer du Pancréas

Réticulum Endoplasmique

FKBP

Fibroblast Activation

Pancreatitis

Pancreatic Cancer

Endoplasmic Reticulum

FKBP

Résumé

Objectifs : L’adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC) est défini par une importante réaction desmoplasique, dont les fibroblastes normaux résidents du pancréas, appelés cellules stellaires pancréatiques (PSC), qui s’activent en fibroblastes associés au cancer (CAF), sont les cellules majoritaires. Les CAF, de par leurs sécrétions de facteurs solubles et insolubles de la matrice extracellulaire, sont impliqués dans la progression et la chimiorésistance du PDAC. Deux sous-populations majoritaires de CAF ont été décrites : Des CAF bénéfiques freinant la pathologie et aux propriétés contractiles, et d’autre part des CAF inflammatoires délétères qui sécrètent de nombreuses cytokines pro-tumorales. Notre projet a pour objectif de rechercher le rôle de FKBP7, une co-chaperonne du réticulum endoplasmique (RE), dans l’acquisition du phénotype activé sécrétoire des PSC, afin de mieux comprendre l’établissement de ces sous-populations de CAF pancréatiques. Matériels et méthodes : Des analyses transcriptomiques ont été réalisées à partir de données publiées de séquençage d’ARN de PDAC. Des expériences d’immunohistochimie ont été menées sur des coupes de xénogreffes dérivés de PDAC (PDX) et de pancréatite de patients, ainsi que de pancréatite et de PDAC murins. La répartition subcellulaire de la synthèse protéique a été étudiée par essai SUnSET dans des lignées cancéreuses pancréatiques ainsi que dans des PSC et des CAF immortalisées. Le phénotype activé des PSC a été étudié dans des cellules invalidées pour l’expression ou surexprimant FKBP7 (transduction lentivirale de shRNA ciblant FKBP7 ou son ADNc). Pour cela, nous avons réalisé des expériences de microscopie électronique à balayage, de microscopie de fluorescence confocale et HCS (high content-screening), ainsi que des essais de contraction de gel de collagène et de cicatrisation de tapis cellulaire après blessure, pour mesures respectives de la contractilité et de la migration cellulaire. Le profil sécrétoire cellulaire a été analysé par membrane cytokine arrays. Le rôle in vivo de la co-chaperonne du RE FKBP7 a été étudié à l’aide d’expérience de co-xenogreffe orthotopique de cellules cancéreuses et de PSC sous-exprimant FKBP7 ou contrôles. Résultats : Nous démontrons que les PSC activées et les CAF synthétisent majoritairement des protéines membranaires et sécrétées transitant par le RE, alors que les cellules cancéreuses produisent essentiellement des protéines cytosoliques. De plus, en association avec cette synthèse importante de facteurs sécrétés, les PSC et les CAF sont résistants au stress du RE en comparaison aux lignées cancéreuses pancréatiques. La comparaison des transcriptomes des tumeurs et du stroma de PDX, nous a permis d’identifier FKBP7, une co-chaperonne du RE régulant la synthèse protéique, comme étant surexprimé dans le stroma et plus particulièrement dans les PSC activées et les CAF, comparé aux cellules cancéreuses. Nous montrons aussi que l’expression de FKBP7 est augmentée in vitro durant l’activation des PSC en aval du TGFβ, mais aussi de la mécano-transduction de façon dépendante de la phosphorylation de FAK. Nous avons confirmé in vivo que l’expression de FKBP7 est augmentée au cours de l’activation des PSC au cours de la pancréatite chez la souris et l’Homme.

Objectives: Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is characterized by a prominent desmoplastic reaction, where “normal” pancreatic resident fibroblasts named pancreatic stellate cells (PSC), get activated into cancer-associated fibroblasts (CAF), which represent the most abundant stromal cells. CAF secrete soluble and extracellular matrix proteins involved in PDAC progression and chemoresistance. Two main CAF subpopulations were reported to co-exist: Beneficial CAF with contractile properties and deleterious inflammatory CAF which secrete cytokines. Our project aims at understanding the role of FKBP7, an endoplasmic reticulum (ER) co-chaperone in the acquisition of the PSC activated phenotype, in order to better understand the establishment of these two CAF subpopulations. Materials and methods: Transcriptomic analyses were performed on published PDAC RNAseq databases, and immunohistochemistry analyses on patient PDX (patient-derived xenografts) and pancreatitis tissues, and murine models of PDAC and pancreatitis. Subcellular localization of protein synthesis was assessed using the SUnSET assay in cancer cell lines and immortalized PSC and CAF. The activated PSC phenotype was studied by electron scanning and immunofluorescence confocal or HCS (high-content screen) microscopy, and by collagen gel contraction and scratch wound healing assay. Their secretory profiles were analyzed by membrane cytokine arrays. In vivo impact of the ER co-chaperone was investigated upon orthotopic co-xenografting of cancer cells with PSC knockdown for its expression. Results: We showed that PSC and CAF mainly synthesize membrane and secreted protein transiting through the ER, whereas pancreatic tumor cells mostly produce cytosolic proteins. In addition to their phenotype of high synthesis of secreted factors, PSC and CAF are resistant to ER stress as compared to tumor cells. Comparative transcriptomics performed on PDX tumor epithelium versus stroma compartments, enabled to identify FKBP7, a protein synthesis regulating factor and ER co-chaperone overexpressed in PDAC stroma, and more specifically in PSC and CAF as compared to tumor cells. We showed that FKBP7 expression is increased during PSC activation in vitro by TGFβ, as well as downstream of a FAK-dependent mechano-signaling. We confirmed in vivo that FKBP7 expression is increased when PSC get activated, at the onset of murine and human pancreatitis and of murine PDAC.