Formation différentielle des granules de stress dans les carcinomes épidermoïdes de la tête et du cou en réponse à l’irradiation photonique et par ions carbone

Differential stress granule formation in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma in response to photon and carbon ion irradiation

• Auteur / Autrice : Safa Louati
• Direction : Nicolas Charles Magné, Claire Rodriguez-Lafrasse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et oncologie
• Date : Soutenance le 05/06/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Catherine-Laure Tomasetto
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Charles Magné, Claire Rodriguez-Lafrasse, Aurélie Baguet, François Chevalier, Béatrice Cambien, Jérôme Lamartine, Serge Candeias
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Aurélie Baguet, François Chevalier, Béatrice Cambien

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stress oxydatif

Anticancéreux

Rayonnements ionisants

Carcinomes épidermoïdes de la tête et du cou

Mots clés libres

Granules de stress

Cancer de la tête et du cou

Irradiation photonique

Ions carbone

Radiosensibilité

Stress granules

Head and neck cancer

Photon irradiation

Carbon ions

Radiosensitivity

Résumé

Les granules de stress (GS) sont des structures cytoplasmiques dans lesquelles les ARNm et des protéines spécifiques sont séquestrés en réponse à divers agents cytotoxiques. Elles participent ainsi aux mécanismes de défense cellulaire. Très peu de données de la littérature concernent leur formation en réponse aux radiations ionisantes et leur rôle dans la réponse des cellules tumorales à la radiothérapie. La formation des GS a d’abord été démontrée en réponse à l’arsénite de sodium (AS) (stress de référence) dans quatre lignées cellulaires de carcinome épidermoïde de la tête et du cou de radiosensibilités différentes et la lignée HeLa (référence). L'irradiation photonique à différentes doses a conduit à la formation de foyers cytoplasmiques positifs pour différents marqueurs de GS, entre 30 minutes et deux heures après l’exposition, dans les trois lignées radiosensibles (Cal60, SCC61 et HeLa) mais pas dans les deux radiorésistances (SQ20B et FaDu). Leur morphologie et leur localisation cellulaire étaient différentes de celles observées en réponse à l’AS. De plus, les mécanismes moléculaires mis en jeu n’impliquaient ni la phosphorylation d’eIF2α, ni l’inhibition de la traduction. La formation des GS était significativement réduite par le blocage de la production des radicaux libres oxygénés (RLO) à l'aide du diméthylsulfoxyde dans les cellules radiosensibles SCC61, confirmant leur rôle dans ce processus. A l’inverse, la déplétion des défenses anti-oxydantes par la buthionine sulfoximine dans les cellules radiorésistances SQ20B n’induisait pas la formation de GS. Enfin, l’irradiation par ions carbone, impliquant une distribution très localisée des RLO à l’échelle nanométrique contrairement à l’irradiation photonique, ne conduisait pas à la formation de GS dans les cellules SCC61 et SQ20B. En conclusion, nos résultats démontrent que la formation des GS dépend de la radiosensibilité tumorale et de la distribution des RLO formés au cours de l’irradiation. Ils sont en faveur d'un processus original de tentative d'adaptation des cellules radiosensibles au stress oxydatif induit par l’irradiation photonique mais pas dans les cellules radiorésistantes qui en sont beaucoup mieux protégées.

Stress granules (SGs) are cytoplasmic structures in which mRNAs and specific proteins are sequestered in response to various cytotoxic agents. They thus participate in cellular defence mechanisms. Very few data in the literature concern the formation of SGs in response to ionizing radiation and their role in the response of tumor cells to radiotherapy. SG formation was first demonstrated in response to sodium arsenite (SA) (reference stress) in four head and neck squamous cell carcinoma cell lines of opposite radiosensitivity and the HeLa cell line (reference). Photon irradiation at different doses led to the formation of positive cytoplasmic foci for different SG markers, between thirty minutes and two hours after exposure, in the three radiosensitive (Cal60, SCC61 et HeLa) but not in the two radioresistant cell lines. (SQ20B et FaDu). Their morphology and cellular localization were different from those observed in response to SA and the molecular mechanisms did not involve eIF2α phosphorylation or translation inhibition. SG formation was significantly reduced by scavenging oxygenated free radicals (ROS) with dimethylsulfoxide in SCC61 radiosensitive cells, confirming their role in this process. Conversely, the depletion of antioxidant defences by buthionine sulfoximine in radioresistant SQ20B cells did not induce SG formation. Finally, carbon ion irradiation, involving a very localized distribution of ROS at the nanoscale unlike photon irradiation, did not lead to SG formation in SCC61 and SQ20B cells. In conclusion, our results demonstrate that SG formation depends on tumor radiosensitivity and on the distribution of ROS formed during irradiation. They are in favour of an original process of adaptation to oxidative stress induced by photon irradiation in radiosensitive cells but not in radioresistant cells which are much better protected from it.