Oncogenèse médiée par HIF2a et évaluation préclinique de nouvelles thérapies dans les phéochromocytomes et paragangliomes SDHB-dépendants

HIF2a-mediated oncogenesis and preclinical evaluation of new therapies in SDHB-dependent pheochromocytomas and paragangliomas

• Auteur / Autrice : Sophie Moog
• Direction : Judith Favier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Oncogénèse
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Paris Centre de Recherche Cardiovasculaire (Paris ; 2010-....)
• Jury : Président / Présidente : David Taieb
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Taieb, Catherine Monnot, Eric Baudin, Gilles Pagès
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Taieb, Catherine Monnot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matrice extracellulaire

Succinate Dehydrogenase

Métastase tumorale

Paragangliome

Phéochromocytome

Thérapie moléculaire ciblée

Matrice extracellulaire

Protéine HIF-2

Métastases

Phéochromocytome

Mots clés libres

Phéochromocytome

Paragangliome

Métastases

Succinate-Déshydrogénase

Hif

Matrice extracellulaire

Thérapies ciblées

Inhibiteur de PARP

Inhibiteur de HIF2a

Iacs

Pheochromocytoma

Paraganglioma

Metastasis

Succinate dehydrogenase

Hif

Extracellular matrix

Targeted therapies

PARP inhibitor

HIF2a inhibitor

Iacs

Résumé

Les phéochromocytomes et les paragangliomes (PPGLs) sont des tumeurs neuroendocrines rares se développant aux dépens de la médullosurrénale et du système nerveux sympathique ou parasympathique. Celles-ci peuvent être métastatiques dans environ 15% des cas avec un pronostic réservé et un arsenal thérapeutique actuellement limité. L'un des principaux facteurs de risque métastatique est la présence d'une mutation sur le gène SDHB, codant pour la sous-unité B de la succinate déshydrogénase (SDH), enzyme au carrefour de deux voies métaboliques que sont le cycle de Krebs et le complexe II de la chaine respiratoire mitochondriale. Une mutation inactivatrice de la SDH entraine une accumulation de succinate qui conduit à une stabilisation du facteur de réponse à l'hypoxie HIF2a, et donc à un phénotype pseudo-hypoxique. Une meilleure compréhension de l'oncogenèse de ces tumeurs et l'étude de nouvelles thérapeutiques s'avèrent urgemment nécessaire. Pour analyser la tumorigenèse liée à HIF2a, j'ai inactivé HIF2a dans les cellules chromaffines murines immortalisées Sdhb-/- par une stratégie de knock-down (KD) par shRNA. L'analyse des cellules Sdhb-/- HIF2a KD, m'a permis de démontrer l'importance de HIF2a dans les PPGL SDHB-dépendants puisque son inhibition conduit à une diminution de la prolifération et de la migration des cellules et à la perte de surexpression de gènes impliqués dans la transition neuroendocrino-mésenchymateuse. Cette étude a également permis de démontrer l'existence d'une synergie entre le phénotype pseudo-hypoxique et le phénotype hyperméthylateur -lié à la perte d'activité des enzymes TETs-, dans l'acquisition des caractéristiques particulièrement agressives de cette pathologie. Dans un deuxième temps, l'étude des composants de la matrice extracellulaire des tumeurs et cellules SDHB-dépendantes nous a permis de mettre en évidence un remodelage qualitatif et quantitatif de celle-ci, participant également à l'obtention de ses propriétés agressives. J'ai pu démontrer que ce remodelage n'est que modestement influencé par HIF2a. Ces travaux suggèrent en outre que les prolyl-4-hydroxylases des collagènes seraient bien fonctionnelles malgré l'accumulation de succinate. Enfin, l'analyse d'un modèle préclinique d'allogreffe récapitulant le phénotype des patients présentant une mutation SDHB, combinée à l'utilisation de plusieurs techniques d'imagerie, m'a permis de mettre en évidence in vivo un effet anti-tumoral d'un inhibiteur du complexe I de la chaine respiratoire mitochondriale (IACS) et d'un inhibiteur de PARP (Talazoparib). Au contraire, les deux antagonistes pharmacologiques de HIF2a ne sont pas efficaces, en discordance avec le modèle in vivo de cellules chromaffines Sdhb-/- HIF2a KD dans lequel la répression de HIF2a a des conséquences importantes sur la croissance tumorale. Le Sunitinib, un inhibiteur de tyrosine kinase, s'avère être un inhibiteur efficace de la croissance tumorale dans ce modèle, et la mesure du succinate par spectroscopie IRM (1H-MRS) est un biomarqueur métabolique précoce de la réponse tumorale potentiellement transposable en clinique. L'ensemble de ces travaux permettent de mieux comprendre la tumorigenèse de cette pathologie particulière et ouvrent la voie vers de futures thérapies ciblées qui devraient permettre d'améliorer le pronostic de ces patients.

Pheochromocytomas and paragangliomas (PPGLs) are rare neuroendocrine tumors that arise from the adrenal medulla and the sympathetic or parasympathetic nervous system. These tumors can be metastatic in about 15% of cases with a reserved prognosis and a currently limited therapeutic arsenal. One of the main risk factors for metastasis is the presence of a mutation in the SDHB gene, which encodes the B subunit of succinate dehydrogenase (SDH), an enzyme located at the crossroads of two metabolic pathways, the Tricarboxylic acid cycle and the complex II of the mitochondrial respiratory chain. An inactivating mutation of SDH results in the accumulation of succinate which leads to the stabilization of the hypoxia response factor HIF2a, resulting in a pseudohypoxic phenotype. A better understanding of the oncogenic mechansims promoting these tumors and the study of new therapeutics are urgently needed. To analyze HIF2a-related tumorigenesis, I inactivated HIF2a in immortalized murine Sdhb-/- chromaffin cells using an shRNA knockdown (KD) strategy. The analysis of Sdhb-/- HIF2a KD cells, allowed me to demonstrate the importance of HIF2a in SDHB-dependent PPGLs since its inhibition leads to a decrease in cell proliferation and migration and loss of overexpression of genes involved in neuroendocrine-mesenchymal transition. This study also demonstrated the existence of a synergy between the pseudo-hypoxic phenotype and the hypermethylated phenotype -caused by the loss of TET enzyme activity-, in the acquisition of the particularly aggressive characteristics of this pathology. In a second step, the study of the extracellular matrix components of SDHB-dependent tumors and cells allowed us to highlight a qualitative and quantitative remodeling of the matrix, participating in the acquisition of these aggressive properties. I was able to demonstrate that this remodeling is only modestly influenced by HIF2a. This work also suggests that collagen prolyl-4-hydroxylases are functional despite the accumulation of succinate. Finally, thanks to a preclinical allograft model recapitulating the phenotype of patients with an SDHB mutation, combined with the use of several imaging techniques, I demonstrated in vivo an anti-tumor effect of a mitochondrial complex I inhibitor (IACS) and of a PARP inhibitor (Talazoparib). On the contrary, both pharmacological HIF2a antagonists are ineffective, in contrast with the in vivo Sdhb-/- HIF2a KD chromaffin cell model in which HIF2a repression has significant consequences on tumor growth. Sunitinib, a tyrosine kinase inhibitor, is an effective repressor of tumor growth in this model, and the measurement of succinate by MRI spectroscopy (1H-MRS) is an early metabolic biomarker of tumor response with potential clinical relevance. All these results allow a better understanding of the tumorigenesis of this particular pathology and pave the way for future targeted therapies that will hopefully improve the prognosis of these patients.