Rôle du calcium dans la réponse à la sénescence : Un focus sur le cancer de la prostate

Role of calcium during senescence response : A focus on prostate cancer

• Auteur / Autrice : Lina Mesilmany
• Direction : Natalia Prevarskaya, Haidar Akl
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....) en cotutelle avec Université Libanaise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : PHYCELL - Laboratoire de physiologie cellulaire
• Jury : Président / Présidente : Corinne Abbadie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valerio Farfariello, Eva Hamade, Marco Demaria
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Geert Bultynck, Fabien Van Coppenolle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancérogenèse

Antioncogènes

Micro-environnement tumoral

Vieillissement

Cellules

Calcium -- Métabolisme

Canaux ioniques

Prostate -- Cancer

Mots clés libres

PTEN

Phénotype sécrétoire associé à la sénescence (SASP)

Prostate Cancer

Calcium

Senescence

Ion Channels

PTEN

SASP

Résumé

Le PCa représente environ 15 % de tous les cas de cancer chez les hommes âgés dans le monde et est le cancer le plus fréquent dans 112 pays. Les cellules sénescentes se caractérisent par un arrêt stable du cycle cellulaire, mais restent actives sur le plan métabolique et sécrètent divers facteurs associés à la sénescence, connus sous le nom de phénotype sécrétoire associé à la sénescence (SASP). Le SASP est responsable de l'état pro-inflammatoire systémique qui contribue au microenvironnement inflammatoire. Les cellules sénescentes et leur SASP s'accumulent au niveau de la prostate lors du vieillissement et ont été associées au cancer de la prostate. À ce jour, on connaît mal les phases précoces de la tumorigenèse du cancer de la prostate.Ici, nous établissons pour la première fois un protocole in vitro pour induire la sénescence dans les cellules épithéliales primaires de la prostate à la fois par la réduction au silence de PTEN et par l'inactivation pharmacologique de PTEN.De plus, pour répondre à la notion que le cancer n'est pas une maladie unicellulaire et à partir de nos connaissances sur le rôle joué par les canaux ioniques dans les oncochannelopathies, et le profil d'expression spécifique en fonction du phénotype des cellules cancéreuses qui est intensivement étudié sur la population de cellules épithéliales. Ici, nous avons évalué les changements d'expression génétique de plusieurs familles de canaux ioniques dans les cellules stromales sénescentes par q-RT-PCR. Nous montrons que TRPC3 est généralement régulé à la baisse dans les cellules stromales sénescentes, quel que soit le type d'inducteur. Nous démontrons que, dans des conditions physiologiques, TRPC3 interagit physiquement avec IP3R3 et entrave la libération de Ca2+ du ER. La régulation à la baisse de TRPC3 pendant la réponse à la sénescence augmente la libération de Ca2+ du RE induite par IP3, ce qui entraîne des oscillations cytosoliques et mitochondriales. Ce remodelage entraîne une augmentation de la consommation d'oxygène, de la production de ROS, des niveaux de NAD+/NADH et de la phosphorylation oxydative.De manière intéressante, notre criblage q-RT-PCR montre que TRPM4 est régulé à la hausse dans divers modèles de sénescence. Nous indiquons que les médicaments chimiothérapeutiques endommageant l'ADN montrent une régulation positive de TRPM4, alors que les taxanes ne le font pas. Nous révélons que TRPM4 régule le comportement oscillatoire cytosolique des cellules sénescentes, produisant un sécrétome associé à la sénescence (SASP) favorisant les tumeurs. Nos résultats mettent en évidence les rôles importants de TRPC3 et TRPM4 dans la régulation des programmes et/ou des caractéristiques de la sénescence, soulignant le rôle du tumormicroenvironnement dans la progression du cancer de la prostate et la résistance à la chimiothérapie.

PCa accounts for about 15% of all cancer cases in aging men worldwide and is the most common cancer in 112 countries. Senescent cells are characterized by stable cell cycle arrest yet, remain metabolically active and secrete various senescence-associated factors known as senescence-associated secretory phenotype (SASP). SASP is responsible for the systemic proinflammatory state contributing to the inflammatory microenvironment. Both senescent cells and their SASP are found in the aging prostate and have been linked to prostate cancer. To date, little knowledge is known about the early phases of prostate cancer tumorigenesis. Here, we establish for the first time in vitro protocol to induce senescence in primary prostate epithelial cells both by PTEN-silencing and PTEN-pharmacological inactivation.Moreover, to address the notion that cancer is not a single cell disease and starting from our knowledge of the role played by ion channels as oncochannelopathies, and the specific expression profile depending on the cancer cell phenotype that is intensively investigated on the epithelial cell population. Here, we assessed gene expression changes of several ion channels families in senescent stromal cells by q-RT-PCR. We show that TRPC3 is commonly downregulated in senescent stromal cells regardless of the type of inducer. We demonstrate that, under physiological conditions, TRPC3 physically interacts with IP3R3 and hinders ER-Ca2+ release and TRPC3 downregulation during senescence response augments IP3-induced Ca2+ release from ER rendering cytosolic and mitochondrial oscillations. This remodeling yields increased oxygen consumption, ROS production, NAD+/NADH levels, and oxidative phosphorylation.Interestingly, our q-RT-PCR screening shows that TRPM4 is upregulated in various senescent models. We indicate that DNA-damaging chemotherapeutic drugs show TRPM4 upregulation, while taxanes don't. We reveal that TRPM4 regulates senescent cells cytosolic oscillatory behavior yielding tumor-promoting senescence-associated secretome (SASP). Our results pinpoint the important roles of TRPC3 and TRPM4 in regulating senescence programs and/or features, highlighting the role of the tumormicroenvironment in prostate cancer progression and resistance to chemotherapy.