Etude du rôle de la glucosylcéramidase dans le mélanome cutané

Role of glucosylceramidase in cutaneous melanoma

• Auteur / Autrice : Patricia Dubot
• Direction : Nathalie Andrieu-Abadie, Frédérique Sabourdy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 14/12/2021
• 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 : Président / Présidente : Jérôme Ausseil
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Andrieu-Abadie, Frédérique Sabourdy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Maillot, Catherine Caillaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gaucher, Maladie de

Mélanome

Glucocérébrosidase

Mots clés libres

Glucosylcéramidase

Glucosylsphingosine

Maladie de Gaucher

Mélanome cutané

Glucosylceramidase

Glucosylsphingosine

Gaucher disease

Cutaneous melanoma

Résumé

Le mélanome cutané (MC) est le cancer le plus sévère des cancers de la peau dont l'incidence ne cesse d'augmenter. Malgré des avancées majeures dans la prise en charge du MC avec le développement des thérapies ciblées et de l'immunothérapie, le pronostic des patients atteint de MC reste mauvais. Dans le mélanome cutané, des altérations du métabolisme des sphingolipides, une classe de lipide particulier, ont été montrées par notre équipe et d'autres. Ces altérations pourraient avoir un rôle dans la survenue, la progression et la résistance aux thérapies et s'articulent essentiellement autour d'une diminution de la production du céramide, considéré comme un anti-oncométabolite, et en faveur d'une augmentation de sphingosine-1-phosphate, considéré comme un oncométabolite. La glucosylcéramidase, codée par le gène GBA, est une enzyme lysosomale qui catalyse la dernière étape du catabolisme des sphingolipides transformant le glucosylcéramide (GlcCer) en céramide. L'analyse d'un exome de patients atteints de MC a révélé des mutations faux-sens dans le gène GBA. Le déficit en GCase est connu pour être responsable de la maladie de Gaucher, une maladie de surcharge lysosomale dans laquelle les patients présentent une organomégalie avec ou sans troubles neurologiques. L'origine de ces symptômes serait l'accumulation du GlcCer qui n'est plus dégradé, ainsi que sa forme déacylée, la glucosylsphingosine (GlcSph). De plus, ces patients ont un risque accru de développer des cancers et notamment le mélanome cutané. Le rôle de ces métabolites dans le développement des cancers est évoqué. Parallèlement, les mutations de GBA, à l'état homozygotes mais aussi hétérozygotes, sont un facteur de risque de développer la maladie de Parkinson, une maladie neurodégénérative dans laquelle des agrégats d'alpha-synucléine sont retrouvés dans les neurones. Le déficit en GCase, via l'accumulation en GlcCer et GlcSph, favoriserait l'agrégation d'alpha-synucléine. De façon intéressante, les patients atteints de la maladie de Parkinson présente un risque augmenté de développer un mélanome cutané. Les agrégats d'alpha-synucléine, secondaire au déficit en GCase, pourrait jouer un rôle dans la mélanomagenèse. Les mécanismes qui sous-tendent le lien entre la maladie de Gaucher et le mélanome cutané reste inconnus. Notre projet est de déterminer le rôle de la GCase dans le développement du mélanome cutané. Pour cela, des lignées cellulaires de mélanome humain (A375) ont été utilisées, dans lesquelles l'expression et/ou l'activité de la GCase ont été inhibées par ARN interférence (sh dirigé contre GBA) ou par inhibition pharmacologique (Conduritol B Epoxide) et dans lesquelles la surexpression de la GCase sauvage et mutée a été réalisée par transduction lentivectorale. Ces lignées ont également été traitées par la GlcSph pour l'étude de son implication dans la tumorigenèse. Les propriétés tumorales ont été étudiées comme la prolifération, le cycle cellulaire et la réponse aux thérapies ciblées, ainsi qu'une analyse des sphingolipides. L'expression de l'alpha-synucléine a également été analysée dans ces différents modèles cellulaires. Nous avons montré que l'inhibition de l'expression/activité de la GCase n'a pas modifié les propriétés tumorales comme la prolifération cellulaire et la sensibilité aux thérapies ciblées.[...]

Cutaneous melanoma (CM) is the most severe skin cancer whom the incidence is keeping growing. Despite of the remarkable improvement of CM management thanks to the development of targeted therapies and immune checkpoint inhibitors, the prognostic of CM patients remains still bad. Some alterations in sphingolipid (SL) metabolism have been described in CM by our research team and others. These alterations could be involved in the tumoral development and the drug resistance, and hinge on a decrease of ceramide production, considered as an anti-oncometabolite and on an increase of sphingosine-1-phosphate production, considered as an oncométabolite. Glucosylceramidase (GCase), encoded by GBA gene, is a lysosomal enzyme, which hydrolyze glucosylceramide (GlcCer) into ceramide, the last step of SL catabolism. The analysis of exome from MC patients has revealed missense mutations in GBA gene. GCase deficiency results in Gaucher disease (GD), a lysosomal storage disease, in which patients display an organomegaly with or without a neurological involvement. The clinical presentation would result from the accumulation of undegraded GlcCer and of GlcSph corresponding with its deacylated form. Moreover, the patient with GD have an increase of risk for developing a cancer, including CM. The involvement of these lipids is evoked. On the other hand, mutations in GBA gene at homozygous or heterozygous state are a risk factor for developing Parkinson disease (PD), a neurodegenerative disorder, in which, alpha-synuclein aggregates are found in neurons. The accumulation of GlcCer and GlcSph, due to GCase deficiency, would promote alpha-synuclein aggregation. Interestingly, patients with PD have also a greater risk for developing CM. Thus, alpha-synuclein aggregates, secondary to GCase deficiency, could be involved in CM development. Mechanisms underlying between GD and CM remains elusive. Here, our aim is to determine the role of GCase in CM development. For that, human melanoma cell lines (A375) have been used, in which the expression and the catalytic activity of GCase have been reduced by either RNA silencing (shRNA against GBA) or by pharmacological inhibition (Conduritol B Epoxide), and A375 cell lines in which GCase wild type and mutated have been overexpressed by lentiviral transduction. In addition, A375 cell line have been treated by GlcSph in order to study its involvement in cancer development. Cancer cell properties such as cell proliferation, cell cycle and response to drugs have been tested as well as a SL analysis. Alpha-synuclein expression has been also assessed in these different cellular models. We have shown that the inhibition of expression and/or activity of GCase do not modify cancer cell properties. However, cells treated by GlcSph exhibit a temporary and reversible decrease of cell growth and some of them have become giant multinucleated cells but their function is unknown. As for assessment of alpha-synuclein expression, technical problems have us hampered to conclude. Our preliminary results show a potential effect of GlcSph on development of CM and some indications about GlcSph metabolism.